표준 데이터 분산 서비스(Data Distribution Service, DDS)는 실시간 분산 시스템을 위한 강력한 데이터 중심 통신 미들웨어이지만, 높은 성능을 위해 상당한 메모리와 처리 능력을 요구합니다. 이로 인해 마이크로컨트롤러와 같은 자원이 극도로 제한된 장치에서는 직접 사용하기 어렵습니다.1 이러한 근본적인 문제를 해결하기 위해 Object Management Group (OMG)는 ‘eXtremely Resource Constrained Environments’를 위한 DDS, 즉 DDS-XRCE라는 공식 프로토콜 표준을 제정했습니다.1 이 표준의 핵심 목표는 RAM 32 KB, 플래시 메모리 250 KB 수준의 초소형 장치도 완전한 DDS 통신 네트워크에 참여할 수 있도록 하는 것입니다.1
eProsima사의 Micro-XRCE-DDS는 바로 이 OMG DDS-XRCE 표준을 구현한 구체적인 오픈소스 소프트웨어 솔루션입니다.2 즉, Micro-XRCE-DDS는 특정 기업의 독자적인 기술이 아니라, 산업 표준에 기반한 개방형 기술이라는 점에서 중요한 의미를 가집니다.
DDS의 가장 중요한 철학은 ‘데이터 중심’ 통신 모델입니다. 이는 단순히 메시지를 주고받는 ‘메시지 중심(Message-centric)’ 모델(예: MQTT)과 근본적인 차이를 보입니다.7 데이터 중심 모델에서 통신의 주체는 메시지가 아니라, 공유되는 ‘데이터’ 그 자체입니다. 각 애플리케이션은 특정 ‘토픽(Topic)’의 데이터를 발행(Publish)하거나 구독(Subscribe)함으로써, 마치 공유된 데이터 공간(Global Data Space)의 상태를 읽고 쓰는 것처럼 동작합니다.7
Micro-XRCE-DDS는 이 강력하고 신뢰성 높은 데이터 중심 패러다임을 마이크로컨트롤러까지 확장합니다. 전통적으로 임베디드 장치들은 간단한 커스텀 직렬 프로토콜에 의존해왔지만, Micro-XRCE-DDS를 통해 복잡한 분산 시스템의 일원으로서 정형화되고 안정적인 데이터 공유가 가능해집니다.9
DDS-XRCE 표준의 핵심은 클라이언트-서버(Client-Server) 아키텍처에 기반합니다.2 이 아키텍처는 표준 DDS의 자원 요구량과 마이크로컨트롤러의 제약 사이의 간극을 메우는 핵심적인 해결책입니다. 표준 DDS 네트워크에서 모든 참여자(Participant)는 동등한 피어(Peer)로서 서로를 발견하고 연결을 관리해야 하므로 높은 자원을 소모합니다.1 마이크로컨트롤러는 이러한 복잡성을 감당할 수 없으며, 특히 동적 네트워크 환경이나 절전 모드(sleep cycle)가 필요한 경우 더욱 그렇습니다.1
DDS-XRCE의 클라이언트-에이전트 모델은 이러한 복잡성을 에이전트에게 위임함으로써 문제를 해결합니다.
에이전트는 클라이언트와 주 DDS 네트워크(DDS Global Data Space)를 연결하는 다리 역할을 하며, 이 과정에서 eProsima의 Fast DDS와 같은 표준 DDS 구현체를 사용합니다.3 결국, 클라이언트-에이전트 아키텍처는 단순한 설계 선택이 아니라, 마이크로컨트롤러에서 DDS를 실현 가능하게 만드는 본질적인 메커니즘입니다.
Micro-XRCE-DDS를 이해하기 위해서는 몇 가지 핵심 용어에 대한 명확한 정의가 필요합니다.
