传感器之谜揭秘IIoT世界中的MQTT通信协议与多样传感器类型

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ISO 标准(ISO/IEC PRF 20922)下基于发布/订阅范式的消息协议。MQTT协议轻量、简单、开放和易于实现，这些特点使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。2013年，IBM将其提交给OASIS规范委员会，随后在2014年成为正式的OASIS标准。

MQTT 的普及得益于其在工业领域的广泛应用，特别是在对代码精简、开销减少和网络流量受限的环境中。其基本工作原理如下图所示： MQTT 客户端（包括发布者和订阅者）连接到 MQTT 代理。一些 MQTT 客户端通过订阅一个特定主题，而其他客户端则发送数据，然后代理会把这条信息转发给所有符合该主题条件下的客户端。这一拓扑结构之所以有效，就是因为发布者与订阅者的解耦，让他们各自专注于自己的任务，而不需要过多地担心对方的情况。

MQQQ 主要特征

1：主题

每条消息都包含一个或多个层级，如“home/sensor1/data/temperature”，这些层级被斜杠分隔，并且它们区分大小写。

使用“#”表示多层级占位符，如“home/sensor1/#”。

2：服务质量

QoS等级包括0（至多一次）、1（至少一次）和2（仅一次）。

QoS 2提供高级别服务质量，但需要更多确认过程。

3：会话感知

保持连接消息确保了代理与发布者/订阅者的稳定连接。

客户端可以提供遗嘱信息，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，不论何时，有关于这个主题的话，都可以存储起来直到有谁准备好接收这份信息。这对于网络不稳定的情况尤为重要，可以保证消息传递的一致性。

实时性的考量：

尽管以一种轻量而高效的手段，在物联网领域展现出杰出的实时性能。在保持活跃状态并无延迟的情况下，即能够实现近乎实时响应满足快速处理需求。

安全性的考量：

从连入初始化阶段开始就进行身份验证，并引入令牌传输以及质询响应认证机制增强了安全功能。而自版本5起，更进一步提升了安全措施，对抗潜在威胁更坚固。

应用场景：

由于其简单、高效，它适合任何环境，无论是从许多传感器收集数据还是向大量同类型传感器发送信息，或是在低功耗要求极高内存资源有限的地方使用均能发挥作用。此外，它也在车辆间网、小型飞行器控制等众多领域得到广泛使用，其灵活度让人印象深刻，为未来的挑战做好了准备计划作出调整。

关于倍加福：

倍加福作为德国曼海姆总部的大型公司，是创新技术研发持续不断地推进全球自动化产品丰富发展，同时致力于自动化行业既有又新市场，为迎接即将来临的人类第四次革命铺平道路。

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