社会IIoT应用解锁详细介绍MQTT通信协议及其在传感器中的作用与组成

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、开销减少并在网络流量受限环境中运行时。

MQTT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。一旦建立了这种拓扑结构，即发布者与订阅者的解耦就显著增强了，因为代理只负责将数据从一端传输到另一端，无需建立大量连接。

MQTT 主要特性

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。主题是代理过滤消息以及订阅者的依据，可以有多层级，用斜杠“/”分隔，而且结构区分大小写。此外，还可以包含占位符，如“+”或“#”。

2：服务质量

通过服务质量等级来确保消息可靠传输，QoS等级包括0（至多一次）、1（至少一次）及2（仅一次），其中QoS 2提供高服务质量，但需要更多确认措施。

3：会话感知

提供多种机制保持代理与发布者/订阅者之间稳定连接，如保持连接消息及遗嘱消息功能，以便离线时通知其他客户端。

4：持久会话

当代理与订阅者建立持久会话时，它们存储直到准备好接收这类信息，这对于不稳定的网络尤其有用，以确保可靠传递。

MQTT实时性能：

以其轻量级高效性能，在物联网通信领域展现出杰出的实时性能。在无延迟情况下理论上能够实现近乎实时响应满足快速数据处理需求。

安全：

自初始化阶段起就提供用户名密码身份验证机制，从MQTT5开始引入如质询响应认证等额外安全机制增强了通信安全。

适用于：

广泛应用场景，其中包括车联网军事工业设备网络无人机控制等多个领域展示了其适应力及实用性。

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