클라이언트는 극도의 자원 제약 환경을 위해 세심하게 설계되었습니다. 그 핵심 설계 원칙은 다음과 같습니다.
malloc 등)을 전혀 사용하지 않습니다. 이는 실시간 시스템의 예측 가능성과 안정성을 보장하는 데 매우 중요합니다.13클라이언트의 주된 역할은 애플리케이션의 요청과 데이터를 Micro-CDR 라이브러리를 사용해 직렬화하고, 이를 에이전트에게 전송한 뒤, 에이전트로부터의 응답을 처리하는 것입니다.5 클라이언트는 DDS 네트워크와 직접 상호작용하지 않으며, 모든 복잡한 작업은 에이전트에게 위임합니다.
에이전트는 연결된 클라이언트들을 대신하여 완전한 기능을 갖춘 DDS 참여자(Participant)로서 동작합니다.2 에이전트의 핵심 기능은 다음과 같습니다.
클라이언트로부터 UDP, TCP, 직렬 통신 등 다양한 전송 계층을 통해 오퍼레이션 요청(예: “Publisher를 생성하라”)을 수신합니다.2
수신한 XRCE 요청을 Fast DDS와 같은 표준 DDS 구현체를 사용하여 실제 DDS 동작으로 변환합니다.3 예를 들어, 클라이언트의 ‘토픽 생성’ 요청은 에이전트 내에서 실제
dds::topic::Topic 객체를 생성하는 것으로 이어집니다.
클라이언트들을 위해 생성된 모든 DDS 엔티티의 생명주기(lifecycle)를 관리합니다. 클라이언트와의 연결이 끊어지면 관련 엔티티들을 안전하게 정리합니다.17
에이전트 아키텍처의 핵심에는 ProxyClient라는 내부 엔티티가 있습니다.2
ProxyClient는 에이전트 내에서 원격의 물리적 클라이언트를 1:1로 대변하는 소프트웨어 객체입니다. 이는 전체 아키텍처의 핵심적인 연결고리 역할을 합니다.
ProxyClient는 각 클라이언트 세션의 상태를 유지하며, 해당 클라이언트가 소유한 모든 DDS 엔티티(Participant, Topic 등)의 목록과 고유한 클라이언트 키(Client Key)를 관리합니다.2 예를 들어, 한 클라이언트가 ‘토픽 생성’ 요청을 보내면, 에이전트는 해당 클라이언트와 연결된
ProxyClient 인스턴스를 통해 실제 Fast DDS 토픽 객체를 생성합니다. 이 ProxyClient는 클라이언트의 대리인 역할을 하여, 자원이 부족한 물리적 클라이언트가 마치 완전한 기능을 갖춘 DDS 참여자인 것처럼 보이게 만듭니다. 이러한 프록시 패턴의 적용은 DDS-XRCE가 성공적으로 동작하게 하는 핵심적인 아키텍처 혁신입니다.
클라이언트와 에이전트 간의 일반적인 통신 흐름은 다음과 같은 단계로 이루어집니다.
세션 생성: 클라이언트는 고유한 client_key를 포함한 Create session 오퍼레이션을 에이전트에게 전송하여 통신을 시작합니다.16 에이전트는 이 키를 등록하고 해당 클라이언트를 위한
ProxyClient 인스턴스를 내부적으로 생성합니다.
엔티티 생성: 클라이언트는 생성된 세션을 통해 create_participant_xml과 같은 Create entity 오퍼레이션을 전송합니다. 이 요청에는 클라이언트가 나중에 해당 엔티티를 참조하기 위한 Object ID와 엔티티의 정의(예: XML 문자열)가 포함됩니다.20
에이전트 처리: 에이전트는 요청을 수신하고, 해당 ProxyClient는 요청에 따라 실제 DDS 엔티티(예: dds::domain::DomainParticipant)를 생성합니다.
