探索IIoT深度解读MQTT协议与传感器应用举例及原理之美
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)是一种基于发布/订阅范式的消息协议，是ISO标准的一部分。这项技术轻量级、高效且易于实现，这些特点使其适用范围非常广泛。
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技术解决方案。2013年，IBM将其提交给OASIS规范委员会，而在2014年，它成为了正式OASIS标准的一部分。
MQTT之所以普及得益于其在工业领域广泛应用，即特别是在对代码精简、开销减少并且网络流量受限环境中的使用中。此外，其基本工作原理如下图所示： MQTT客户端（包括发布者和订阅者）通过代理进行连接。在这种拓扑结构中，将数据从一端传输到另一端，无需建立大量连接，这极大地提升了性能。
MQTT主要特点
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以及有效载荷，以及头部信息。主题是代理用来过滤消息和订阅者的依据。
服务质量
通过服务质量等级来确保消息传输可靠，如QoS等级中的0（至多一次）、1（至少一次）或2（仅一次）。
会话感知
提供多种机制来确保代理与发布者/订阅者之间连接稳定。
持久会话
当代理与订阅者之间建立持久会话时，它们会存储消息直到准备好接收，这对于不稳定的网络环境尤其有用。
MQTT实时性的考量
尽管以轻量级而著称，但理论上可以实现近乎实时响应，因为无延迟发送来自发布者的数据，并保持活跃连接状态下的订阅者与代理间通信流畅，使得快速数据处理需求得到满足。
安全考虑
从初始连接开始就提供了用户名密码身份验证机制。此外，从版本5起引入了令牌传输功能及额外安全机制，如质询响应认证，以增强通信安全性。
应用场景
由于简单高效，无论需要收集来自多个传感器的大型数据集，或向众多同类型传感器发送信息，或处于低功耗内存要求严格限制条件下的环境，都能发挥出色。在车联网、大规模军事控制系统、中小型企业生产线管理系统等领域显示出强大的适应能力与实用价值。