在工业4.0、物联网（IIoT）以及智能工厂和设备的前沿概念下，我们正迈向一个全新的自动化未来。设备将相互连接，交换数据，为构建智能网络，每个节点都必须具备IIoT关键特性：标准化、可扩展性、与IT和OT系统兼容性，以及互操作性。安全通信也是至关重要的。

倍加福支持包括MQTT、OPC UA、AMQP和REST API的四种基于TCP通信协议。本期内容中，我们将首先探索MQTT通信协议，了解它如何为智能网络提供强大支持，以及适用于哪些不同应用场景。

什么是MQTT?

它是如何工作？

消息队列遥测传输(MQTT)是一个ISO标准(ISO/IEC PRF 20922)，基于发布/订阅范式的消息协议。这种轻量级、高效且易于实现的特点使其适用范围非常广泛。

自1999年诞生以来，MQTT最初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提交给OASIS规范委员会，并在2014年成为正式OASIS标准。此后，它因在工业领域广泛应用而得到了普及，尤其是在对代码精简、开销减少和网络流量受限环境中的使用中。

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）连接到代理。一旦建立连接，一些客户端通过订阅特定主题，如温度值，而其他客户端发送数据到代理，然后代理将此消息发送给所有订阅该主题的客户端。这一拓扑结构的一个显著优势就是发布者与订阅者的解耦，不需要大量连接来传输数据，从而提高了系统性能。

MQTT 主要特性

1: 主题

每条消息都包含一个主题，这个主题由斜杠“/”分隔成多个层级，可以包含占位符，如“+”或“#”。这个结构区分大小写，是过滤信息并让用户选择感兴趣部分的一种方式。

2: 服务质量

通过服务质量等级确保消息可靠传输。QoS等级有0（至多一次）、1（至少一次）和2（仅一次），其中QoS 2提供高服务质量，但需要更多确认过程。

3: 会话感知

为了保持稳定的连接，MQTT提供了会话管理机制，比如定期发送保持连接消息，并允许设置遗嘱信息以便离线时通知其他用户。

4: 持久会话

当代理与订阅者建立持久会话时，将存储未被接收到的信息直到准备好，这对于不稳定的网络环境尤其有用，以确保消息不会丢失。

MQTT 的实时性能如何？

由于其轻量级设计，MQTT能够快速响应并处理实时数据，无需复杂编码即可实现高效率。在保持活跃状态的情况下理论上可以达到近乎实时响应速度，有助于满足快速处理需求的情景。

关于 MQTT 安全性的讨论：

从初始化阶段开始，即身份验证就已经考虑到了用户名密码机制。而自 MQQQ5 开始，可进一步增强安全措施，如质询响应认证，以防止潜在威胁并保护敏感信息不受侵害。

总结来说，

MQTT 在车联网、大规模传感器集群控制、一些军事应用以及无人机控制等众多场合展现出卓越表现，其灵活性、高效率以及低功耗使得它成为物联网领域不可忽视的一员。但最终是否采用依赖具体情况，也需要根据实际需求进行评估与选择。在这方面倍加福作为创新驱动力之一，不断推进自动化技术，使我们更接近一个更加自动化、高效且智慧世界。