상태 응답: 에이전트는 오퍼레이션의 성공 또는 실패 여부를 알리는 상태 메시지를 클라이언트에게 다시 보냅니다.2
데이터 교환: 클라이언트는 이전에 생성한 DataWriter/DataReader의 Object ID를 참조하여 Write Data 또는 Read Data 오퍼레이션을 사용해 데이터를 발행하거나 구독합니다.20 실제 DDS
write() 또는 take() 호출은 에이전트의 ProxyClient가 대신 처리합니다.
Micro-XRCE-DDS의 주요 강점 중 하나는 특정 전송 방식에 종속되지 않는다는 점입니다. 이는 TCP에 의존하는 MQTT와 같은 프로토콜에 비해 큰 유연성을 제공합니다.5
Micro-XRCE-DDS를 사용하기 위해서는 몇 가지 기본적인 도구와 라이브러리가 필요합니다.
Micro-XRCE-DDS-Gen 도구를 사용하려면 Java Development Kit (JDK)와 Gradle이 필요합니다.26이 방법은 빌드 플래그(프로파일)를 직접 제어하거나 커스텀 빌드 시스템에 통합해야 하는 개발자에게 가장 적합합니다. 최대의 유연성을 제공하지만 설정이 가장 복잡합니다.
리눅스 환경에서의 일반적인 빌드 과정은 다음과 같습니다.22
Bash
# Agent 빌드 예시
git clone -b v2.4.2 https://github.com/eProsima/Micro-XRCE-DDS-Agent.git
cd Micro-XRCE-DDS-Agent
mkdir build
cd build
cmake..
make
sudo make install
sudo ldconfig /usr/local/lib/
윈도우 환경에서는 Visual Studio용 프로젝트 파일을 생성하여 빌드할 수 있습니다 (cmake -G "Visual Studio...").26
Snap: Ubuntu 사용자는 sudo snap install micro-xrce-dds-agent 명령 하나로 Agent를 간편하게 설치할 수 있습니다.17 포트 설정 등은
snap set micro-xrce-dds-agent port=8888과 같은 명령으로 수행합니다.17
Docker: eProsima는 Agent와 Client를 위한 사전 빌드된 Docker 이미지를 제공합니다. 이는 격리된 테스트 환경을 구성하거나 CI/CD 파이프라인에 통합할 때 매우 유용하며, 일관된 실행 환경을 보장합니다.26
micro-ROS 개발자에게 가장 일반적인 방법입니다. Agent 소스 코드를 ROS 2 작업 공간의 src 디렉토리에 복제하고 colcon build 명령으로 빌드합니다.19 이 방법은 Agent를 다른 ROS 2 노드처럼 실행하고 관리할 수 있게 하여 ROS 2 생태계와의 완벽한 통합을 보장합니다. 빌드 후에는
source install/setup.bash 명령으로 환경을 설정해야 합니다.25
MicroXRCEAgent 실행 파일은 다양한 명령줄 인자를 통해 설정할 수 있습니다.15
udp4, tcp4, serial 등 통신 방식을 지정합니다.15-p 또는 --port를 사용하여 수신 대기할 포트를 지정해야 합니다.15-v (상세 로깅 수준), -d (Discovery 서버 활성화), -r (참조 기반 엔티티 생성 파일 로드) 등이 있습니다.15일반적인 실행 예시:
MicroXRCEAgent udp4 -p 8888 27MicroXRCEAgent serial --dev /dev/ttyUSB0 -b 921600 27| 방법 | 장점 | 단점 | 주요 사용 사례 |
|---|---|---|---|
| 소스 빌드 | 빌드 옵션(프로파일)에 대한 완전한 제어, 디버깅 용이, 커스텀 라이브러리와의 연동 가능 | 가장 복잡한 설정, 수동 의존성 관리 필요, 시스템 라이브러리와의 충돌 가능성 28 | 핵심 라이브러리 개발자, 고도로 최적화/커스텀된 빌드가 필요한 사용자, 비표준 플랫폼 통합 |
