探索IIoT世界MQTT协议解析与自然环境中的传感器分类应用
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,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ISO标准(ISO/IEC PRF 20922)下基于发布/订阅范式的消息协议。MQTT协议轻量级、高效易于实现,这些特点使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。2013年,IBM将其提交给OASIS规范委员会,并在2014年成为正式OASIS标准。
MQTT普及得益于其在工业领域广泛应用,特别是在对代码精简开销减少并且网络流量受限环境中。此基础原理如下图所示:客户端(包括发布者与订阅者)连接到代理。一部分客户端通过订阅一个特定主题,如温度值,一些客户端(发布者)向代理发送数据,然后代理将此消息发送到所有订阅了该主题上的客户端。这一拓扑结构显著优势在于解耦发布者与订阅者的依赖关系,使得代理只负责从一端传输到另一端,无需建立大量连接间传输过程。
MQTT主要特性:
1: 主题
每条消息都包含一个主题和有效载荷,以及头部信息。
主题被用来过滤消息以及定义由哪些用户可以接收这些信息。
可以有多个层级,如“home/sensor1/identification”或“home/sensor1/data/temperature”。
2: 服务质量
提供QoS等级:0至多一次、一至少一次、二仅一次。
QoS2提供高服务质量,但需要更多确认机制来保证信息完整性的传递过程。
3: 会话感知
提供保持连接机制以维持稳定连接。
客户端会定期发送保持连接请求,以确认当前状态是否仍然有效。
4: 持久会话
当建立了持久会话时,当不再活跃时,将存储未读取到的信息直至重新激活后恢复阅读状态。在网络环境不稳定的情况下,这样做能够确保最终所有相关方都能接收到必要信息,即使某些参与方暂时脱离联系的情况也不会影响整体数据流程中的连贯性。
MQTT实时性能如何?
理论上,在无延迟且持续活跃的情况下,可以实现近乎实时响应满足快速处理需求。但实际情况可能因具体环境而异,对延迟要求极高的情境中可能需要额外措施进行优化调整以达到最佳效果
关于安全方面:
从初始阶段开始就提供用户名密码验证身份认证机制,从版本5起引入令牌传输方式,还增设如质询响应认证等其他安全功能提升了整个通信环节对于潜在威胁防御能力
最后地,
我们探讨了关于QQQ 的几个应用场景,它之所以如此成功,是因为简单紧凑又符合低功耗低内存需求的事实证明了这一点,无论是在车辆网格管理还是军事战略情报收集,或是在远程控制飞行器或各类生产线自动化系统使用中,它都显示出其极大的灵活度及适用范围
总结来说,
倍加福致力于创新技术研发,为全球工厂自动化及各种行业产品提供丰富多样的选项,同时不断推进新技术开发,为迎接即将到来的工业4.0挑战做好准备