超越极限揭秘MQTT通信协议解读IIoT世界中的传感器双刃剑功能

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，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（ISO/IEC PRF 20922）下的基于发布/订阅范式的消息协议。由于其轻量级、高效且易于实现，这些特点使得它适用范围非常广泛。

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的技术解决方案。在2013年，由IBM提交给OASIS规范委员会，并在2014年成为正式OASIS标准。这一普及得益于其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。

MQTT客户端通过主题订阅或发布信息到代理上，该代理负责转发信息至所有相关客户端。这一拓扑结构最大的优势是解耦了发布者和订阅者，只需要代理处理数据传输而不需要建立大量连接。

MQTT主要特性：

主题

每条消息包含一个主题和有效载荷，以及头部信息。

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

服务质量

QoS等级包括0（至多一次）、1（至少一次）和2（仅一次）。

会话感知

提供了多种机制来确保代理与发布者/订阅者之间连接稳定。

客户端会定期发送保持连接消息以确认连接有效性。

提供“遗嘱消息”以便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，它们会存储消息直到准备好接收，以保证在不稳定的网络环境中也能保证可靠传递。

MQTT实时性能如何？

MQTT以其轻量级高效，在物联网通信领域展现出杰出的实时性能。在没有延迟的情况下，即使在发布者与代理间无延迟且订阅者保持活跃连接的情况下，也能够实现近乎实时响应满足快速数据处理需求。

MQTT安全性能如何？

从初始化阶段起就提供了用户名密码身份验证机制。此外自版本5起引入了令牌传输密码字段以及质询响应认证等额外安全机制增强了通信安全度。

MQQQ适用于哪些应用场景？

该协议具有广泛应用，其适用情景包括车联网军事行业中的无人飞行器控制以及低功耗内存有限环境中的各种项目。此外，它还被用于制造业中对于更高效更紧凑解决方案寻求的一般情况之中展示着其巨大的灵活度及实际价值。