触发IIoT革命揭秘MQTT通信的智能传感器网络

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)是一种基于发布/订阅范式的消息协议，它以其轻量级、高效以及广泛适用范围而闻名。

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的一项技术解决方案。在2013年被IBM提交给OASIS规范委员会，并于2014年成为正式的OASIS标准。

由于其在工业领域广泛应用尤其是在对代码精简、开销减少并且网络流量受限环境中得到了普及，其基本工作原理如下图所示：客户端通过代理进行连接，一些客户端通过订阅一个特定主题，而其他客户端则向代理发送数据，然后代理会将这些信息发送到所有已订阅该主题的客户端。这一拓扑结构使得发布者与订阅者能够实现解耦，只需要代理负责将数据从发布者传输到所有相关订阅者，无需建立大量直接连接。

MQTT 主要特性

1：主题

每条消息都包含一个主题，这是一个基础元素，被用来过滤消息和依据来进行订阅。

2：服务质量

为了保证消息传输可靠性的QoS等级提供了多样选择，从至多一次到仅一次，有不同的确认机制可以满足不同的需求。

3：会话感知

为了保持稳定的连接状态，提供了多种机制，如定期发送保持连接信息，以及“遗嘱消息”功能，以便在离线时通知其他客户端。

4：持久会话

当建立了持久会话时，即使网络不稳定也能确保信息正确传递。

MQTT 的实时性能如何？

尽管理论上可以实现近乎实时响应，但实际情况可能受到延迟因素影响。如果没有任何延迟且保持活跃状态，可以很好地处理快速数据处理要求。

关于 MQTT 的安全措施：

身份验证机制自启动阶段就开始运作，不仅有用户名密码，还引入了令牌传输等额外安全措施，为提升整个通信过程中的安全水平做出了贡献。

那么 MQTT 适合哪些应用场景？

无论是从许多传感器收集或向众多同类型号转发信号，或是在低功耗资源有限的情况下，都能显示出它卓越表现。车联网军事应用以及无人机控制领域都是其成功案例之一，与其广泛适应性的结合，使得它成为了物联网时代不可或缺的一环。