触发IIoT革命解密MQTT协议与传感器技术的无缝融合

在工业4.0、物联网（IIoT）、智能工厂和智能设备等前沿概念的推动下，我们正迈向一个全新的自动化未来。设备之间将互联互通，每个节点相互连接，交换数据。为构建智能网络，设备必具备IIoT的关键特性：标准化、可扩展性、与IT和OT系统的兼容性，以及互操作性。同时，确保通信的安全性也是至关重要的。

倍加福支持包括MQTT、OPC UA、AMQP和REST API的四种基于TCP的通信协议。本期内容中，我们将首先探索MQTT通信协议，了解它是如何为智能网络提供强大支持，并适用于哪些不同应用场景。

什么是MQTT？

它如何工作？

MQTT(消息队列遥测传输)是一种ISO标准（ISO/IEC PRF 20922）下基于发布/订阅范式的消息协议。这种协议因其轻量级、高效且易于实现而广受欢迎。

自1999年诞生以来，MQTT作为石油管道带宽和电池能效监控问题解决方案技术一直存在。在2013年，由IBM提交给OASIS规范委员会，在2014年成为正式OASIS标准，这一认可使得该技术更加普及。

MQTT在工业领域广泛应用尤其是在对代码精简、开销减少以及网络流量受限环境中取得了显著成就，其基本工作原理如下图所示：客户端（包括发布者和订阅者）通过代理进行连接，其中一些客户端通过订阅特定主题发送数据，而代理则负责将这些信息从一端传输到另一端，无需建立大量连接。这一拓扑结构最大的优势在于解耦了发布者与订阅者的关系，使得它们可以独立运行而无需直接相互联系。

MQTT主要特点

主题

每条消息都包含一个主题及其有效载荷以及头部信息，该主题对于过滤消息并允许订阅者选择感兴趣的话题至关重要。

服务质量

为了确保消息传递过程中的可靠度,MQTT提供了三种服务质量等级，即“至多一次”、“至少一次”以及“仅一次”，其中QoS2提供了最高级别但需要更多确认措施。

会话感知

为了维持稳定的连接,MQTT有多种机制，如保持活跃状态，以便保持连接有效，同时也具有遗嘱功能，当客户端离线时通知其他客户端。

持久会话

当代理与订阅者建立持久会话时，它们能够存储数据直到准备好接收，从而保证即使在不稳定网络条件下的数据传递仍然可靠。

关于实时性能：

由于其高效且低延迟特点，MQTT在物联网领域展示出杰出的实时性能。在没有延迟的情况下发布信息，并且保持着持续活动状态，一旦发生事件或更新，则理论上可以立即响应满足快速处理需求。

关于安全：

从起始阶段开始，Mqtt就提供身份验证机制使用用户名密码。而自5版本起，更增强了一系列安全功能，如令牌传输，以及质询响应认证等，以提高整个通信过程中的安全水平。

适用场景：

Mqtt广泛应用于各种场合，无论是从众多传感器收集数据还是向大量同类型传感器发送指令，或是在资源有限如低功耗环境下，都能发挥作用。这使得它被用于车联网军事行业甚至无人机控制等领域，是一种非常灵活且实用的工具。

关于倍加福：

倍加福以德国曼海姆为总部，为全球工厂自动化及过程行业供应丰富产品，不断推动创新技术发展，为迎接即将来临工业4.0时代做准备。