传感器分类之争解锁IIoT深度探索MQTT协议的双重奥秘

在工业4.0、物联网（IIoT）和智能工厂的浪潮推动下，我们正步入一个全新的自动化时代。设备间的连接将更加紧密，每个节点都能相互交流，交换数据。构建智慧网络时，设备必须具备IIoT的关键特性：标准化、可扩展性以及与IT和OT系统兼容性，以及互操作性。此外，确保通信安全也是至关重要。

倍加福支持包括MQTT、OPC UA、AMQP和REST API等四种基于TCP协议。本期内容中，我们将深入探讨MQTT通信协议及其如何为智能网络提供强大支持，并适用于多样化应用场景。

什么是MQTT？

它是如何工作？

MQTT，即消息队列遥测传输，是ISO标准（ISO/IEC PRF 20922）的基础上基于发布/订阅范式的消息协议。由于其轻量级、高效率和开放性的特点，它广泛适用于各类环境。

自1999年诞生以来，MQTT最初被设计来解决石油管道带宽和电池能效监控的问题。在2013年，由IBM提交给OASIS规范委员会，并于2014年成为正式的OASIS标准。

MQTT在工业领域普及得益于其简洁代码、降低开销以及对网络流量受限环境下的优越性能，其基本工作原理涉及客户端（包括发布者和订阅者）连接到代理，然后代理负责将数据从一端传输到另一端，无需建立大量连接，这样的拓扑结构能够实现发布者与订阅者的解耦。

MQTT主要特性

1：主题

每条消息包含一个主题、一段有效载荷以及头部信息。主题是代理过滤消息并使订阅者能够根据它们进行订阅依据的一个基础元素。

2：服务质量

通过服务质量等级来确保消息传递的一致性，QoS等级包括0（至多一次）、1（至少一次）和2（仅一次）。

3：会话感知

通过保持连接信息来维持稳定的连接，同时提供“遗嘱消息”以便离线时通知其他客户端。

4：持久会话

当建立了持久会话时，代理存储未接收到的所有消息直到客户准备好接收，使得即使在不稳定网络条件下也能保证信息传递的可靠性。

关于实时性能：

理论上，在无延迟的情况下可以实现近乎实时响应满足快速数据处理需求。但实际情况可能因具体应用而异。

关于安全：

自初始化阶段起就提供了用户名密码身份验证机制，从 MQTT 5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程度。

适用场景：

由于其简单高效且占用内存少，对于需要从众多传感器收集数据或向大量同类型传感器发送指令，或是在资源有限环境下的使用均非常合适，如车联网军事行业工业设备控制无人机控制等领域都有广泛应用展示了其极大的灵活度与实用价值。