KR20170125252A - M2M/IoT 플랫폼에서 MQTT 프로토콜을 활용한 메시지 단편화 방법 - Google Patents

M2M/IoT 플랫폼에서 MQTT 프로토콜을 활용한 메시지 단편화 방법 Download PDF

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Abstract

M2M/IoT 시스템에서 MQTT 프로토콜을 활용한 메시지 전달 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 메시지 전달 방법은, 특정 표준에 따른 메시지를 단편화하여 MQTT 발행 메시지의 페이로드에 수록하고, 단편화된 메시지의 단편화 정보를 MQTT 발행 메시지의 토픽 이름에 명시한다. 이에 의해, 클라이언트가 토픽 이름에 명시된 단편화 정보를 참조하여 MQTT 메시지의 페이로드에 수록된 메시지의 재조합을 보다 용이하게 할 수 있게 된다

Description

M2M/IoT 플랫폼에서 MQTT 프로토콜을 활용한 메시지 단편화 방법{Message Fragmentation Method using a MQTT Protocol in M2M/IoT Platforms}
본 발명은 M2M/IoT(Machine to Machine/Internet of Things) 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 M2M/IoT 플랫폼에서 MQTT(Message Queue Telemetry Transport) 프로토콜을 이용하여 메시지를 전달하는 방법에 관한 것이다.
M2M 플랫폼에서 MQTT 프로토콜을 활용하여 M2M 메시지를 전달할 필요성이 존재한다.
MQTT(Message Queue Telemetry Transport) 프로토콜은 메시지 전달을 위해 발행-구독(Publish-Subscribe) 모델을 이용하며, 종단 간 데이터 전달을 위해 브로커가 메시지를 중계하는 구조이다. 도 1에 MQTT 프로토콜에 따른 메시지 전달 방식을 나타내었다.
MQTT 프로토콜에서 모든 클라이언트들은 브로커에게 연결이 되어 있어야 하며, 이때 토픽 이름을 가지고 구독한다.
토픽 이름은 브로커가 발행 메시지들을 포워딩할 때 이용하는 것으로, 브로커는 발행 메시지의 토픽을 구독한 종단에게 발행 메시지를 전달한다.
한편, M2M 클라이언트들도 데이터를 보내기 위해서 MQTT 프로토콜을 이용하는 것이 가능하며, 메세지를 보낼 때 토픽 이름을 명시하여 보낸다. 그러면, 브로커는 해당 토픽 이름에 매칭되는 클라이언트에게 해당 메시지를 보내고 해당 클라이언트는 메시지를 수신한다.
도 2에는 MQTT 메시지 형식을, 도 3에는 MQTT 토픽 이름 형식을, 각각 나타내었다. 도 3에 도시된 바와 같이, MQTT 토픽 이름은 계층적으로 구성되며, 각각의 계층은 '/'로 구분된다.
M2M 클라이언트가 데이터를 보내기 위해서는, MQTT 메시지의 페이로드에 M2M 데이터가 담기게 되는데, 이론적으로 MQTT 페이로드는 256MB를 지원한다.
하지만, IoT 환경에서 대량의 데이터를 한 번에 보내는 것은 손실이 많은 네트워크 환경에서 전송 데이터 패킷의 오류가 발생하거나 데이터 전달 실패 시, 대량의 데이터를 다시 재전송해야 하는 상황이 발생한다.
따라서, 대량의 데이터를 한번에 보내는 것은 비효율적인 방법으로 지적되고 있으며, 이에 한 번에 전송하는 페이로드 사이즈를 줄이기 위한 방안의 모색이 ㅇ요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, M2M 메시지를 단편화하여 MQTT 메시지의 페이로드에 담아 전달하되, MQTT 메시지의 토픽 이름에 페이로드에 수록된 메시지의 단편화 정보를 명시하여 MQTT 메시지를 발행하는 메시지 단편화 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 메시지 전달 방법은, 특정 표준에 따른 메시지를 단편화하여 MQTT(Message Queue Telemetry Transport) 발행 메시지의 페이로드에 수록하는 단계; 및 단편화된 메시지의 단편화 정보를 상기 MQTT 발행 메시지의 토픽 이름에 명시하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 단편화 정보는, MQTT 발행 메시지의 단편화 번호와 전체 단편화 번호를 포함할 수 있다.
또한, 상기 토픽 이름은, 상기 특정 표준을 명시하기 위한 파라미터, 요청 또는 응답임을 명시하기 위한 파라미터, 발신자를 명시하기 위한 파라미터 및 수신자를 명시하기 위한 파라미터, 메시지의 데이터 타입 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 단편화 정보는, 상기 데이터 타입의 뒤에 명시될 수 있다.
