用于通信領(lǐng)域的MQTT協(xié)議

遙測(cè)技術(shù)在通信領(lǐng)域是一個(gè)相對(duì)古老的概念，在上世紀(jì)初傳感器就具備了遠(yuǎn)距離發(fā)送信號(hào)的能力，這讓科學(xué)家能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控終端機(jī)器和其他活動(dòng)，而到了現(xiàn)在借助計(jì)算機(jī)處理器，機(jī)器可以接收傳感器和其他機(jī)器的數(shù)據(jù)并進(jìn)行相關(guān)操作，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)器—機(jī)器（M2M）之間的通信。如今互聯(lián)網(wǎng)的使用使得數(shù)據(jù)和信息的通信激增，推動(dòng)了標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的制定。

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）根據(jù)用途具有不同的意義，在商業(yè)和工業(yè)方面可以劃分為兩個(gè)領(lǐng)域：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）和物聯(lián)網(wǎng)（IoT），兩者之間一些關(guān)鍵的區(qū)別在于：

IoT應(yīng)用于很多細(xì)分市場(chǎng)，包括消費(fèi)品、農(nóng)業(yè)、制造業(yè)和醫(yī)療等，而IIoT則主要面向工業(yè)應(yīng)用，比如制造業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)，IoT涉及的范圍更大一些，IIoT則是IoT的一個(gè)子集。

IoT重點(diǎn)關(guān)注消費(fèi)群體，IIoT則傾向于訪問(wèn)盡可能多的數(shù)據(jù)，從而調(diào)整工業(yè)制造流程，將供應(yīng)鏈的效率最大化。

雖然IoT可以生成大量的數(shù)據(jù)從而提升消費(fèi)者的體驗(yàn)，但是IIoT的數(shù)據(jù)規(guī)模則更大，對(duì)于操作過(guò)程和相關(guān)人員的安全更加的至關(guān)重要。

IoT和IIoT發(fā)展所面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是如何處理收集到的大量數(shù)據(jù)。

MQTT到底是什么？

MQTT到底是什么？這是我第一次接觸到這個(gè)有趣話題的反應(yīng)，其縮寫的首字母意思如下：

Message：簡(jiǎn)單的來(lái)講，MQTT包括一個(gè)數(shù)據(jù)源，它發(fā)布主題消息給一個(gè)代理（broker），然后代理會(huì)將消息發(fā)送給所有已經(jīng)訂閱了該主題的設(shè)備或終端

Queue（或queuing）：盡管名字中包含“queue”一詞，但是MQTT并不是基于隊(duì)列的協(xié)議，顯然這一項(xiàng)在整個(gè)協(xié)議更新過(guò)程中都沒有使用過(guò)

Telemetry：IoT和IIoT的關(guān)鍵，數(shù)據(jù)的傳輸是遙測(cè)技術(shù)的核心

Transport：點(diǎn)到點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)中央hub或代理（broker）

MQTT是一個(gè)簡(jiǎn)單的中心輻射型系統(tǒng)：傳感器、應(yīng)用和設(shè)備之間的通信是通過(guò)中央代理端運(yùn)行的數(shù)據(jù)中心服務(wù)實(shí)現(xiàn)的。設(shè)備也不會(huì)嘗試在彼此之間進(jìn)行通信，因?yàn)樗械臄?shù)據(jù)都要通過(guò)中央代理，從處理需求來(lái)看MQTT是輕量級(jí)的，因此在帶寬和延遲受限的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（比如典型的生產(chǎn)制造現(xiàn)場(chǎng)）中很好的適用于多種應(yīng)用程序，MQTT會(huì)話簡(jiǎn)單快速：連接、身份驗(yàn)證、通信和結(jié)束。隨著數(shù)據(jù)量的增漲，MQTT協(xié)議的精簡(jiǎn)性和輕量級(jí)使得它具有很好的可擴(kuò)展性，MQTT協(xié)議是涉及到很多傳感器的大型遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（比如輸電線系統(tǒng)、長(zhǎng)距離管道和油井等）的理想選擇。

大量的應(yīng)用實(shí)例

除了能夠監(jiān)控長(zhǎng)距離的石油管道和其他能源傳輸?shù)膱?chǎng)景外，MQTT精簡(jiǎn)低帶寬的特性使得它能夠適用于其他很多應(yīng)用，家庭自動(dòng)化應(yīng)用包括供暖、通風(fēng)、空調(diào)（HVAC）、照明、智能設(shè)備和安全等方面都采用了MQTT協(xié)議（圖1）。家庭園藝也可以很高科技，用戶訂閱來(lái)自光、溫度和濕度傳感器的消息獲取現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后就可以根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)自動(dòng)化的遠(yuǎn)程調(diào)整澆水程序。極客們甚至采用MQTT協(xié)議和Arduino或樹莓派來(lái)控制圣誕燈光。醫(yī)療監(jiān)控、運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)、資產(chǎn)跟蹤、環(huán)境狀態(tài)檢查、氣候數(shù)據(jù)記錄以及自動(dòng)亭監(jiān)控等都是使用MQTT協(xié)議的實(shí)例。

圖1：MQTT協(xié)議的其中一個(gè)應(yīng)用就是家庭自動(dòng)化

總結(jié)

及時(shí)準(zhǔn)確的信息對(duì)于提升消費(fèi)IoT和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）系統(tǒng)的性能是非常有用的，隨著有越來(lái)越多的數(shù)據(jù)可用于解釋和使用，建立信息分享的協(xié)議和方法是必不可少的，在M2M通信領(lǐng)域，MQTT將成為最重要的協(xié)議，它提升了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，同時(shí)將長(zhǎng)距離傳輸?shù)难舆t降到最低，帶寬占用低而且傳輸過(guò)程中斷的影響也是最小的。