探索IIoT时代的自然之谜MQTT通信协议与三大类传感器的协同工作详解
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。
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。在2013年，它被提交给OASIS规范委员会，在2014年成为正式的OASIS标准。
MQTT在工业领域广泛应用，因为它对代码精简、开销减少以及网络流量受限环境有很好的表现。其基本工作原理如下图所示：客户端（包括发布者和订阅者）连接到代理。一旦客户端订阅了一个特定的主题，比如“温度值”，然后代理会将这些信息发送给所有订阅该主题的人。这使得发布者和订阅者的解耦变得可能，只需要通过代理进行数据传输，而不需要建立大量直接连接。
MQTT主要特点
1：主题
每条消息都包含一个主题，这决定了代理应该如何过滤消息，以及谁应该接收到它们。
2：服务质量
通过服务质量等级来确保消息传递的是可靠且高效。
3：会话感知
保持连接并定期确认，以确保稳定性的机制。
4：持久会话
当代理与订阅者建立持久会话时，它们可以存储信息直到准备好接收，这对于不稳定的网络尤其有用。
MQTT实时性能如何？
由于其轻量级设计，使得物联网通信领域显示出杰出的实时性能。在没有延迟的情况下，从发布者到代理再到其他客户端，理论上能够实现近乎实时响应。
关于安全：
从初始化阶段开始就提供了用户名和密码身份验证，同时引入了额外安全机制，如质询响应认证，以增强通信安全性。此外，由于版本5更改，可以使用令牌进行密码字段传输，更进一步地提高了保护措施水平。
适合哪些应用场景？
无论是多个传感器间数据共享还是向同类型的大量传感器发送信息，或是在低功耗内存需求极低的情况下，都能发挥出色。例如，在车联网军事部署或工业控制系统中使用都证明了这种灵活性的价值。而倍加福作为德国曼海姆总部公司，一直致力于创新技术，为全球工厂自动化及过程行业客户提供产品，不断推动前瞻技术开发，为迎接即将来临的地 Industrie 4.0铺平道路。
