人物解锁IIoT潜力深入探究MQTT通信协议与传感器基本工作原理
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，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ISO 标准(ISO/IEC PRF 20922)下基于发布/订阅范式的消息协议。MQTT协议轻量、简单、开放和易于实现，这些特点使它适用范围非常广泛。
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技术解决方案。2013年，IBM将其提交给OASIS规范委员会，随后在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并且网络流量受限环境中，其基本工作原理如下图所示： MQTT 客户端（包括发布者和订阅者）连接到 MQTT 代理。一部分 MQTT 客户端通过订阅一个特定主题，如图中的主题为温度值，而另一些客户端则向代理发送数据，然后代理将此消息发送到所有订阅该主题的一切客户端。这一拓扑结构显著优势在于发布者与订阅者的解耦，只要有一个有效载荷被分发，就不需要建立大量直接连接。
MQTT 主要特性：
1：主题
每条消息都包含一个主题以及有效载荷，以及头部信息，其中头部信息包含控制位，并且可能还会包含其他控制字段。
2：服务质量
通过服务质量等级来确保消息传输，可选QoS等级包括0（至多一次）、1（至少一次）以及2（仅一次）。
3：会话感知
提供了多种机制来保持代理与发布者/订阅者之间稳定的连接，如保持活动状态以及使用遗嘱消息。
4：持久会话
当建立了持久会话时，当目标客户端准备好接收时，该代理才存储这些未决报文，以确保最终能够送达目的地。
关于实时性的讨论：
理论上，在没有延迟的情况下，无论是否进行初始认证或重新认证过程，一旦完成初次握手过程后的任何事件，都可以立即被处理，从而保证了高效率。在实际应用中，如果条件允许，则可以实现几乎无延迟或近乎实时响应速度。
安全性的讨论：
从初始化阶段开始，即便是一次尝试访问资源也要求用户输入用户名密码进行身份验证。此外自版本5起，还引入了一系列新功能以增强安全性能，比如令牌传递方法，并进一步增加了认证质询响应机制以保护敏感信息免受未授权访问之害。
概述适用场景：
由于其设计优雅简洁，使得这个轻量级系统能够满足各种需求，无论是从数十个传感器收集数据还是向同类型的大量传感器发送指令，或是在低功耗、高内存压力极大的环境中，它都能表现出色。在车联网军事用途、中小型企业生产线管理甚至无人机飞行控制等众多领域，都有着广泛而深刻的地位展示了这种协议对于促进创新及其对现代技术世界不可或缺的地位。