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)是一种ISO标准(ISO/IEC PRF 20922)下的发布/订阅范式消息协议。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。2013年，由IBM提交给OASIS规范委员会，并在2014年成为正式OASIS标准。这背后，是工业领域广泛应用所需，它特别适合于代码精简、开销减少以及网络流量受限环境中的使用。

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。在此过程中，一些客户端通过订阅特定主题来接收数据，而其他客户端则向代理发送数据，然后代理再将这些信息分发给所有符合条件的订阅者。这一拓扑结构最大的优势在于解耦了发布者与订阅者的关系，使得它们无需建立大量直接连接，只需要与中央代理保持联系即可完成任务。

MQTT 主要特性

1：主题

每条消息都包含一个主题及有效载荷，以及头部信息。在这个框架下，主题可以有多层级，如“home/sensor1/identification”，包含三个层级，“home/sensor1/data/temperature”则包含四个层级。而占位符如“+”或“#”也被引入以允许更灵活地处理不同的信息流动路径。

2：服务质量

为了确保消息传输的一致性，不同程度上保证了成功传递，即QoS 0 至多一次、一次至少、二次仅一次等等。此外，还有机制来维持稳定的连接，比如保持连接状态并定期确认已发送信息，以便及时恢复断开的情况，并能够预防遗失或重复数据的问题出现。

3：会话感知

当两方建立起持久会话时，他们之间不仅要存储可能发生但尚未到达目标的地方，而且还必须考虑潜在离线时间内对应服务器做出反应，以便通知其他用户或者反馈最后一步之前收到的最新情况，从而增强了整个系统的大规模集成能力和高效运行性能，同时也提高了用户体验，因为他们能够迅速意识到任何变动或异常情况，无论是在实时环境还是较慢响应环境中均如此表现出来。

4：持久会话

这种设计方式对于那些频繁断开重新建立链接的情形尤其重要，在这样的情形下，如果没有长时间保存已经处理过但是还未完全被消费掉的话，那么这部分工作就不能继续进行下去，而是需要从头开始，这样不仅增加了负担，也降低了整体系统效率。

MQTT 的实时性能如何？

尽管 MQQT 是一种轻量级且高效型通讯协议，但其本质上并不意味着速度超快。但如果你要求的是近乎实时响应，那么 MQTT 在许多典型场景中都是满足需求的一种选择。当发布者紧密跟踪与代理保持良好联系并不断更新时，其理论上的速度几乎达到无延迟状态，从而满足快速决策所需之敏捷性的要求。

关于安全：

MQTT 自从创建之初就以简单身份验证机制作为基础，比如用户名密码认证。不过随着版本升级，如 MQTT 5 版本，将引入更多安全措施，如令牌传递功能等，以增强保护隐私免遭窃取同时保障交易安全避免假冒伪劣产品进入市场造成损害。

结论：

总结来说,MQTT 是一种完美结合简单、高效以及适用性的通信工具，在物联网时代里扮演着不可或缺角色，无论是在车辆管理系统，或是在军事行动控制室，或是在工业生产线监控上，都能让我们看到这个技术创新的魅力所在——因为它既简单又极富潜力，可以让我们的世界更加自动化，让我们的生活更加便捷！