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)是一个基于发布/订阅范式消息协议，它被广泛认为是轻量级、高效且易于实现的一种技术解决方案。这使得它能够适应各种环境，从石油管道带宽监控到电池能效监控，再到更复杂的情境，如对代码精简有严格要求或网络流量受限的情况。

自1999年诞生以来，MQTT已经成为ISO标准的一部分，并在2013年由IBM提交给OASIS规范委员会，在2014年成为正式的OASIS标准。这种普及得益于其在工业领域广泛应用以及其在资源有限环境中的优势表现。

MQTT通过以下方式工作：客户端（包括发布者和订阅者）连接到代理服务器。一旦建立了连接，一些客户端可以通过订阅主题来接收来自其他客户端发出的信息，而这些信息则由代理服务器负责转发。这一模型允许发布者与订阅者的解耦，使得数据从一种形式流向另一种形式变得更加高效。

MQTT 的主要特点

主题

主题是 MQTT 协议中最基础的一个元素，每条消息都包含一个主题名。

这个主题决定了哪些数据会被发送或者接收。

每个层级使用斜杠“/”分隔开，这样便于组织结构。

使用“+”表示单一层级占位符，如“home/+/data/temperature”，而使用“#”表示多层级占位符，如“home/sensor1/#”。

服务质量 (QoS)

QoS 等级确定了消息是否需要重传以保证它们被正确接收。

QoS 有三个等级：至少一次 (QoS 1)、至多一次 (QoS 0) 和仅一次 (QoS 2)，其中 QoS 2 提供最高水平，但也需要更多确认机制。

会话感知

MQTT 提供了一系列机制来维持稳定的会话状态。

客户端定期发送保持活跃信号，以确认连线有效。

当离线时，可以设置遗嘱消息，以通知其他客户端状态变更。

持久会话

如果保持活跃状态持续较长时间，则代理存储未送达但已过期的心跳信号，这样即使断开连接后，也能确保延迟不超过预设值时仍然可以恢复正常运行状态，即所谓的心跳机制。在这方面，对于那些可能经常遇到网络问题的地方来说特别有用，因为这样就能确保没有任何数据丢失或遗漏，而且不会因为突然断开而导致无法恢复系统功能甚至引起灾难性的影响。

实时性能

在物联网领域,MQTT 被认为具有很好的实时性能，由于其设计简单并且非常紧凑，它能够快速处理大量请求，同时保持低功耗，这对于很多物联网应用都是必须条件之一。但要注意的是理论上的近乎实时响应并不意味着实际情况总能达到这个极限，因为现实世界中的因素如硬件限制、软件实现细节以及具体场景都会影响实际表现，因此我们通常说的"几乎实时"意味着一般情况下可以满足快速响应需求，但并不排除偶尔出现延迟的情况。此外，还要考虑底层物理链路本身就存在一定程度上的延迟，无论是电缆还是无线信道，都存在一定程度上不可避免地增加了传输时间，从而降低了实际上下行链路速度，所以说虽然理论上讲Mqtt理论上应该能够做到快，但是由于许多不可控因素所以不能完全保证绝对实时性的效果.

安全性能

从安全角度看,MQTTS 自始终开始就提供了身份验证功能，用用户名密码进行认证.

随着版本更新，比如MQTT5, 可以使用令牌进行认证.

另外还有额外措施比如质询响应认证等

应用场景

MQTTS 适用于所有需要简单、高效解决方案的地方，无论是在从多个传感器收集数据还是向大量同类型传感器发送指令，或是在资源有限环境下，MQtts 都能发挥出色.

它在车联网、大规模军事控制系统、小型无人飞行器控制系统等众多领域都有广泛应用.

关于倍加福

倍加福 是德国曼海姆公司总部位于那里，以持续不断对创新技术研发为核心，为全球工厂自动化及过程行业提供丰富产品，为自动化行业既有的老旧应用又面向未来的新兴趋势铺平道路.

随着工业4.0时代逐渐临近，倍加福正致力于开发前瞻技术，为迎接即将到来的挑战做好准备。