传感器大全解开IIoT之谜深度剖析MQTT通信协议

  • 学术交流
  • 2025年02月05日
  • 在工业4.0、物联网(IIoT)以及智能工厂和设备的前沿概念下,我们正迈向一个全新的自动化未来。设备将相互连接,交换数据,为构建智能网络,每个节点都必须具备IIoT关键特性:标准化、可扩展性、与IT和OT系统兼容性,以及互操作性。安全通信也是至关重要的。 倍加福支持包括MQTT、OPC UA、AMQP和REST API的四种基于TCP通信协议。本期内容中,我们将首先探索MQTT通信协议

传感器大全解开IIoT之谜深度剖析MQTT通信协议

在工业4.0、物联网(IIoT)以及智能工厂和设备的前沿概念下,我们正迈向一个全新的自动化未来。设备将相互连接,交换数据,为构建智能网络,每个节点都必须具备IIoT关键特性:标准化、可扩展性、与IT和OT系统兼容性,以及互操作性。安全通信也是至关重要的。

倍加福支持包括MQTT、OPC UA、AMQP和REST API的四种基于TCP通信协议。本期内容中,我们将首先探索MQTT通信协议,了解它如何为智能网络提供强大支持,以及适用于哪些不同应用场景。

什么是MQTT?

它是如何工作?

MQTT(消息队列遥测传输)是一个基于发布/订阅范式的消息协议,是ISO标准下的轻量级、高效且开放的技术。这使得它适用范围非常广泛,从1999年诞生以来,它主要被用于石油管道带宽监控问题,并在2013年由IBM提交给OASIS规范委员会,最终在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,尤其是在对代码精简、开销减少和网络流量受限环境中的使用。其基本工作原理是客户端(包括发布者和订阅者)通过代理进行连接。一些客户端通过订阅特定主题,而其他客户端作为发布者向代理发送数据,然后代理将这些信息发送到所有符合条件的客户端,这样做可以实现解耦,使得每个节点只需与代理建立连接,不需要直接建立大量连接。

MQTT 主要特点

1:主题

主题是 MQTT 协议中的基础元素,每条消息都包含一个主题名、一段有效载荷以及头部信息。这个主题名对于过滤消息以及让订阅者选择感兴趣的话题至关重要。

2:服务质量

为了确保消息传输得到保证,MQTT 使用了服务质量等级,如 QoS 0 至多一次、三次至少一次或仅两次唯一确认。此外,还有持久会话机制,可以存储未被接收到的消息直到接收方准备好处理。

3:持久会话

当代理与某一订阅保持长时间连通状态时,它们之间可以维护持久会话。在这种情况下,当发布者的最后一条信息已被接受后,如果发生意外断开,那么该持续更新仍然保持着,以便恢复时能够立即重发未完成部分。

4:实时性能

尽管设计初衷并非以高速度为目标,但 MQTT 在物联网领域因其简单而高效,在快速响应需求方面表现出色。当没有延迟且保持活跃连接的情况下理论上能达到实时反应能力,对于那些需要快速数据处理的情境来说这是十分宝贵的一项功能。

5:安全措施

从身份验证开始,即从创建链接阶段就提供用户名密码认证方式;自版本5起更增强了安全功能,如令牌传递机制,并引入了一些额外安全措施来进一步提高通信安全度。

MQTT 适合哪些应用场景?

由于其简单、高效及低功耗特点,MQTT 被广泛用于各种场景,无论是在从许多传感器中搜集数据还是向同类型大量传感器发送指令,都能展示出优越效果。而且,由于它占据空间小并且内存需求极低,所以特别适合于资源有限环境如车联网军事行动管理无人驾驶飞行控制等众多行业中扮演着不可或缺角色。在这样的背景之下,我们不难看出 MQQQT 是一种极具潜力的技术解决方案,为我们打开了通往更加智慧自动化世界的大门!

猜你喜欢