探索IIoT无限可能揭秘MQTT通信协议之旅传感器的种类多如星辰

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标准的一部分。

MQTT在工业领域得到广泛应用，尤其是在对代码精简、开销减少以及网络流量受限环境中。这主要因为其拓扑结构，它允许发布者和订阅者解耦，而代理则负责将数据从一端传输到另一端，不需要建立大量连接。

MQTT主要特征：

主题

主题是 MQTT 协议中的一个基础元素，每条消息都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/identification”包含三个层级，“home/sensor1/data/temperature”则包含四个层级。

使用“+”表示单个层级占位符，如“home/+/data/temperature”，使用“#”表示多层级占位符，如“home/sensor1/#”。

服务质量

MQTT通过服务质量等级来确保消息传输可靠。

QoS 等级包括0（至多一次）、1（至少一次）和2（仅一次），其中QoS 2 提供高水平服务质量，但需要更多确认并实施措施。

会话感知

MQTT 提供了多种机制来保持代理与发布者/订阅者之间稳定的连接。

客户端会定期发送保持连接消息以确认有效性的持续连接。此外，当客户端离线时，可以通过遗嘱消息通知其他客户端。

持久会话

当代理与订阅者建立持久会话时，将存储待发送到所有已注册主题上的未决发布请求，从而保证即便出现网络故障，也能够保证正确地发送这些未决请求。

关于实时性能：

在物联网通信领域,MQTT因其轻量型设计，即使在资源有限的情况下也表现出色，其理论上能够实现近乎实时响应需求，对于快速数据处理具有足够能力满足要求

关于安全性能：

从开始就提供用户名密码身份验证机制，并引入如质询响应认证等额外安全措施，以增强通信安全

适用于哪些应用场景？

MQtt 的应用场景广泛，无论是从多个传感器收集数据还是向大量同类型传感器发送信息，或是在低功耗及很低内存需求环境下，都能发挥作用，在车联网军事工业设备网络无人机控制等领域有着广泛应用展示了其强大的适应力及实用性

关于倍加福：

倍加福以德国曼海姆为总部公司，为全球工厂自动化过程行业客户提供丰富产品致力于自动化行业既古老又现代应用之创新发展，同时不断推动前瞻技术开发迎接即将到来的工业 4.0 挑战