社会应用解锁IIoT潜力详解MQTT通信协议与传感器三大组成部分

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，设备必需具备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)是一个ISO标准下的基于发布/订阅范式的消息协议。它轻量级、简单、高效且易于实现，这些特点使其适用范围非常广泛。

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技术解决方案而存在。在2013年，由IBM提交给OASIS规范委员会，在2014年成为正式OASIS标准。这得益于其在工业领域广泛应用，特别是在对代码精简开销减少并且网络流量受限环境中。

MQTT 的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。一旦建立了连接，一些客户端可以通过订阅某个特定主题来接收数据，而其他客户端则可以作为发布者发送数据到代理，然后代理会将这些信息分发给所有符合条件的事实上的接收者。此这种拓扑结构最大的优势在于发布者与订阅者的解耦，使得每一方都能够独立地维护它们自己的逻辑，而不需要深入了解对方的情况。

MQTT 的主要特点有：

主题

每条消息都包含一个主题以及有效载荷，以及头部信息。

主题是过滤消息及被别人订阅的一个依据。

可以有多个层级，如“home/sensor1/identification”或“home/sensor1/data/temperature”。

服务质量

通过服务质量等级来确保消息传输的一致性。

QoS 等级包括0（至多一次）、1（至少一次）和2（仅一次），其中QoS 2 提供高水平服务质量，但需要更多确认机制。

会话感知

保持连接状态，即客户端定期发送保持活跃状态，以保证连续性的通讯。

客户端初始时会向服务器提供遗嘱信息，以便在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后，将存储未被消费掉的问题直到准备好接受此类信息，从而保障了数据传递稳定可靠性，对于网络环境不稳定的情况尤其有用。

关于 MQTT 的实时性能：

在没有延迟且持续保持活跃连接的情况下，可以实现几乎实时无延迟响应，有助于快速处理大量数据需求。

关于 MQTT 的安全性能：

自从初始化阶段起就提供用户名密码身份验证机制，同时引入如质询响应认证等额外安全措施增强了通信安全度，如自 MQtt5 起 password 字段也可用于令牌传输方式增加了一层保护层次。

对于何种应用场景适合使用 MQTT：

对于需要简单紧凑解决方案的地方，无论是从多个传感器采集数据还是向大量同类型传感器发送指令，或是在低功耗内存需求极小环境下，都能发挥出色效果。车联网军事行业工业设备网络无人机控制等多个领域都有着广泛使用展示出强大的适应力及实际意义利用能力.

关于倍加福公司：

倍加福位于德国曼海姆，是全球工厂自动化过程行业产品供应商之一，不断研发创新技术，为面临即将到来的 Industrial 4.0 挑战铺平道路，

自动化世界我们生活之中，

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