Implementation of MQTT-SN in OMNeT++

In recent years, interest in the Internet of Things has significantly grown, highlighting the need for standards to manage connections within a Wireless Sensor Network. Due to its resource-limited characterization, evaluating effective methods to manage and to optimize communication has been a challenge. The objective of this thesis is to delve into the MQTT-SN protocol, proposed as a key solution, and to focus on its Quality of Service (QoS) feature assessing its behaviour within a wireless network. By implementing the protocol using the OMNeT++ discrete event simulator with its INET framework, an adequate environment is established, modeling in an efficient way the communication between the devices, supported by an extensive utilization of parameters. The evaluation is conducted using specific performance metrics and introducing intentional errors, based on a model, in order to simulate a near-realworld scenario. The collected results were analyzed to make comparisons between QoS levels. Furthermore, a secondary investigation into the number of packet retries within the protocol is conducted. The reported outcomes show that, QoS choice is directly linked with the application that make use of it, and its requirements. Indeed, a trade-off between responsiveness and reliability can serve as a solution, where one may be preferred over the other despite its disadvantages.

Negli ultimi anni l’interesse nella branca Internet of Things è cresciuto in modo significativo, evidenziando la necessità di standard per gestire le connessioni all’interno di una rete di sensori wireless. A causa della sua caratterizzazione di risorse limitate, la valutazione di metodi efficaci per gestire e ottimizzare la comunicazione è stata una sfida. L’obiettivo di questa tesi è quello di approfondire il protocollo MQTT-SN, proposto come soluzione chiave, e di concentrarsi sulle sue caratteristiche di Qualità del Servizio (QoS) valutando il suo comportamento all’interno di una rete wireless. Implementando il protocollo utilizzando il simulatore di eventi discreti OMNeT++ con il suo framework INET, viene costruito un ambiente adatto, modellando in modo efficiente la comunicazione tra dispositivi, supportato da un ampio uso di parametri. La valutazione viene condotta utilizzando delle metriche di performance specifici e introducendo errori intenzionali, sulla base di un modello, al fine di simulare uno scenario quasi reale. I dati raccolti sono stati analizzati per effettuare confronti tra i livelli di QoS. Inoltre, viene condotto un ulteriore approfondimento sul numero di tentativi di trasmissione per pacchetto all’interno del protocollo. I risultati riportati mostrano che la scelta della QoS è direttamente collegata all’applicazione che la utilizza e ai suoi requisiti. In effetti, un compromesso tra reattività e affidabilità può servire come soluzione, laddove l’uno può essere preferito rispetto all’altro nonostante i suoi svantaggi.