探索IIoT世界MQTT通信协议与自然环境中的传感器种类大全实物图解

  • 科研动态
  • 2025年02月05日
  • 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

探索IIoT世界MQTT通信协议与自然环境中的传感器种类大全实物图解

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标准下的基于发布/订阅范式的消息协议。 MQTT协议轻量级、高效简单,并且易于实现,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一种技术解决方案。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。

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。其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。一旦客户端订阅了一个特定的主题,比如温度值,那么当有新的温度值到达时,它们会被发送到所有已经订阅该主题的地方。这一拓扑结构最大的优势在于发布者与订阅者的解耦,使得代理能够高效地处理大量信息,而无需建立大量直接连接。

MQTT 主要特性

主题

每条消息都包含一个主题。

主题是代理过滤消息以及客户端订阅依据。

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。

服务质量

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)。

会话感知

提供多种机制来保持代理与发布者/订阅者之间连接稳定。

客户端会定期发送保持连接消息确认有效性的连结。此外,当初次建立联系时,可以提供“遗嘱消息”,以便离线时通知其他客户端。

持久会话

当代理与子标记建立持久关系时,将存储直到准备好接受新信息。这对于不稳定的网络环境尤其有用,以保证数据传递可靠。

MQTT 的实时性能如何?

在物联网领域因其轻量级而表现出杰出的实时性能。

在没有延迟的情况下,在发表器与服务器间,无论是否保持活跃链接情况下理论上可以实现近乎即刻响应满足快速处理需求。

MQTT 的安全性能如何?

从初始接入阶段起就提供用户名密码身份验证机制。

自从版本5开始,可以使用令牌进行密码字段传输,同时引入了质询响应认证等额外安全措施增强了通信安全度

MQQQ 适用于哪些应用场景?

它适合需要简单紧凑解决方案的情况,无论是收集来自众多传感器数据还是向大量相同类型传感器发送信息,或是在低功耗内存需求极低环境下,都能发挥作用

在车联网军事及工业设备网络无人机控制等领域都有广泛应用展现出强大适应能力及实用价值

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