社会中传感器的典型应用详解MQTT通信协议解锁IIoT潜力

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向代理发送数据，然后代理会将这些信息发送到所有符合该主题条件的一切已知客户端。此这种拓扑结构最显著优势在于发布者与订阅者的解耦，即代理只负责从一方传输到另一方，不需要它们之间建立大量连接。

MQTT 的主要特征

1: 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。这个主题被用作过滤消息并让订阅者进行依据。

2: 服务质量

通过服务质量等级来确保消息传输可靠度，如QoS 0（至多一次）、QoS 1（至少一次）或 QoS 2（仅一次）。

3: 会话感知

保持连续性的机制如保持连接消息，以及遗嘱消息以确认连接有效性。

4: 持久会话

当持久会话建立时，将存储直到准备好接受之时，以确保在不稳定的网络环境中保证可靠传递。

MQTT 实时性能如何？

理论上，它能够实现近乎实时响应，同时满足快速处理需求的情况下，无延迟地从发布者向代理发放数据，并无延迟地从代理向所有已知具有相同主题条件的一切已知客户端发放这些数据，从而达到了高效率及实时性能之境界！

关于 MQTT 安全：

在安全方面，从初始化阶段起就提供了用户名密码身份验证机制；自 MQQT5 起，还引入了令牌认证及质询响应认证等额外安全措施以增强通信安全度。

MQTT 适用的应用场景？

广泛适用于那些需要简单紧凑解决方案的地方，无论是收集来自多个传感器或者是一次性的大规模同类型号传感器信息还是低功耗低内存需求环境中的使用，都能展现出其极大的灵活适应力与实用价值。这包括但不限于车联网军事行业以及工业自动化控制系统，无人机控制等众多领域，使得它成为了物联网时代不可或缺的一个关键沟通手段！