| Snap 패키지 | 매우 간단한 설치 (sudo snap install...), 자동 업데이트 |
Ubuntu에 한정, 설정 유연성 제한적 | 빠른 테스트, 데모, 표준 환경에서의 간단한 배포 |
| Docker | 일관되고 격리된 실행 환경 보장, 의존성 문제 해결, CI/CD에 이상적 | Docker에 대한 이해 필요, 네트워킹 설정이 복잡할 수 있음 | 개발 환경 표준화, 테스트 자동화, 클라우드 배포 |
| ROS 2 작업 공간 | ROS 2 생태계와의 완벽한 통합, colcon 및 ros2 launch와 같은 도구 활용 가능 |
ROS 2 개발 환경 설정이 선행되어야 함 | micro-ROS 애플리케이션 개발 |
DDS에서는 인터페이스 정의 언어(Interface Definition Language, IDL)를 사용하여 통신에 사용될 데이터의 구조를 공식적으로 정의합니다. 이는 데이터 타입을 명확히 하고, 서로 다른 시스템 간의 상호 운용성을 보장하는 표준적인 방법입니다.11
예를 들어, 간단한 “Hello World” 메시지를 위한 IDL 파일은 다음과 같이 작성할 수 있습니다.20
Code snippet
struct HelloWorld {
unsigned long index;
string message;
};
microxrceddsgen이라는 도구는 IDL 파일을 입력으로 받아, 해당 데이터 구조를 C 언어에서 직렬화(serialize)하고 역직렬화(deserialize)하는 데 필요한 코드를 자동으로 생성해줍니다.5 예를 들어, 위 IDL로부터 HelloWorld_size_of_topic, HelloWorld_serialize_topic과 같은 함수들이 포함된 C 헤더 파일이 생성됩니다. 이 과정은 지루하고 오류가 발생하기 쉬운 수동 코딩 작업을 제거하여 개발 효율성을 크게 높여줍니다.
클라이언트 애플리케이션을 개발하는 과정은 일련의 정형화된 단계를 따릅니다. 이 과정은 API의 설계 철학을 잘 보여주는데, 각 API 호출이 즉시 네트워크 통신을 유발하는 것이 아니라, 내부 스트림에 작업을 ‘버퍼링’하고, uxr_run_session... 계열의 함수가 호출될 때 일괄적으로 처리하는 효율적인 방식을 채택하고 있습니다. 이는 네트워크 통신 횟수를 최소화하여 임베디드 장치의 부하를 줄이는 중요한 최적화 기법입니다.
다음은 공식 getting_started 문서를 기반으로 한 단계별 개발 과정입니다.20
uxr_init_udp_transport), 이어서 세션을 초기화합니다(uxr_init_session). 세션 초기화 시에는 전송 객체, 고유한 클라이언트 키, 그리고 선택적인 콜백 함수들을 전달합니다. 마지막으로 uxr_create_session을 호출하여 에이전트와의 실제 세션을 설정합니다.20uxr_create_output_best_effort_stream (최선 노력)과 uxr_create_output_reliable_stream (신뢰성 보장) 중에서 선택할 수 있으며, 신뢰성 스트림의 경우 history 파라미터를 통해 버퍼 크기를 조절하여 신뢰성과 메모리 사용량 사이의 균형을 맞춥니다.20uxr_buffer_create_...)는 요청을 추적하기 위한 ID를 반환합니다.20uxr_prepare_output_stream 함수를 사용하여 데이터를 쓸 출력 스트림을 준비합니다. 이때 DataWriter의 ID와 데이터 크기를 지정합니다.22Micro-XRCE-DDS-Gen이 생성한 _serialize_topic 함수를 사용하여 C 구조체 데이터를 버퍼에 직렬화합니다.uxr_run_session_... 