Avaliação de desempenho de protocolos de comunicação para aplicações IoT

Abstract

Nos últimos anos, um crescente número de sistemas para Internet das Coisas (IoT) foram desenvolvidos em um ritmo sem precedentes, e esse crescimento tende a continuar. Em consequência, espera-se também um aumento na quantidade de dispositivos conectados à Internet. Esses objetos podem ser implementados em diversas áreas de atuação como transporte, habitação, assistência médica, agricultura, entre outros. Dessa forma, múltiplos estudos são direcionados para essas áreas. Devido a características particulares presentes nestes equipamentos, como por exemplo, a sua heterogeneidade e recursos computacionais limitados, a comunicação de dispositivos IoT é uma função significativa dos sistemas, para os quais, protocolos de comunicação distintos têm sido propostos, geralmente sendo implementados diretamente entre os dispositivos ou através de servidores na nuvem. Assim, é importante adotar uma estrutura de comunicação que não sobrecarregue a rede e os equipamentos, pois muitos dos ambientes IoT além de possuírem características específicas, frequentemente comunicam-se através de redes sem fio e intermitentes. Ponderando essa questão, este trabalho apresenta uma avaliação de desempenho em protocolos de comunicação para aplicações IoT. Os protocolos selecionados para o estudo foram AMQP, CoAP e MQTT e a metodologia utilizada baseou-se em um projeto de experimentos. Dois experimentos foram realizados utilizando um sistema de sensores que transmitem informações através de uma rede sem fio para um servidor. O primeiro experimento avalia a rede em condições consideradas corriqueiras e o segundo experimento analisa o desempenho considerando falhas na conexão da rede. As métricas usadas para avaliação consistem no consumo de banda, tamanho da mensagem e perda de pacotes, como também, foi realizada uma análise da correlação entre essas variáveis. Os resultados apontam que o protocolo CoAP é o mais indicado nos experimentos propostos, apresentando os melhores resultados, apesar do valor para perda de pacotes ser um pouco maior comparado ao protocolo MQTT. Além disso, os resultados indicam uma correlação positiva entre o tamanho da mensagem e o consumo de banda.