探秘IIoT世界解密MQTT通信协议激发传感器之力
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,为构建智能网络提供关键特性:标准化、可扩展性、与IT和OT系统的兼容性,以及互操作性,并确保通信安全。
倍加福支持包括MQTT、OPC UA、AMQP和REST API四种基于TCP的通信协议。本期内容中,我们将探索MQTT通信协议,了解它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是一种基于发布/订阅范式的消息协议,是ISO标准的一部分。由于其轻量级、简单、高效且易于实现,它广泛应用于各种场合。
自1999年诞生以来,MQTT作为石油管道带宽监控问题解决方案技术之一。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普及得益于其在工业领域广泛应用,尤其是在对代码精简和网络流量受限环境中的使用。它通过代理进行工作,其基本原理如下图所示:客户端(包括发布者和订阅者)连接到代理,一些客户端通过订阅特定主题,而代理则负责将数据从一端传输到另一端,无需建立大量连接,这样做可以实现发布者与订阅者的解耦。
MQTT主要特点
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。主题是过滤消息并依据之进行订阅的一个基础元素,可以有多个层级,每个层级用斜杠“/”分隔,而且结构区分大小写。此外,还可以包含占位符,如“+”表示单个层级或“#”表示多层级占位符。
2:服务质量
通过服务质量等级来确保消息传输的可靠性,QoS等级包括0(至多一次)、1(至少一次)和2(仅一次),其中QoS 2提供高服务质量,但需要更多确认措施。
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,如保持连接消息,以确认有效性的连续发送,以及LWT机制,在离线时通知其他客户端。
4:持久会话
当代理与订阅者之间建立了持久会话,将存储消息直到准备好接收,这对于不稳定网络环境尤为重要,保证了消息传递的可靠性。
实时性能方面,
理论上能实现近乎实时无延迟响应,对快速数据处理需求有很好的满足能力。在安全方面,从初始化阶段就提供用户名密码身份验证,同时引入如质询响应认证等额外安全机制增强通信安全度。
适用于哪些应用场景?
MQTT广泛适用于需要简单紧凑解决方案的情况,无论是从众多传感器收集数据还是向大量同类型传感器发送信息,或是在低功耗内存需求极低环境下,都能发挥出色。车联网军事工业设备网络无人机控制等领域都有着广泛应用展示了其强大的适应力和实用价值
关于倍加福,
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