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작물 생육 환경 모니터링을 위한 비동기 IoT 브로커 설계 및 구현

Design and Implementation of Asynchronous IoT Broker for Monitoring of Crop Growing Environment

최정민

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작물 생육 환경 모니터링 시스템은 센서 장비를 이용하여 작물의 생육 환경을 수집, 분석하고 이를 바탕으로 생육 단계별 맞춤형 처방을 내릴 수 있도록 지원하기 위해 제안되었다. 이를 위해 작물 생육 환경 데이터를 무선 네트워크 환경에서 동작하는 센서 장비를 이용하여 수집하게 된다. 이때 이러한 센서가 전국에 대량으로 설치되어 데이터를 수집하게 되는 경우 센서 특유의 저속, 저 품질 네트워크 환경과 대량의 커넥션으로 인해 데이터의 손실 또는 처리 지연 현상이 발생되게 된다. 이을 해결하기 위해 신뢰성 있고 안정적으로 데이터를 수집, 처...
작물 생육 환경 모니터링 시스템은 센서 장비를 이용하여 작물의 생육 환경을 수집, 분석하고 이를 바탕으로 생육 단계별 맞춤형 처방을 내릴 수 있도록 지원하기 위해 제안되었다. 이를 위해 작물 생육 환경 데이터를 무선 네트워크 환경에서 동작하는 센서 장비를 이용하여 수집하게 된다. 이때 이러한 센서가 전국에 대량으로 설치되어 데이터를 수집하게 되는 경우 센서 특유의 저속, 저 품질 네트워크 환경과 대량의 커넥션으로 인해 데이터의 손실 또는 처리 지연 현상이 발생되게 된다. 이을 해결하기 위해 신뢰성 있고 안정적으로 데이터를 수집, 처리할 수 있는 수집 시스템이 필요하다. 본 논문에서는 비동기 처리를 지원하는 Vert.x 프레임워크를 기반으로 저속, 저 품질의 네트워크 환경에서 신뢰성 있는 메시지 전송을 위한 MQTT 프로토콜을 사용하여 비동기 IoT 브로커를 설계, 구현하여 수집 시스템을 구축하였다. 또한 구현된 브로커에 대해 아마존 웹 서비스를 이용하여 실험 환경을 구성하고 성능에 대해 실험을 진행하였다. 진행된 실험을 통해 5개의 브로커 인스턴스를 클러스터링하여 2만 커넥션에서 토픽 4개로 나누어 데이터를 전송하고 각 토픽에 대해 각각 처리하였을 때 56000tps로 가장 좋은 성능을 보였다. 이를 통해 작물 생육 환경 모니터링 시스템에서 신속하고 안정적으로 작물 생육 환경을 수집, 처리할 수 있는 수집 시스템으로 본 브로커를 사용 가능하다는 것을 알 수 있었다.
목차 moremore
제 1 장 서 론 1
1.1 연구 배경 및 목적 1
1.1.1 연구 배경 1
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제 1 장 서 론 1
1.1 연구 배경 및 목적 1
1.1.1 연구 배경 1
1.1.2 연구 목적 2
1.2 연구 방법 및 논문 구성 3
1.2.1 연구 방법 3
1.2.2 논문 구성 3
제 2 장 관련연구 4
2.1 스마트 팜 4
2.1.1 스마트 팜 개요 4
2.1.2 클라우드 기반 스마트 팜 7
2.2 사물 인터넷 표준 프로토콜 9
2.2.1 MQTT 10
2.2.3 CoAP 15
2.3 고속 처리를 위한 비동기 기술 19
2.3.1 Vert.x 19
2.3.2 Node.js 23

제 3 장 비동기 IoT 브로커 설계 및 구현 27
3.1 작물 생육 환경 모니터링 시스템 27
3.1.1 시스템 개요 27
3.1.2 수집 시스템 구성 30
3.2 비동기 IoT 브로커 설계 및 구현 40
3.3 실험 환경 구성 45
제 4 장 실험 결과 및 분석 50
4.1 실험 결과 50
4.2 결과 분석 58
제 5 장 결론 60
참 고 문 헌 62
영문 초록 66