探索自然界的IIoT力量MQTT通信协议与五种常见传感器的应用详解
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/订阅范式的消息协议，是ISO标准的一部分。这使得它适用范围非常广泛，它可以轻量级、高效且开放，这些特点使其特别适合于代码精简和对网络流量受限环境中的使用。
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。一方面，由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得到了普及；另一方面，在2013年IBM提交给OASIS规范委员会，并在2014年成为正式OASIS标准。
MQTT 的普及得益于其在工业领域广泛应用以及基本工作原理：客户端通过连接到代理，然后一些客户端通过订阅一个特定的主题，而其他客户端则向代理发送数据。在这种拓扑结构中，发布者与订阅者的解耦显著优势，因为代理只负责从一端传输到另一端，不需要建立大量连接。
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。
2：服务质量
MQTT 通过服务质量等级来确保消息传输可靠性的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，但需要更多确认机制。
3：会话感知
为了保持稳定连接，客户端会定期发送保持连接消息以确认有效性。此外，当初始连接时，可以提供遗嘱消息，以便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。这对于不稳定网络条件下的可靠传递尤为有用。
5 实时性能：
理论上，在发布者与代理间无延迟，同时保持活跃连接的情况下,MQTT 可以实现近乎实时响应满足快速数据处理需求。
6 安全性能：
从初始化阶段开始就提供用户名密码身份验证机制。自 MQQQ 5 起，可用于令牌传输，同时引入如质询响应认证等额外安全机制增强了通信安全度。
5 应用场景：
Mqtt 适合简单紧凑解决方案的地方，无论是从多个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环境下，都能发挥出色。在车联网军事设备网络无人机控制等多个领域都有着广泛应用展现出强大的适应能力及实用价值。
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