探索传感器世界：解锁IIoT之力，深入理解MQTT通信魔法

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，设备必须具备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)是一种ISO标准（ISO/IEC PRF 20922）下的基于发布/订阅范式的消息协议。由于其轻量级、高效率以及易于实现，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技术解决方案而存在。在2013年，由IBM提交给OASIS规范委员会，并在2014年成为正式OASIS标准之一。

MQTT 的普及得益于其在工业领域广泛应用，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情况。此外，它还因其基本工作原理而受到欢迎，即客户端（包括发布者和订阅者）通过代理进行连接，一旦某个客户端订阅了特定主题，就可以接收到该主题相关信息，而无需建立大量直接连接。这一拓扑结构展示了发布者与订阅者的解耦优势，使得代理仅负责数据从一端传输到另一端，而不需要处理它们之间复杂的情况。

MQTT 主要特征

1: 主题

主题是 MQTT 协议中的基础元素，每条消息都包含一个主题及其有效载荷，以及头部信息。这些头部信息用于过滤消息并供订阅者决定是否接受或拒绝这些消息。

2: 服务质量

为了保证消息的一致传输,QoS 等级由0至多一次、一次至少、二次仅一次三个层次来定义，其中QoS 2 提供高级别服务质量，但需要更多确认过程。

3: 会话保持

为了维持稳定的连线状态,MQTT 提供了一系列机制，如定期发送保持连线信号，以便检测失去连线的情况。此外，在第一次建立连接时，还会指定“遗嘱”以便离线时通知其他用户。

4: 持久会话

当代理与订户之间建立持久会话时，将存储所有未被读取或确认的事务直到对方准备好接收。这对于不可靠网络条件下的可靠数据交换尤为有用。

5: 实时性能

虽然Mqtt 在实时响应方面表现出色，但实际上可能存在延迟，因为每条信息都需要经过中继服务器，从而影响了实时性的严格要求。但这并不妨碍它成为了物联网领域中极受欢迎的一种解决方案。

6: 安全性

在安全方面,Mqtt 从初始链接开始就提供用户名密码验证机制。而自版本5起，不同类型认证机制也增加了更高水平保护措施，如质询响应认证，以确保数据完整且安全地通过互联网传递给最终用户。

7: 应用场景分析

Mqtt 适合各种需求，无论是在从许多传感器获取数值还是向大量相同类型激活节点发送指令，或是在低功耗内存限制环境下使用，都能显示出优异效果。在车辆网路军事系统及控制无人飞行器等多个行业中发挥着巨大的作用证明了这一点，也展现出了其极强适应能力与实用的潜力所在。

关于倍加福——未来自动化驱动力的创新者

倍加福总部位于德国曼海姆，是全球工厂自动化以及流程行业客户提供丰富多样产品研发不断追求创新技术的一个公司，他们致力于打造既符合传统应用又面向未来的自动化解决方案，同时不断推进前瞻技术发展，为即将到来的工业4.0挑战做好准备铺平道路。