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)是一个基于发布/订阅范式消息协议，它被广泛认为是轻量级、高效且易于实现的一种技术解决方案。这使得它能够适应各种环境，从石油管道带宽监控到电池能效监控，再到更复杂的情境，如对代码精简有严格要求或网络流量受限的情况。

自1999年诞生以来，MQTT已经成为ISO标准的一部分，并在2013年由IBM提交给OASIS规范委员会，在2014年成为正式的OASIS标准。这种普及得益于其在工业领域广泛应用以及其在资源有限环境中的优势表现。

MQTT通过以下方式工作：客户端（包括发布者和订阅者）连接到代理服务器。一旦建立了连接，一些客户端可以通过订阅主题来接收来自其他客户端发出的信息，而这些信息则由代理服务器负责传递。这一模型允许发布者与订阅者的解耦，使得数据从一种形式转换成另一种形式时不需要维护大量直接连接，这极大地提高了系统灵活性并减少了复杂度。

MQTT 主要特点

1：主题

每条消息都包含一个主题，这个主题定义了该消息应该发送到的目的地。此外，还有层级结构，可以使用斜杠分隔不同的层级，如“home/sensor1/data/temperature”，这意味着温度值属于“sensor1”这个传感器下的“data”目录下。在某些情况下，还可以使用占位符如“+”或者“#”。

2：服务质量

为了保证消息传输过程中的可靠性，MQTT引入了一套服务质量等级，即QoS 0（至多一次）、QoS 1（至少一次）以及QoS 2（仅一次）。QoS 2提供最高水平的事务完整性，但也需要更多确认机制以确保成功完成事务。

3：会话感知

为了保持稳定的连接状态，客户端会定期发送保持连接消息，同时还可以设置遗嘱信息，以便当客户端离线时通知其他相关方。此外，当代理与订阅者之间建立持久会话时，将存储未被消费掉的话题，以防止因断开而导致丢失任何重要信息。

实时性能方面：

尽管具有轻量级特征，但 MQTT 在实时性能上同样出色。当发布者与代理间无延迟且所有参与者的网络状况良好时，它能够实现几乎即刻响应，无需承受过重负担。如果需要快速处理大量数据，那么 MQTT 是理想选择之一，因为它能够优雅地处理高频率更新甚至连续性的数据流动，对低功耗需求也不乏优越之处。

关于安全：

从身份验证开始，即初次建立链接阶段，就涉及用户名密码认证。而自版本5起，不仅如此，还引入了令牌传输机制以增强安全措施。此外还有质询响应认证等额外措施，为整个通信链路增加了一层保护膜，使得整个过程更加牢固又难以突破。

由于其简单、高效并且适合于资源有限环境下的特点,MQTT变得非常受欢迎尤其是在车联网、大规模军事应用、工业控制网以及无人驾驶飞行器控制等领域中，都展示出了其不可忽视的地位。

关于倍加福：

倍加福作为德国曼海姆的一个公司，是一个致力于工厂自动化和过程行业创新产品研发供应商，其不断推进新技术开发使他们成为迎接即将来临工业4.0挑战所必须准备好的企业之一。

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