[Summary] IoT 프로젝트 정리

서론

이번 IoT 프로젝트에 대한 MVP가 완료되면서 발생했던 이슈와 간략한 아키텍처를 정리해본다.
MQTT, FCM, Android 등 관련 개념을 살펴보고 최종적으로 적용된 내용을 정리해보자.

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이론적 배경

• Hardware (Krizer U4X CM BT, Rockchip RK3229)
  • CPU : 4 Core, Rem : 2GB, Flash : 8GB
  • OS : Android 5.1 Lolipop
  • 화면 회전, ROOT 권한, ADB 접근 등 IoT 디바이스 개발 환경 활용

크라이저(Krizer) U4X CM BT (RK3229 칩셋 탑재) : 크라이저 공식몰 eshop

 

• Backend
  • FastAPI, 운영 데이터베이스에서 데이터 처리 후 IoT 원격 제어 관리

FastAPI

 

• Frontend
  • Servlet, 관리자 페이지 등에서 UX/UI를 통해 IoT 원격 제어를 백엔드에 요청

Servlet API Documentation

 

• Local Web Server Application (Android)
  • 인터넷이 단절된 상황에서도 IoT가 독자적으로 동작할 수 있게 local 웹 서버를 구동시켜주는 애플리케이션

웹 서버란 무엇일까? - Web 개발 학습하기 | MDN

 

• IoT Service Application (Android)
  • IoT 프로젝트의 서비스 기능을 지원하는 애플리케이션
  • Local Web Server에서 호출하는 웹뷰 화면을 보여주는 기능 수행

webview_flutter - Dart API docs

 

• MQTT, Message Queueing Telemetry Transport
  • 메세지 큐 방식으로 보낼 수 있는 경량 메세지 전송 프로토콜
  • 저전력 장치나 네트워크 대역폭이 제한된 환경인 IoT에서 주로 사용
  • Client가 Broker에 메세지를 게시하고 다른 Client가 해당 메세지를 구독하는 구조로 수행

MQTT란 무엇인가요? - MQTT 프로토콜 설명 - AWS

 

• FCM, Firebase Cloud Messaging
  • 안드로이드 디바잇에 메시지를 안정적으로 무료 전송할 수 있는 크로스 플랫폼 메시징 솔루션
  • 최대 4,000바이트의 페이로드를 클라이언트 앱에 전송 가능

Firebase 클라우드 메시징

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초기 아키텍처

1. Client -> Frontend -> Backend -> Database -> Backend -> MQTT
2. MQTT 인증 만료 시 갱신에 필요한 정보를 FCM으로 재연결 수행
3. 문제점
   1. 잦은 MQTT 연결 실패 (TCP 이슈)
   2. 연결 복구 후 해당 Set에 대한 원격 제어 보류 발생

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개선 아키텍처

1. Client -> Frontend -> Backend -> Database -> Backend -> FCM
2. 단일 메세지 전송에 페이로드를 활용하여 기기 원격 제어 기능을 MQTT에서 FCM으로 이관
3. TCP 방식이 아닌 Firebase 내 Token으로 인터넷 연결이 되어 있다면 수신받는 즉시 원하는 원격 제어 수행 가능

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결론

1. 소프트웨어 아키텍처 설계 시 MQTT를 정확하게 알고 가야 적절한 기술 스택을 고려할 수 있을 듯 하다.
2. 이번 프로젝트에서는 MQTT 스터디를 병행하며 진행했으나, TCP 연결로 인한 Broker 재연결 시나리오에 대한 충분한 고려가 부족했다.
3. 결국, MQTT를 과감히 배제하고 FCM으로 기능을 이관하여, MVP에 필요한 기능 및 동작 테스트를 모두 완료하였다.