触摸未来解锁IIoT潜力深入理解MQTT通信协议的神秘世界

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，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)是一种ISO标准（ISO/IEC PRF 20922）下基于发布/订阅范式的消息协议。这种协议因其轻量级、高效且易于实现而广受欢迎。

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解决方案技术一直存在。在2013年，由IBM提交给OASIS规范委员会，在2014年成为正式OASIS标准，这一认可使得该技术更加普及。

MQTT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表现出色。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。一旦某个 MQTT客户端通过订阅一个特定主题，它可以接收来自代理所有相关信息。此拓扑结构显著优势在于发布者与订阅者的解耦，只有代理负责将数据从一端传输到另一端，而不需要建立大量连接。

主要特点

1：主题

每条消息都包含一个主题和有效载荷，以及头部信息。主题是代理用来过滤消息并依据此进行分组，以便快速找到相关信息。

2：服务质量

通过服务质量等级来确保消息传输时保持一定程度的一致性。这包括QoS0（至多一次）、QoS1（至少一次）以及QoS2（仅一次）。

3：会话感知

为了保证稳定的连接状态，提供了多种机制，如保持连接消息以确认有效性的连续发送，以及“遗嘱”功能，即当客户端离线时通知其他客户端。

4：持久会话

当代理与订阅者建立持久会话时，它们存储数据直到准备好接收，使得即便在网络环境不稳定也能够保证数据传递无误。

实时性能如何？

尽管设计上轻量级，但理论上能够近乎实时响应，对于快速处理大量数据具有良好的适应能力。

安全机制是什么样的？

身份验证机制自初始化阶段就开始使用用户名密码，同时引入了令牌传输增加了额外安全层次，如质询响应认证等，从而增强了整个过程中的安全性。

适用场景有哪些？

由于其简单高效之处，特别适合那些需要紧凑解决方案或低功耗低内存需求的情况，无论是从许多传感器收集还是向同类型众多设备发送信息，都能发挥出色。此外，在车联网军事控制无人机等多个领域均有广泛应用展示着其巨大的潜力。

关于倍加福

倍加福–未来自动化驱动者创新者

位于德国曼海姆总部，为全球工厂自动化及过程行业提供丰富产品，其持续研发新技术不断推进面向未来的应用，是自动化行业发展的一部分，为迎接即将到来的工业4.0时代做好了准备。

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