解锁IIoT自然环境传感器潜力详解MQTT通信协议
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。
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，了解它是如何为自然环境传感器提供强大支持，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，它轻量级、高效且易于实现，这些特点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的技术解决方案。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在工业领域得到了广泛应用，无论是在对代码精简、开销减少以及网络流量受限的情况下，都能够发挥出色。在这些应用中， MQTT客户端（包括发布者和订阅者）连接到 MQTT代理。一旦 MQTT 客户端（发布者）向代理发送数据，该代理就会将此消息发送到所有订阅了该主题并准备接收该类型数据的一台或多台机器。这一拓扑结构的一个显著优势就是发布者的解耦，即它们不需要知道任何有关订阅者的信息，而只需要将其所产生数据发送给代理，然后由代理处理剩余的事务。
MQTT 主要特性
1：主题
主题是 MQTT 协议中的一个基础元素，每条消息都包含一个主题和有效载荷，以及头部信息。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“+”表示单个层级占位符，如“home/+/data/temperature”，或者使用“#”表示多层级占位符，如“home/sensor1/#”。
2：服务质量
通过服务质量等级来确保消息传输过程中的可靠度。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，但需要更多确认措施进行实施。
3：会话感知
为了保持稳定连接，与保持连接息息相关的是定期维护心跳信号以确认连线有效性的机制。此外，当建立起持久会话时，如果发生断开，那么可以通过遗嘱消息通知其他客户端这一事实，从而保证信息不会丢失或重复出现。
4：持久会话
当建立起持久会话时，可以存储未被消费掉的人数直到目标客户准备好接受，这对于那些经常遇上网络波动或者有延迟情况下的环境尤为有用，以保障完整地把握事件发展进程。
关于实时性能：
虽然理论上说，在没有延迟的情况下很容易实现近乎实时响应，但实际情况可能因不同的环境因素而异，比如如果只是简单地打开了几个例子，就可能发现即便这样也能满足快速处理需求。
关于安全性能：
从开始就提供了用户名密码认证机制，并且从5版本开始引入了一系列额外安全功能，如令牌认证，以增强整个通信过程的一致安全效果。
总结来说，
这种轻量型、高效型设计使得它特别适合于那些资源有限但又要求高效率的地方。而且由于其灵活度，它还能够在车联网、大规模军事控制系统甚至无人飞行器之类各类复杂场景中发挥作用，是一种极为普遍而重要工具之一。
自动化是我们的世界，
完善解决方案则是我们追求永恒目标！
