触发IIoT革命MQTT通信协议与传感器分类的无缝融合

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

1：主题

每条消息都包含一个主题和有效载荷，以及头部信息。在这个过程中，“home/sensor1/identification”是一个包含三个层级、“home/sensor1/data/temperature”则包含四个层级。此外，还有占位符，如“+”表示单个层级或“#”表示多层级占位符，用以过滤出想要接收的一组数据。

2：服务质量

为了保证消息传递时尽可能高的心信任度(QoS)，MQTT采用QoS等级来确保消息传输过程中的可靠性，这里有三种不同的服务质量等级，即至少一次、一次只发送或者仅执行一次确认，以此提高整个通信系统的稳定度。

3：会话感知

为了保持连接稳定，它提供了一系列机制，比如通过保持活跃状态来确认链接，并且允许客户端设置遗嘱信息，以便当他们离线时通知其他相关方，这样做不仅提升了实时性的同时也保障了数据完整性的处理方式，同时还增加了用户体验上的舒适度，不让用户因为断开连接而感到焦虑或不安

4：持久会话

当代理与订阅者之间建立持久会话后，该代理就会存储所有未被读取到的信息直到对方准备好接受这份讯息。这对于那些经常面临不稳定的网络环境下的使用来说尤其重要，因为这样能够保证即使短暂间歇也不会造成任何丢失资料的情况，从而增强了整个系统设计中的耐用能力

关于实时性能：

由于其轻量型设计以及高效率优化，使得 MQTT 在物联网领域内表现出了卓越性能。当发布者与代理保持紧密连结并持续不断地发送数据，而同样的时间点上，也有许多潜在目标接收器继续维持着活动状态的时候理论上能够达到极快甚至无延迟响应速度满足快速处理需求

关于安全措施：

从身份验证开始，一直到更高阶安全机制如质询响应认证(MQTT 5引入)，均致力于保护通讯过程免遭恶意攻击或非法访问，为最大程度减少隐私泄露风险及防止未授权访问导致的事故发生

适用于哪些应用场景？

由于它既简单又紧凑，所以特别适合需要快速反应并且资源有限的地方，如车辆网路、大规模军事战略控制系统、中小型工业设备管理平台及无人驾驶飞行器控制中心等各个行业都能发挥出色效果展示出其巨大的灵活度和实际运用的价值。

关于倍加福：

倍加福位于德国曼海姆总部，是全球范围内的一个创新驱动企业，他们不断研发新技术产品，将这些创新的力量投放进现有的自动化市场，并预见未来自动化趋势，为他们所服务的大众工厂生产线及各种行业界别铺平道路。

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