함수를 호출하여 버퍼링된 데이터를 에이전트로 전송합니다.20uxr_set_topic_callback 함수를 사용하여 데이터 수신 시 호출될 콜백 함수를 등록합니다.20uxr_buffer_request_data 함수를 사용하여 에이전트에게 데이터 수신을 요청합니다.22uxr_run_session_... 함수를 주기적으로 호출하면, 데이터가 도착했을 때 등록된 on_topic 콜백이 실행됩니다. 콜백 함수 내에서는 _deserialize_topic 함수를 사용하여 수신된 데이터를 C 구조체로 역직렬화하여 사용합니다.20Micro-XRCE-DDS는 DDS-RPC 표준을 통해 요청/응답(Request/Reply) 통신도 지원합니다.2 이를 위해 Requester와 Replier 엔티티를 생성합니다.20 Requester는 요청을 보내고, Replier는 on_request 콜백을 통해 요청을 수신하여 처리한 후 응답을 되돌려주는 방식으로 동작합니다.22
엔티티 생성과 같은 중요한 작업은 비동기적으로 처리될 수 있으므로, 에이전트로부터의 상태 응답을 확인하는 것이 중요합니다. uxr_run_session_until_all_status 함수는 여러 생성 요청이 모두 성공적으로 처리되었는지 확인하는 편리한 방법을 제공합니다. 이 함수는 모든 요청에 대한 상태 응답을 받거나 타임아웃이 발생할 때까지 세션을 실행합니다.20
Micro-XRCE-DDS의 가장 중요하고 널리 사용되는 실제 적용 사례는 단연 micro-ROS입니다. micro-ROS는 ROS 2를 마이크로컨트롤러로 확장하기 위한 공식 프로젝트로, 기본 통신 미들웨어로서 Micro-XRCE-DDS를 채택하고 있습니다.5 Micro-XRCE-DDS는 micro-ROS의 단순한 구성 요소가 아니라, 그 핵심 기능인 성능, 신뢰성, 그리고 ROS 2 생태계와의 완벽한 통합을 가능하게 하는 근본적인 기술입니다.
micro-ROS는 ROS 2의 아키텍처를 따르면서 마이크로컨트롤러 환경에 최적화된 계층 구조를 가집니다.18
rclc (ROS Client Library for C) API를 사용하여 사용자 코드를 작성합니다.rclc는 rcl (ROS Client Library) 위에 구축되어 편리한 함수와 실행 관리자(Executor)를 제공합니다.18rmw_microxrcedds라는 micro-ROS 전용 구현체가 사용됩니다.5rmw_microxrcedds는 내부적으로 eProsima Micro-XRCE-DDS Client 라이브러리를 호출합니다.micro-ROS는 ROS 2의 추상화된 API 호출을 내부적으로 XRCE 오퍼레이션으로 변환합니다. 예를 들어, 개발자가 rclc_publisher_init_default 함수를 호출하면, rmw_microxrcedds 계층은 이를 uxr_buffer_create_publisher_xml, uxr_buffer_create_datawriter_xml과 같은 일련의 Micro-XRCE-DDS 오퍼레이션으로 변환하여 에이전트에게 전송합니다. 마찬가지로 rcl_publish 호출은 Write Data 오퍼레이션으로 매핑됩니다. 이처럼 micro-ROS는 친숙한 ROS 2 API 뒤에서 복잡한 XRCE 프로토콜 처리를 완벽하게 추상화하여 개발자가 저수준 통신에 신경 쓰지 않도록 합니다.
micro-ROS 스택의 핵심 장점 중 하나는 실시간 애플리케이션에 적합하도록 런타임 중 동적 메모리 할당을 회피하는 것입니다.18
rmw_microxrcedds 계층은 노드, 퍼블리셔, 구독자와 같은 모든 ROS 엔티티를 위한 정적 메모리 풀을 사용합니다. 이 풀의 크기는 RMW_UXRCE_MAX_NODES, RMW_UXRCE_MAX_PUBLISHERS와 같은 CMake 플래그를 통해 컴파일 시점에 미리 설정됩니다.35 이는 시스템의 메모리 사용량을 예측 가능하게 하고, 런타임 중 예기치 않은 지연을 방지합니다.
