대규모 사물인터넷을 위한 그룹 토픽 기반 MQTT 구독 기법 연구
Group Topic-Based MQTT Subscription for Large-Scale Internet of Things
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초록
본 논문은 수많은 센서가 서로 다른 토픽 데이터를 생성하는 대규모 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 환경에서, 다중 토픽 구독의 비효율을 개선하기 위한 그룹 토픽 기반 Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) 구독 기법을 제안한다. 기존 MQTT는 브로커가 방대한 개별 토픽 구독 상태를 독립적으로 관리해야 하고, 구독 요청 시 모든 필터 문자열을 포함해야 하므로 메시지 크기와 브로커 처리 부하가 증가하는 구조적 한계를 가진다. 이를 개선하기 위해 제안한 기법은 브로커 내부에 그룹 토픽 생성기 모듈을 도입한다. 그룹 토픽 생성기는 구독자의요청에 따라 다수의 토픽을 하나의 논리적 그룹 토픽으로 통합하고 맵핑 정보를 관리한다. 이를 통해, 구독자는 다수의개별 토픽 리스트 대신 단일 그룹 토픽만을 활용하여 다중 토픽 구독을 요청하며, 브로커는 그룹 단위 세션 관리로 구독상태 관리를 단순화한다. 성능 평가 결과, 제안된 방식이 기존 MQTT 대비 구독 지연과 브로커 메모리 사용량 측면의성능을 크게 향상하게 시키는 것으로 나타났다.
Abstract
This paper presents a group topic-based Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) subscription to improve the efficiency of multi-topic subscriptions in large-scale Internet of Things (IoT) environments, where numerous sensors generate diverse topic data. Conventional MQTT requires the broker to independently manage a large number of individual topic subscriptions and include all filter strings in subscription requests, leading to increased message size and broker processing load. To address these problems, the proposed scheme introduces a Group Topic Generator (GTG) module within the broker. The GTG consolidates multiple requested topics into a single logical group topic and manages the associated mapping information. As a result, the subscribers request multi-topic subscriptions using only a single group topic instead of multiple individual topic lists. Meanwhile, the broker simplifies subscription management through group-based session handling. Performance evaluation demonstrated that the proposed scheme significantly reduces subscription delay and broker memory usage compared to conventional MQTT.