또한, 상기 토픽 이름에 데이터 타입이 명시된 MQTT 발행 메시지를 수신하기 위해, MQTT 구독 신청 메시지에 수록하는 토픽 이름에서 데이터 타입을 와일드 카드를 이용하여 명시하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 구독할 MQTT 메시지의 페이로드에 수록될 데이터 타입을 지정하기 위해, MQTT 구독 신청 메시지의 페이로드에 데이터 타입을 명시한 파라미터를 수록하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 특정 표준은, M2M 관련 표준일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 메시지 처리 방법은, 특정 표준에 따른 메시지가 단편화되어 페이로드에 수록된 MQTT 발행 메시지들을 수신하는 단계; 및 수신된 상기 MQTT 발행 메시지들의 토픽 이름에 명시된 단편화 정보를 참조하여, 상기 MQTT 발행 메시지들을 재조합하는 단계;를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, MQTT 메시지의 토픽 이름에 페이로드에 수록된 메시지의 단편화 정보를 명시하여 MQTT 메시지를 발행함으로써, 클라이언트가 토픽 이름에 명시된 단편화 정보를 참조하여 MQTT 메시지의 페이로드에 수록된 메시지의 재조합을 보다 용이하게 할 수 있게 된다.
도 1은 MQTT 프로토콜에 따른 메시지 전달 방식을 나타낸 도면,
도 2는 MQTT 메시지 형식,
도 3은 MQTT 토픽 이름 형식,
도 4는 M2M/IoT 시스템에서 MQTT 프로토콜을 활용한 메시지 전달 방법의 설명에 제공되는 도면,
도 5는 M2M 메시지의 데이터를 다수로 단편화하여 다수의 MQTT 메시지에 수록하는 기법,
도 6은 MQTT 토픽 이름을 활용한 단편화 정보를 명시/제공 방법의 설명에 제공되는 도면,
도 7은 MQTT 구독 신청 메시지에 수록되는 토픽 이름을 예시한 도면, 그리고,
도 8은 클라이언트(발행자) 디바이스의 상세 블럭도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 4는 M2M/IoT(Machine to Machine/Internet of Things) 시스템에서 MQTT(Message Queue Telemetry Transport) 프로토콜을 활용한 메시지 전달 방법의 설명에 제공되는 도면이다.
M2M/IoT 시스템에서도, 도 4에 도시된 바와 같이, 클라이언트(구독자)(300)가 브로커(200)에 구독 신청을 하면, 클라이언트(발행자)(100)의 MQTT 발행 메시지가 브로커(200)의 중계에 의해 클라이언트(구독자)(300)에게 전달된다.
MQTT 발행 메시지의 페이로드(Payload)에는 M2M 표준에 따른 메시지(이하, 'M2M 메시지'로 약칭)가 수록 가능한데, M2M 메시지의 크기가 클 경우 여러 개의 메시지로 단편화(Fragmentation) 하고, 단편화된 메시지 개수 만큼의 MQTT 발행 메시지를 생성하여 발행한다.
도 5에는 M2M 메시지의 데이터를 다수로 단편화하여 다수의 MQTT 메시지에 수록하는 기법이 도시되어 있다. 도 5에는 하나의 M2M 메시지를 9개로 단편화하여 9개의 MQTT 메시지에 수록하는 것으로 도시되어 있는데 예시적인 것에 불과하다. 단편화 개수에 대한 제한은 없다.
수신단인 클라이언트(구독자)(300)가 다수로 단편화된 MQTT 발행 메시지들을 재조합하여 M2M 메시지를 복원하기 위해서는 단편화 정보가 필요하다. 여기서, 단편화 정보란 MQTT 발행 메시지의 페이로드에 수록되어 있는 데이터가 M2M 메시지로부터 단편화된 데이터 중 몇 번째인지를 나타내는 정보이다.
본 발명의 실시예에서는 MQTT 메시지의 헤더에 수록되는 토픽 이름을 활용하여 단편화 정보를 명시/제공하는 바, 이하에서 상세히 설명한다.
도 6은 MQTT 토픽 이름을 활용한 단편화 정보를 명시/제공 방법의 설명에 제공되는 도면이다. 도 6에서 토픽 이름의 후단 부분, 구체적으로 메시지의 데이터 타입(xml,json)의 이후 부분에 수록된, "1/9", "2/9", "3/9", "4/9" 등과 "1/10", "2/10", "3/10", "4/10" 등이 단편화 정보이다.
도 6에 제시된 토픽 이름에서, "oneM2M"은 원래 메시지의 표준 규격을 명시하는 파라미터이고, "req"와 "resp"는 요청과 응답을 각각 명시하는 파라미터이며, <originator>와 <receiver>는 발신자와 수신자를 명시하 파라미터이고, 'xml'과 'json'은 메시지의 데이터 타입을 명시하 파라미터이다.
