在工业4.0、物联网（IIoT）和智能工厂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ISO标准(ISO/IEC PRF 20922)下基于发布/订阅范式的消息协议。由于其轻量级、高效且易于实现，这些特点使得MQTT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一种技术解决方案。2013年，由IBM提交给OASIS规范委员会，并在2014年成为正式的OASIS标准。

MQTT 的普及得益于其在工业领域广泛应用，特别是在对代码精简、开销减少以及网络流量受限环境中。此外，其基本工作原理如下图所示：客户端（包括发布者和订阅者）通过代理进行连接。一旦建立了这种拓扑结构，就可以看到发布者与订阅者的解耦，即代理只负责将数据从一端传输到另一端，无需在它们之间建立大量连接。

MQTT 主要特性

1: 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及其有效载荷，以及头部信息。在创建主题时，可以使用斜杠“/”来分隔层级，并且可以使用占位符，如“+”或“#”。

2: 服务质量

通过服务质量等级来确保消息可靠传输QoS 等级包括0（至多一次）、1（至少一次）以及2（仅一次），其中 QoS 2 提供高服务质量，但需要更多确认措施来实施此等级。

3: 会话感知

为了保持稳定连接，一些机制被提供，其中包括保持会话状态并定期发送确认信号。此外，当初始连接时，还会设置遗嘱信息，以便当客户端离线时通知其他客户端。

4: 持久会话

持久会话允许存储未被接收到的所有数据直到订阅者准备好接收。这对于不稳定的网络环境尤其有用，因为能够保证消息不会丢失或重复发送，从而确保了消息的一致性处理过程中所涉及到的实时性能要求也因此得到满足。

5: 安全性的考虑

尽管以较小规模开始，但随着版本更新，如v5，它引入了更高水平认证机制，使得用户身份验证更加严格，同时还增加了额外保护措施，以防止未授权访问。

6: 实现上述功能所需资源：

- 内存需求低，因此适合低功耗设备;

- 设计简单，对开发人员友好;

- 可以轻松集成第三方软件;

适应不同的应用场景：

在车辆行业中，它用于车辆间信息交换;

在军事领域内，它用于无线战术通讯;

工业控制系统中，有助于提高生产效率;

无人驾驶飞行器控制,这样就能实现即刻反馈;

对比其他技术：

虽然存在竞争对手如CoAP，但是由于其灵活度和易于实现导致目前仍然具有很大的市场吸引力.

关于倍加福:

倍加福总部位于德国曼海姆，是全球自动化解决方案供应商之一，他们专注于制造自动化产品，为各种行业提供创新解决方案。在不断地追求技术革新之余，他们始终坚持开放合作策略，不断推动面向未来的技术发展，为各类企业打造完善自动化解决方案。