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)是一种基于发布/订阅范式的人机语言消息协议，它极其轻量级、高效且开放，这些特点使得它广泛应用于各种行业。

自1999年诞生以来，MQTT已经成为了石油管道带宽监控及电池能效监控问题技术解决方案之一。在2013年IBM提交给OASIS规范委员会，并在2014年成为正式OASIS标准。

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以及网络流量受限环境中。基本工作原理如下图所示：客户端（包括发布者和订阅者）连接到代理。一旦 MQTT 客户端通过订阅一个特定主题，比如“温度值”中的某一部分，而 MQTT 客户端（发布者）向代理发送数据后，该代理会将此消息发送到所有已订阅该主题的客户端。这一拓扑结构最大的优势就是发布者与订阅者的解耦，即代理只负责从一侧传输数据至另一侧，无需建立大量连接。

MQTT 的工作原理——典型 MQTT 应用

主题

每条消息都包含一个主题和有效载荷，以及头部信息。这些信息被用作过滤器来确定哪些消息应该被发送或接收。此外，还可以使用占位符，如“home/sensor1/data/temperature”，以便更灵活地处理层级结构。

服务质量

为了确保消息可靠传输,MQTT 使用了服务质量等级(QoS)，这有三个不同的等级：QoS 0 - 至多一次,QoS 1 - 至少一次以及 QoS 2 -仅一次，其中 QoS 2 提供了最高水平的事务确认，但需要更多资源来实施这一功能。

会话感知

为了维持稳定的连接,MQ�提供了一系列机制，以确保代理与客户端之间保持连通状态。这包括定期发送保持连接信号并提供遗嘱信息，以便当用户离线时通知其他用户。

持久会话

当双方建立了持久会话时，对方存储待发送但未接收到的任何消息直到对方准备好接受它们。这对于不稳定的网络环境尤其有用，因为能够保证即使在断开期间也不会丢失重要信息。

实时性的表现：

尽管轻量而高效，在物联网领域展现出卓越实时性能。当两台设备间无延迟且保持活跃链接的情况下理论上能够实现几乎即时响应满足快速数据处理需求。

安全性的保障：

从初始链接阶段起就采用用户名密码验证机制，并自版本5开始引入令牌传输增加额外安全措施，使得通信更加安全可靠。

适用的场景：

由于简单紧凑设计之故，Mqtt 适合于那些需要低功耗小内存需求解决方案的地方，无论是从多个传感器收集数据还是向同类型众多传感器分发指令，或是在低成本要求下的环境下，都能显著提升效果。而车联网军事防务、大规模工业自动化控制系统无人驾驶飞行器控制等领域亦显示出了巨大潜力，为我们展示了他的强韧适应能力及实用价值。

关于倍加福公司：

作为德国曼海姆总部设立的一家创新驱动企业，他们致力于为全球工厂自动化和过程行业提供丰富产品，同时不断开发前瞻技术以迎接即将到来的第四次工业革命挑战，为人们创造完美解决方案，是他们永恒追求目标！