rosserial은 ROS 1에서 마이크로컨트롤러를 연결하기 위해 사용되었던 솔루션이지만, 비표준 커스텀 프로토콜에 기반하고 기능적 한계가 명확했습니다.9 Micro-XRCE-DDS를 기반으로 하는 micro-ROS는 여러 면에서
rosserial을 월등히 뛰어넘는 차세대 솔루션입니다.
rcl 기반으로 구축되어 ROS 2와의 일관된 개발 경험을 제공합니다.32결론적으로, Micro-XRCE-DDS의 채택은 micro-ROS가 rosserial과 같은 단순한 브릿지가 아니라, ROS 2 생태계의 ‘진정한 일원’으로 자리매김하게 한 결정적인 요인입니다.
Micro-XRCE-DDS: ‘에이전트’를 사용하지만, 이는 단순한 메시지 라우터를 넘어선 ‘프록시’ 역할을 합니다. 에이전트는 클라이언트를 ‘대신하여’ DDS 네트워크에 능동적으로 참여하며, 데이터 중심 세계로의 직접적인 다리를 놓습니다.1
Micro-XRCE-DDS: OMG의 IDL을 사용하여 데이터 구조를 공식적으로 정의합니다. 이는 강력한 타입 검사(strong typing)를 가능하게 하고, 직렬화 코드를 자동으로 생성하며, 모호함 없이 상호 운용성을 보장합니다.5
Micro-XRCE-DDS: 최선 노력(Best-Effort) 및 신뢰성(Reliable) 스트림 모드를 지원합니다.5 여기서 결정적인 차이점은, 에이전트가 완전한 DDS 참여자이기 때문에 클라이언트가 에이전트 측의 설정을 통해 간접적으로 DDS의 풍부한 QoS 정책(예: Durability, Deadline, Lifespan 등)을 활용할 수 있다는 점입니다.5 이는 실시간 시스템에서 매우 중요한 장점입니다.
| 기능 | Micro-XRCE-DDS | MQTT | CoAP |
|---|---|---|---|
| 아키텍처 | 클라이언트-에이전트 (프록시) | 클라이언트-서버 (브로커) | 클라이언트-서버 (요청/응답) |
| 주요 사용 사례 | 실시간 로보틱스, IIoT, 자율 시스템 | 경량 IoT 메시징, 원격 모니터링 | 제약된 노드 간의 웹 통신 |
| 데이터 모델 | 강력한 타입 (OMG IDL) | 불투명한 페이로드 (Opaque Payload) | 불투명한 페이로드 (Opaque Payload) |
| QoS | Best-Effort, Reliable 스트림. 에이전트를 통해 풍부한 DDS QoS 활용 가능 | QoS 0, 1, 2 (메시지 전달 보장) | Confirmable/Non-confirmable (기본 신뢰성) |
| 전송 | 전송 계층에 독립적 (UDP, TCP, Serial, Custom 등 지원) | 주로 TCP에 의존 | 주로 UDP에 의존 |
| 보안 | DDS-Security 표준 연동 가능 | 사용자 정의 (TLS, 인증 등) | DTLS |
| Discovery | 에이전트 Discovery 기능 지원 | 브로커 주소를 알아야 함 | 리소스 Discovery 기능 지원 |
| 오버헤드 | 고정적 (12-16 바이트) | 가변적 (토픽 길이에 따라 증가) | 매우 낮음 (4바이트 고정 헤더) |
| 확장성 모델 | 데이터 중심의 분산 확장성 (에이전트를 통해) | 중앙 브로커의 성능에 의존 | 점대점(Point-to-point) 또는 그룹 통신 |
제 7장: 고급 개념 및 성능 튜닝
