在工业4.0、物联网（IIoT）和智能工厂的驱动下，我们正迈向一个全新的自动化时代。设备之间将实现无缝连接，每个节点都能相互交换数据，以构建智能网络。为了构建这些网络，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，确保通信安全性的重要性也不可忽视。

倍加福支持包括MQTT、OPC UA、AMQP和REST API等四种基于TCP的通信协议。本期内容中，我们将首先探索MQTT通信协议及其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?

它是如何工作？

MQTT是一个基于发布/订阅范式的消息协议，是ISO标准(ISO/IEC PRF 20922)的一部分。这使得它非常适合广泛的应用场景。

自1999年诞生以来，MQTT被用作石油管道带宽和电池能效监控的问题解决方案。2013年，它被提交给OASIS规范委员会，并在2014年成为正式的OASIS标准。

MQTT之所以普及，在很大程度上归功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。它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。一旦客户端订阅了某个主题，如温度值，那么当代理接收到相关数据时，它会将消息发送给所有订阅该主题的客户端。

这种拓扑结构的一个显著优势是发布者与订阅者的解耦。在这种情况下，只有代理负责将数据从一端传输到另一端，而不需要建立大量直接连接。

MQTT主要特点

1：主题

每条消息都包含一个主题，这决定了何时应该分发或存储该消息。此外，还可以使用占位符来指定多层级或单层级，从而简化处理过程并提高效率。

2：服务质量

通过服务质量等级来确保消息传输可靠，如QoS0（至多一次）、QoS1（至少一次）或QoS2（仅一次）。

3：会话感知

提供了一系列机制以确保持久连接，比如定期发送保持连接信息，以及允许“遗嘱”信息，即即使客户端断线，也能够通知其他用户。

4：持久会话

如果持久状态激活，则代理保存消息直到接收方准备好它们。这对于不稳定的网络环境尤为重要，因为这保证了不会丢失任何信息。

关于实时性能：

由于其轻量级设计，MQTT能够提供快速响应时间，使其非常适合实时数据处理需求。

关于安全：

从初始连接开始就有身份验证机制。而自版本5起，更增加了令牌传递以及额外安全措施，如质询响应认证，以增强通信安全性。

适用场景：

除了车联网、军事、高科技设备控制等众多领域之外， MQTT还特别适合那些需要简单且紧凑解决方案的地方，无论是在收集来自多个传感器的大量数据还是向大量同类型传感器发送指令，都可以有效地利用这个协议。此外，由于低功耗要求，它也是资源受限环境中的首选选择之一。

关于倍加福：

倍加福是一家德国公司，以曼海姆作为总部，其不断推进技术创新，为全球工厂自动化市场提供产品，同时致力于面向未来的前瞻技术研发，为迎接即将到来的工业4.0挑战做好了准备。