도 6에 나타난 바와 같이, 단편화 정보의 형식은 '해당 메시지의 단편화 번호(current fragmentation No.)' / '전체 단편화 번호(total fragmentation No.)'이다. 이에 따라,
1) "1/9"는 단편화된 9개의 메시지 중 1 번째 메시지임을 나타내고,
2) "2/9"는 단편화된 9개의 메시지 중 2 번째 메시지임을 나타내며,
3) "3/9"는 단편화된 9개의 메시지 중 3 번째 메시지임을 나타내고,
4) "4/9"는 단편화된 9개의 메시지 중 4 번째 메시지임을 나타낸다.
이와 같이, MQTT 메시지를 발행하는 클라이언트(발행자)(100)는, MQTT 메시지의 헤더에 수록되는 토픽 이름에 페이로드에 수록된 메시지의 단편화 정보를 명시하여, MQTT 메시지를 발행한다.
브로커(200)를 통해 클라이언트(발신자)(100)로부터 MQTT 발행 메시지를 수신한 클라이언트(구독자)(300)는 토픽 이름을 통해 페이로드에 수록된 메시지의 단편화 정보를 파악하고, 이를 기반으로 MQTT 발행 메시지를 재조합하게 된다.
한편, MQTT 메시지의 토픽 이름에는 페이로드에 수록된 메시지의 데이터 타입(JSON, XML 등)도 명시되어 있다. 따라서, 클라이언트(구독자)(300)는 토픽 이름을 통해 페이로드에 수록된 메시지의 인코딩 방식을 파악할 수 있어, 이를 기반으로 메시지를 디코딩할 수 있다.
토픽 네임에서 데이터 타입은 선택적일 수 있다. 즉, 토픽 네임에 데이터 타입이 명시되지 않는 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.
토픽 이름에 데이터 타입이 명시된 MQTT 발행 메시지를 구독하기 위해, 클라이언트(구독자)(300)는 MQTT에서 지원되는 와일드 카드(wild card) "#"을 이용하여, MQTT 구독 신청 메시지를 생성할 수 있다.
구체적으로, MQTT 구독 신청 메시지에 수록되는 토픽 이름에서 데이터 타입을 "#"로 명시하는 것이다. 토픽 이름에 데이터 타입이 명시된 MQTT 발행 메시지를 수신할 수 있음을 의미하는 메시지로, MQTT 구독 신청 메시지에 수록되는 토픽 이름은 도 7에 예시되어 있다.
나아가, 토픽 이름에 데이터 타입 및/또는 단편화 정보가 명시된 MQTT 발행 메시지를 구독하기 위해, 클라이언트(구독자)(300)는 MQTT에서 지원되는 와일드 카드(wild card) "#"을 이용하여, MQTT 구독 신청 메시지를 생성할 수 있다.
이를 위한 MQTT 구독 신청 메시지의 형식도, 도 7에 예시된 바와 같이 구현가능하다.
도 8은 클라이언트(발행자)(100) 디바이스의 상세 블럭도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 클라이언트(발행자)(100)는 통신부(110), 프로세서(120) 및 저장부(130)를 포함한다.
통신부(110)는 브로커(200)와 통신 연결을 설정하고 유지하며, 프로세서(120)는 MQTT 발행 메시지를 생성하여 통신부(110)를 통해 브로커(200)로 발신한다.
저장부(130)는 프로세서(120)가 메시지를 생성하여 발신함에 있어 필요한 저장 공간을 제공한다.
M2M 메시지를 MQTT 발행 메시지로 발신하는 것도 가능한데, M2M 메시지의 크기가 큰 경우 프로세서(120)는 이를 다수의 MQTT 발행 메시지로 단편화한다. 이때, 프로세서(120)는 단편화 정보를 토픽 이름에 명시한다.
지금까지, M2M/IoT 시스템에서 MQTT 프로토콜을 활용한 메시지 전달 방법에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.
위 실시예에서 언급한 oneM2M은 M2M 관련 표준의 일종으로 언급한 것이다. 다른 종류의 M2M 관련 표준에 대한 메시지를 MQTT 발행 메시지에 수록하는 경우도 위 실시예에서 제시한 방법들이 적용될 수 있다.
위 실시예에서 데이터 타입으로 언급한 xml과 json은 예시적인 것에 불과하다. 다른 종류의 데이터 타입이 적용되는 경우에도, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다.
그리고, 토픽 이름에 데이터 타입이 명시된 MQTT 발행 메시지를 지정하기 위해 사용한 와일드 카드 "#"는 다른 와일드 카드로 대체될 수 있음은 물론, 다른 지시자로 대체될 수도 있다.
한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100 : 클라이언트(Publisher)
200 : 브로커
300 : 클라이언트(Subscriber)