세션 상태 유지: 에이전트는 클라이언트의 세션을 유지 관리합니다. 간헐적인 연결 끊김 후 동일한 client_key로 클라이언트가 재연결하면, 이전에 에이전트 상에 생성된 엔티티들을 그대로 재사용할 수 있습니다. 이는 절전 모드를 사용하는 장치에 매우 중요합니다.1
신뢰성 스트림: 신뢰성 있는 통신은 클라이언트와 에이전트 양측의 히스토리 버퍼(슬라이딩 윈도우)를 통해 구현됩니다. 이는 UDP와 같은 비신뢰성 전송 위에서도 메시지의 순서와 전달을 보장합니다.21
history 크기는 메모리 사용량과 통신 복원력 사이의 균형을 맞추는 핵심 튜닝 파라미터입니다.30
하트비트 (Heartbeats): 에이전트와 클라이언트는 주기적으로 하트비트 메시지를 교환하여 세션의 활성 상태를 확인하고 신뢰성 프로토콜의 상태를 관리합니다.23
Micro-XRCE-DDS는 플랫폼별 송수신 함수를 추상화하는 전송 API를 제공하여 사용자가 직접 전송 계층을 구현할 수 있도록 합니다.23 커스텀 전송은 두 가지 모드로 구현할 수 있습니다.
이 기능은 개발자가 Micro-XRCE-DDS를 거의 모든 하드웨어 통신 인터페이스에 적용할 수 있도록 하는 강력한 확장성을 제공합니다.
클라이언트 라이브러리는 CMake 플래그(-DUCLIENT_PROFILE_...)를 통해 컴파일 시점에 고도로 설정 가능합니다.4 개발자는 애플리케이션에 필요 없는 전송 방식(예: 직렬 통신만 사용 시 TCP 지원 제거), Discovery 기능 등을 비활성화하여 최종 바이너리의 크기를 크게 줄일 수 있습니다. 이는 애플리케이션의 요구사항에 정확히 맞춰 라이브러리를 재단하는 것을 가능하게 합니다.5
‘참조에 의한 생성’과 ‘컴파일 프로파일’의 조합은 극단적인 최적화를 위한 핵심 설계 철학을 보여줍니다. 이는 복잡성을 자원이 부족한 클라이언트에서 자원이 풍부한 개발/배포 단계로 옮기는 전략입니다. 고정된 기능을 가진 임베디드 장치의 경우, 필요한 모든 DDS 엔티티와 QoS 설정을 설계 시점에 미리 에이전트에 정의하고, 클라이언트는 최소한의 참조 정보와 기능만을 탑재한 채로 컴파일될 수 있습니다. 이는 ‘극도로 자원 제약이 있는 환경’이라는 목표를 달성하는 가장 효과적인 방법론입니다.
Micro-XRCE-DDS(이전 명칭: micro-RTPS)는 PX4 자동 비행 조종 장치를 ROS 2 / DDS 네트워크에 연결하는 표준 인터페이스입니다.10 차량 상태, 주행 기록계와 같은 텔레메트리를 스트리밍하고, 오프보드(offboard) 제어 명령을 전송하는 데 사용됩니다.25 ArduPilot 커뮤니티 또한 Micro-XRCE-DDS 통합을 활발히 진행하고 있습니다.28 이러한 주요 오픈소스 자동 비행 프로젝트들의 채택은 Micro-XRCE-DDS의 안정성과 중요성을 강력하게 입증합니다.
수천 개의 마이크로컨트롤러 기반 장치들이 micro-ROS를 사용하며, 이는 곧 Micro-XRCE-DDS를 사용한다는 의미입니다.33 상용 로봇인 iRobot Roomba(상위 레벨에서 ROS 2 및 Fast DDS 사용)나 저수준 부품에 micro-ROS를 사용하는 Husarion ROSbot과 같은 오픈소스 플랫폼이 대표적인 예입니다.33 이러한 생태계 중심의 통합은 기술의 성숙도를 높이고 개발을 촉진하는 긍정적인 피드백 루프를 형성합니다.
