Štíhly protokol IoT Ako funguje MQTT; Komunikácia; Electronicsnet

8. decembra 2017, 13:53 | Dominik Obermaier

funguje

Protokol lean IoT MQTT hrá ústrednú rolu v sieťovaní zariadení IoT. Státisíce zariadení je možné prepojiť do siete pomocou jednoduchých základných princípov.

Sieťovanie stoviek, tisícov alebo dokonca stotisíc zariadení je ústrednou výzvou mnohých projektov internetu vecí. Vďaka tomuto škálovaniu konvenčné softvérové ​​architektúry klient-server a komunikačné protokoly na strane servera často dosahujú svoje limity. Na druhej strane na strane klienta možno často očakávať zlú kvalitu spojenia, najmä ak sa údaje prenášajú prostredníctvom celulárnej siete.

Štandardizovaný a otvorený protokol IoT MQTT sa vyvinul v jeden z najpopulárnejších štandardov pre sieťové zariadenia v sieti Internet vecí, pretože protokol poskytuje odpovede na témy, ako je škálovanie, spoľahlivý prenos údajov prostredníctvom nespoľahlivých komunikačných kanálov a štandardizované bezpečnostné opatrenia. MQTT je takzvaný protokol správ, takže ponúka komunikáciu zameranú na správy. Vďaka svojej štíhlosti a jednoduchosti sa používa v mnohých projektoch, v ktorých sú iné protokoly, ako napríklad OPC UA, príliš ťažké, ponúkajú príliš veľa nepotrebných funkcií alebo sú pre konkrétnu aplikáciu príliš zložité.

Kedysi proprietárne

MQTT vyvinuli spoločnosti IBM a Arcom v roku 1999 na pripojenie ropovodov cez satelitné spojenia. Cieľom bolo vytvoriť protokol, ktorý je čo najefektívnejší z hľadiska šírky pásma a úspory batérie. Samotný protokol bol roky patentovaný a používal sa v mnohých scenároch SCADA. V roku 2010 spoločnosť IBM vydala MQTT so špecifikáciou 3.1 bez licencií, ktorá vyústila do mnohých patentovaných a bezplatných softvérových produktov pre serverovú aj klientskú stranu. Formálna štandardizácia MQTT sa začala v roku 2013 - okrem iných aj so spoločnosťami ako IBM, Cisco, Software AG a dc-square. MQTT je teraz štandard ISO (ISO/IEC 20922: 2016) a štandard OASIS, a preto je otvorene a voľne dostupný.

Dôvody popularity MQTT ako komunikačného protokolu pre dnešné výzvy v oblasti internetu vecí spočívajú v mnohých vlastnostiach protokolu:

  • Jednoduchosť protokolu
  • Účinnosť šírky pásma
  • Škálovateľnosť až na milióny sieťových zariadení
  • Protokol je štandardizovaný a 100% otvorený
  • Komunikácia je riadená udalosťami
  • MQTT je dátovo-agnostický a binárny

Vďaka svojim vlastnostiam sa MQTT používa v mnohých priemyselných odvetviach po celom svete v najrôznejších aplikáciách: od pripojených automobilov až po vojenské aplikácie, sieťovanie priemyselných zariadení, na riadenie
od dronov po jednoduchú výmenu údajov z mobilných zariadení a počítačov. Väčšina prípadov použitia má spoločné to, že sa používa pripojenie k internetu (väčšinou cez celulárnu sieť) a nízka latencia je elementárna aj pri nízkej šírke pásma.

MQTT neopisuje žiadne údaje sémanticky (napríklad OPC UA) a je to čistý protokol na prenos údajov. Vyplýva z princípu UNIX „urobte jednu vec a urobte to dobre“, a preto sa dá použiť mimoriadne flexibilne, pretože „iba“ definuje aplikačnú transportnú vrstvu. Preto sa v typických aplikáciách Industry 4.0 používa menej často, pretože sa tu často vyžaduje sémantická vrstva a často neexistuje komunikácia cez internet.

Obrázok 1. V modeli vrstvy OSI sa MQTT nachádza na aplikačnej úrovni. Vo vrstve 4 absolútne vyžaduje TCP, pretože pracuje s pripojením.