Claims (8)

  1. 특정 표준에 따른 메시지를 단편화하여 MQTT(Message Queue Telemetry Transport) 발행 메시지의 페이로드에 수록하는 단계; 및
    단편화된 메시지의 단편화 정보를 상기 MQTT 발행 메시지의 토픽 이름에 명시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 전달 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단편화 정보는,
    MQTT 발행 메시지의 단편화 번호와 전체 단편화 번호를 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 전달 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 토픽 이름은,
    상기 특정 표준을 명시하기 위한 파라미터, 요청 또는 응답임을 명시하기 위한 파라미터, 발신자를 명시하기 위한 파라미터 및 수신자를 명시하기 위한 파라미터, 메시지의 데이터 타입 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 전달 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 단편화 정보는,
    상기 데이터 타입의 뒤에 명시되는 것을 특징으로 하는 메시지 전달 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 토픽 이름에 데이터 타입이 명시된 MQTT 발행 메시지를 수신하기 위해, MQTT 구독 신청 메시지에 수록하는 토픽 이름에서 데이터 타입을 와일드 카드를 이용하여 명시하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 전달 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    구독할 MQTT 메시지의 페이로드에 수록될 데이터 타입을 지정하기 위해, MQTT 구독 신청 메시지의 페이로드에 데이터 타입을 명시한 파라미터를 수록하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 전달 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 특정 표준은,
    M2M 관련 표준인 것을 특징으로 하는 메시지 전달 방법.
  8. 특정 표준에 따른 메시지가 단편화되어 페이로드에 수록된 MQTT 발행 메시지들을 수신하는 단계; 및
    수신된 상기 MQTT 발행 메시지들의 토픽 이름에 명시된 단편화 정보를 참조하여, 상기 MQTT 발행 메시지들을 재조합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 처리 방법.
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