이 프로토콜은 간헐적인 연결성을 가지며 전력 효율이 중요한 센서 네트워크를 위해 명시적으로 설계되었습니다.1 엔터프라이즈 DDS 시스템과 연결하는 능력 덕분에, 저수준 센서들을 대규모 산업 모니터링 및 제어 시스템에 통합하는 데 적합합니다.33
Micro-XRCE-DDS, Micro-XRCE-DDS-Agent, Micro-XRCE-DDS-Client, Micro-XRCE-DDS-Gen이 있습니다.2eProsima Micro-XRCE-DDS는 단순한 통신 라이브러리를 넘어, 자원이 극도로 제한된 임베디드 장치를 표준화되고 강력한 DDS 및 ROS 2 데이터 중심 세계로 통합하기 위한 포괄적인 솔루션입니다. 본 보고서에서 심층적으로 분석한 바와 같이, Micro-XRCE-DDS의 핵심적인 성공 요인은 그 아키텍처 자체에 있습니다.
클라이언트-에이전트 패러다임은 표준 DDS의 높은 자원 요구량과 마이크로컨트롤러의 제약이라는 근본적인 충돌을 해결하는 독창적인 해법입니다. 에이전트가 클라이언트의 프록시 역할을 수행하며 DDS 통신의 모든 복잡성을 위임받음으로써, 클라이언트는 동적 메모리 할당 없이 극도로 가볍고 예측 가능하게 동작할 수 있습니다. 이는 실시간 임베디드 시스템에서 필수적인 요구사항을 충족시킵니다.
또한, Micro-XRCE-DDS는 OMG 표준에 기반하여 기술적 신뢰성과 상호 운용성을 보장하며, 플러그형 전송 계층과 고도로 설정 가능한 컴파일 프로파일을 통해 거의 모든 하드웨어와 애플리케이션 요구사항에 맞춰 최적화될 수 있는 유연성을 제공합니다.
특히 micro-ROS의 기본 미들웨어로서의 역할은 이 기술의 중요성을 단적으로 보여줍니다. Micro-XRCE-DDS는 micro-ROS가 rosserial을 뛰어넘어, QoS, 신뢰성, 다양한 전송 방식을 지원하는 진정한 ROS 2의 확장으로 자리매김할 수 있게 한 기반 기술입니다.
결론적으로, Micro-XRCE-DDS는 로보틱스, 드론, IIoT 분야에서 저수준 센서와 액추에이터를 상위 시스템과 안정적이고 효율적으로 연결하고자 하는 개발자들에게 가장 강력하고 표준화된 도구 중 하나입니다. 이 기술에 대한 깊이 있는 이해는 차세대 분산 임베디드 시스템을 설계하고 구현하는 데 있어 필수적인 역량이 될 것입니다.
| DDS-XRCE, MQTT & IoT | micro-ROS, accessed July 6, 2025, https://micro.ros.org/docs/concepts/middleware/IoT/ |
| Install Micro XRCE-DDS Agent on Linux | Snap Store - Snapcraft, accessed July 6, 2025, https://snapcraft.io/micro-xrce-dds-agent |
| uXRCE-DDS (PX4-ROS 2/DDS Bridge) | PX4 Guide (main), accessed July 6, 2025, https://docs.px4.io/main/en/middleware/uxrce_dds.html |
| uXRCE-DDS (PX4-ROS 2/DDS Bridge) | PX4 User Guide (v1.14) - PX4 docs, accessed July 6, 2025, https://docs.px4.io/v1.14/en/middleware/uxrce_dds.html |
| CoAP vs. MQTT-SN: Comparison and Performance Evaluation in Publish-Subscribe Environments | Request PDF - ResearchGate, accessed July 6, 2025, https://www.researchgate.net/publication/356076177_CoAP_vs_MQTT-SN_Comparison_and_Performance_Evaluation_in_Publish-Subscribe_Environments |