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，设备必需具备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)是一个基于发布/订阅范式消息协议，它被广泛认为是轻量级、高效且易于实现的一种技术解决方案。这使得它能够适应各种环境，从石油管道带宽监控到电池能效监控，再到更复杂的情境，如车载信息收集或家居自动化。

自1999年诞生以来，MQTT已经成为了ISO标准（ISO/IEC PRF 20922）。2013年，由IBM提交给OASIS规范委员会，最终在2014年成为正式OASIS标准。其普及得益于在工业领域广泛应用尤其是在代码精简、开销减少以及对网络流量受限环境中的高效性能表现。

MQTT 的工作原理——典型 MQTT 应用

MQTT 主要特点

1：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。主题结构可以有多层级，用斜杠“/”分隔，而且结构区分大小写。此外，还可以包含占位符，如“+”表示单个层级占位符，“#”表示多层级占位符。

2：服务质量

通过服务质量等级来确保消息传输可靠。在 QoS 等级中，有QoS 0（至多一次）、QoS 1（至少一次）和 QoS 2（仅一次），其中 QoS 2 提供了高服务质量，但需要更多确认机制。

3：会话感知

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，比如定期发送保持连接消息，以确认连接有效性的同时，也包括遗嘱消息功能以通知其他客户端当客户端离线时。

4：持久会话

当代理与订阅者建立持久会话时，将存储所有未被消费掉的数据直到订阅者准备好接收。这对于不稳定的网络环境尤其有用，可以保证数据传递的可靠性。

实时性能如何？

虽然 MQTT 以轻量级著称，但却能够提供出色的实时性能。在没有延迟的情况下，无论是发布者的请求还是代理发来的响应，都能迅速完成，这使得它非常适合快速处理大量数据需求的地方。

安全性能如何？

从初始化阶段起就提供身份验证机制，如用户名密码认证。而从 MQTT5 开始，还引入了令牌传输以及质询响应认证等额外安全措施，使得整个通信过程更加安全可靠。

适用于哪些应用场景？

MQTT 的使用范围非常广泛，不论是在收集来自众多传感器的大量数据还是向大量同类型传感器发送指令，或是在低功耗、高内存限制条件下的应用中，都能展现出其卓越之处。例如，在车联网、大规模军事系统控制或无人飞行器管理中，其简单、小巧且强大的特点让它成为了理想选择。

关于倍加福

倍加福作为德国曼海姆的一个创新驱动公司，以持续研发新技术而闻名，为全球工厂自动化及过程行业客户提供丰富产品，同时致力于推进未来自动化技术开发，为迎接即将到来的工业4.0挑战做好了准备。