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。设备之间将实现无缝互联，通过数据交换构建智能网络。为了构建这样的网络，设备必须具备IIoT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。此外，确保通信安全也是至关重要的。

倍加福支持包括MQTT、OPC UA、AMQP和REST API等四种基于TCP的通信协议。本期内容中，我们将深入探讨MQTT通信协议及其如何为智能网络提供强大的支持，并适用于多种应用场景。

什么是MQTT？

它如何工作？

MQTT（消息队列遥测传输），作为ISO标准的一部分，是一种基于发布/订阅范式的消息协议。这种轻量级、高效且易于实现的特点，使其适用于广泛范围的事务处理。

自1999年诞生以来，MQTT最初被用作石油管道带宽和电池能效监控技术解决方案。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，这一过程促进了其普及。

MQTT在工业领域得到了广泛应用，尤其是在代码精简、开销减少并且在网络流量受限环境中的使用中发挥作用。其基本工作原理涉及到客户端（包括发布者和订阅者）连接到代理服务器。一旦建立连接，一些客户端可以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，然后代理会将这些信息转发给所有相关订阅者的客户端。这一结构使得发布者与订阅者的解耦变得可能，从而减少了复杂性的同时提高了效率。

除了上述基础功能之外， MQTT 还具有以下几个关键特性：

主题

主题是 MQTT 协议中的核心元素，它包含头部信息、中间有效载荷以及每条消息都需要包含的一个主题名。这个名称通常以斜杠“/”分隔，每个层级都是独立区分大小写，而且可以使用占位符，如“+”或“#”。

服务质量

为了确保消息传递可靠性的高级别服务质量等级被提供，其中QoS 等级从0至2不等，其中QoS 2 提供最高水平，但这也意味着更多确认机制需要实施。

会话感知

保持连接状态是一个重要方面，通过定期发送保持连接请求来确认有效连通情况。此外，在初次建立连接时，可以设置遗嘱消息，以便当某个节点离线时通知其他节点。

持久会话

当两方之间建立起持久会话时，对方会存储信息直到对方准备好接受。这对于不稳定的网络环境尤为有用，因为它保证了即使发生暂停，也不会丢失任何关键信息。

关于实时性能：

由于 MQTT 的设计理念是尽可能简单并保持资源消耗最小化，因此它能够提供出色的实时性能。在没有延迟的情况下，将发布者与代理相连，并让订阅者保持活跃状态下理论上可以实现几乎实时响应，为快速处理大量数据提供了良好的支持。

关于安全：

从身份验证开始，即便于初始化阶段就进行用户名密码认证；自版本5开始，更进一步引入令牌传输机制，以及质询响应认证等额外安全措施增强了通信安全度。

最后,MQTT 在车联网军事行动控制，无人机飞行器管理以及各种低功耗内存需求极低环境中都表现出了巨大潜力，其广泛适用范围证明了它对未来的承诺能力，同时显示出面对挑战所需创新技术研究开发能力。在倍加福公司，他们致力于推动行业发展，不断地研发新技术，以满足不断变化市场需求，为迎接即将到来的工业4.0时代做好准备。