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遙測傳輸MQTT協議使用廣域網4G/5G解決方案傳感器數據通過無線傳輸

如果您在IoT空間中玩耍，則可能聽說過MQ遙測傳輸（MQTT）協議。MQTT除了用作IoT和工業IoT架構的基礎通信協議外，還與云平臺（例如Microsoft Azure，AWS和IBM Watson）一起用于智能家居自動化系統中。社交網站還使用MQTT作為其Messenger和Instagram平臺的通信協議。工業物聯網（IIoT）可以寬松地定義為與工業和制造系統交互的傳感器和其他設備的系統，所有這些都旨在增強業務運營。僅舉幾例，制造業，采礦業，石油和天然氣及農業綜合企業等行業都部署了大量傳感器。這些傳感器又將關鍵的遙測數據發送到分析引擎，在分析引擎中分析數據的趨勢和/或異常，使組織能夠更好地理解和改善其運營。

在使用廣域網（4G/5G）解決方案的環境中，傳感器數據通過無線傳輸發送，并由一個或多個中央基站接收。這些數據既小又是單個數據包，但在聚合在一起時卻非常大，然后被發送到云或本地的分析和可視化工具。那就是MQTT的源頭。MQTT位于TCP / IP網絡堆棧的頂部，是一種輕量級的發布/訂閱消息傳遞協議，旨在用于低帶寬，高延遲，不可靠的網絡。MQTT的功能使其成為將大量傳感器消息發送到分析平臺和云解決方案的絕佳選擇。隨著組織遷移到4G/5G，MQTT將被證明是向分析平臺和云解決方案發送大量傳感器消息的絕佳選擇。MQTT的歷史，MQTT是由工程師Andy Stanford-Clark和Arlen Nipper于1999年發明的，它是一種允許石油和天然氣行業中的管道與監督控制和數據采集（SCADA）系統通信的方法。當時，這些系統使用不同的專有協議，因此無法相互通信。添加MQTT功能有助于克服內部通信問題。除了互操作性之外，該協議的最初目標是在提供服務質量數據交付的同時，該協議應輕巧，帶寬有效，數據不可知且易于實現。發布/訂閱模型，與傳統的客戶端-服務器模型（客戶端直接與端點進行通信）不同，MQTT客戶端分為兩組：發送者（在MQTT中稱為發布者）和接收數據的使用者（MQTT訂閱者）。發布者和訂閱者彼此之間一無所知，事實上，他們之間從未直接接觸。第三個組件（MQTT代理）的作用類似于“交通警察”，將消息從發布者定向到充當訂閱者的任何端點。

物聯網架構中的MQTT，MQTT主題，消息通過主題從發布者通過代理傳播到一個或多個訂閱者。主題是分層的UTF-8字符串。主題中的每個級別均由正斜杠分隔。來自發布者的每封郵件都必須包含一個主題。要接收已發布的消息，使用消息的實體必須訂閱同一主題。代理僅將其收到的消息發送給已訂閱同一主題的那些客戶端。主題示例包括：建筑物1 /車間/溫度，位置/字段1 /行10，MQTT和4G/5G，在使用4G/5G解決方案的環境（例如BehrTech的MIOTY）中，基站扮演MQTT發布者的角色。當基站從傳感器接收到消息時，基站代表傳感器將消息發布到MQTT代理。然后，代理通過TCP / IP將消息發送到已訂閱該主題的任何設備。
物聯網架構中的MQTT，BehrTech基站本身支持MQTT。輕松配置用于發布數據的MQTT代理和映射。我們現成的Azure集成還使用MQTT作為基礎。我們使用MQTT的另一種方法是通過Node-RED編程工具。作為訂戶的角色，Node-RED接收傳入的傳感器數據，進行處理并將其發送到可視化儀表板。隨著來自基站的已發布消息的繼續，Node-RED儀表板將動態更新。展望未來，隨著組織繼續轉向4G/5G解決方案以利用其許多優勢，MQTT在物聯網架構中的普及度也將越來越高。