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，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。这一轻量级、高效且易于实现的人机语言使其适用范围非常广泛。

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技术解决方案而存在。2013年，它由IBM提交给OASIS规范委员会，并在2014年成为正式OASIS标准。

通过对代码精简、开销减少以及网络流量受限环境中的广泛应用，使得 MQTT 在工业领域普及起来，其基本工作原理如图所示：客户端（包括发布者和订阅者）通过代理进行连接。一旦有客户端订阅某个特定主题，如温度值，那么该代理会接收来自这些发布者的数据并转发给所有已订阅该主题的客户端，这样的拓扑结构具有显著优势，即发布者与订阅者的解耦，不需要建立大量直接连接，而仅需通过单一代理来管理它们间数据流动。

主要特点

主题

每条消息都包含一个主题及其有效载荷，以及头部信息。在这个基础元素中，每个层级使用斜杠“/”分隔，而且结构区分大小写。此外，还可以使用占位符，如“+”或“#”。

服务质量

通过服务质量等级来确保消息传输可靠度，其中QoS等级包括0（至多一次）、1（至少一次）及2（仅一次），其中QoS 2提供高服务质量，但需要更多确认过程与实施措施。

会话感知

为了保持稳定的连接状态，可以利用定期发送保持连接消息以确认有效性的方式。此外，在初始建立时，还会设置遗嘱信息，以便当离线时通知其他客户端。

持久会话

持久会话允许存储未被消费掉的手续，将其保存直到准备好接受之时，对于不稳定的网络环境尤其有用，为保证了数据传递不可丢失的情况发生得到满足：

实时性能：

虽然理论上能够实现近乎无延迟响应，但实际情况可能受到因素影响，比如主机资源消耗较大或者因为服务器负载过重而导致延迟增加，因此不能完全保证实时性能。

安全性：

从连入阶段开始就提供用户名密码验证，同时引入了令牌认证及质询响应认证机制，以增强通信安全。

适用场景：

由于简单且紧凑，这种协议特别适合收集多个传感器数据或向大量同类型传感器发送指令；甚至在低功耗内存需求严格限制下的条件下仍然表现出色，它在车联网军事应用以及无人驾驶控制等领域显示出极大的潜力和灵活性。

关于倍加福公司：

倍加福总部位于德国曼海姆，是全球工厂自动化产品供应商之一，以不断研发创新技术为核心目标，为全球客户提供丰富产品，同时致力于推进自动化行业面临挑战，为即将到来的工业4.0时代铺平道路。

完善解决方案是我们的追求！