Controller-Driven Scalability in IoT Messaging A Hybrid Horizontal-Vertical Design /
This doctoral dissertation comprehensively examines scalability challenges and the architectural solutions to them in MQTT-based messaging systems within the rapidly expanding Internet of Things (IoT) ecosystem. Since projections indicate that by 2030 there will be more than 125 billion IoT devices...
Elmentve itt :
| Szerző: | |
|---|---|
| További közreműködők: | |
| Dokumentumtípus: | Disszertáció |
| Megjelent: |
2026-06-30
|
| Tárgyszavak: | |
| Online Access: | http://doktori.ek.szte.hu/13140 |
| Tartalmi kivonat: | This doctoral dissertation comprehensively examines scalability challenges and the architectural solutions to them in MQTT-based messaging systems within the rapidly expanding Internet of Things (IoT) ecosystem. Since projections indicate that by 2030 there will be more than 125 billion IoT devices connected to networks, the performance and scalability of lightweight messaging protocols have become critical issues in the design of large-scale systems. Due to its simplicity, low overhead, and ability to operate efficiently on limited networks, MQTT has become the dominant publish/subscribe protocol for IoT communication. This research examines the fundamental limitations of MQTT broker implementations within a systematic approach that encompasses protocol analysis, experimental evaluation, and architectural innovation. The work demonstrates that single-threaded brokers such as Mosquitto, despite their efficiency, cannot take advantage of multi-core processors, while more complex, distributed brokers require significant manual configuration and lack dynamic coordination capabilities. Through empirical testing and novel architectural design, this dissertation demonstrates that intelligent, controller-driven coordination can transform lightweight, single-threaded brokers into highly scalable, distributed systems without compromising protocol compliance or requiring client-side modifications. Ez a doktori értekezés átfogóan vizsgálja a skálázhatósági kihívásokat és az azokra adott architektúrai megoldásokat az MQTT-alapú üzenetküldő rendszerek esetében, a gyorsan bővülő Dolgok Internete (IoT) ökoszisztémában. Mivel az előrejelzések szerint 2030-ra több mint 125 milliárd hálózathoz csatlakozó IoT-eszköz lesz, a könnyű-súlyú üzenetküldő protokollok teljesítménye és skálázhatósága kritikus fontosságú kérdéssé vált a nagyméretű rendszerek tervezése szempontjából. Az MQTT egy-szerűsége, alacsony overheadje és a korlátozott hálózatokon való hatékony működése miatt az IoT-kommunikáció domináns publish/subscribe protokolljává vált. Ez a kutatás az MQTT-broker-implementációk alapvető korlátait vizsgálja egy szisztematikus megközelítés keretében, amely kiterjed a protokollelemzésre, a kísérleti értékelésre és az architektúra-innovációra. A munka bemutatja, hogy az olyan egyszálú brókerek, mint a Mosquitto, hatékonyságuk ellenére nem tudják kihasználni a többmagos processzorokat, míg a bonyolultabb, elosztott brókerek jelentős kézi konfigurációt igényelnek, és nem rendelkeznek dinamikus koordinációs képességekkel. Az empirikus tesztelés és újszerű architektúra-tervezés révén ez a disszertáció bemutatja, hogy az intelligens, vezérlővezérelt koordináció a könnyű, egyszálú brókereket rendkívül skálázható, elosztott rendszerekké alakíthatja anélkül, hogy a protokollnak való megfelelést veszélyeztetné, vagy kliensoldali módosításokat igényelne. |
|---|---|
| Terjedelem/Fizikai jellemzők: | 121 |