MQTT協(xié)議憑借什么成為M2M通信的解決方案

發(fā)布時(shí)間:2020-2-24 16:24    發(fā)布者:eechina
關(guān)鍵詞: MQTT , M2M , 通信
來(lái)源:貿澤電子

遙測技術(shù)在通信領(lǐng)域是一個(gè)相對古老的概念。上世紀初,傳感器就具備了遠距離發(fā)送信號的能力,這讓科學(xué)家能夠遠程監控終端機器和其他活動(dòng)。而到了現在,借助計算機處理器,機器可以接收傳感器和其他機器的數據并進(jìn)行相關(guān)操作,從而實(shí)現了機器對機器(M2M)通信。如今,隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)在數據和信息通信領(lǐng)域的廣泛使用,制定標準協(xié)議也迫在眉睫。

物聯(lián)網(wǎng)的具體意義因用途而異。在商業(yè)和工業(yè)方面,可以劃分為兩類(lèi):工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)。兩者之間的主要區別在于:

1)IoT可用于很多細分市場(chǎng),包括消費品、農業(yè)、制造業(yè)和醫療等;而IIoT主要面向工業(yè)應用,比如制造和能源行業(yè)。IoT涉及的范圍更廣,IIoT只是IoT的一個(gè)子集。

2)IoT主要關(guān)注消費群體,IIoT則用于訪(fǎng)問(wèn)盡可能多的數據,從而調整工業(yè)制造流程,最大化供應鏈效率。

3)雖然IoT可以生成大量的數據來(lái)提升消費者體驗,但IIoT的數據規模更大、更重要,可確保操作過(guò)程和相關(guān)人員的安全。

IoT和IIoT發(fā)展所面臨的主要難題是如何處理收集到的大量數據。

MQTT到底是什么?

這是我第一次接觸到這個(gè)有趣話(huà)題的反應。首先,我們來(lái)了解一下這些首字母縮寫(xiě)的含義:

消息(Message ):簡(jiǎn)單來(lái)講,MQTT包括一個(gè)數據源,它會(huì )向“代理”(Broker)發(fā)布消息,然后由代理將消息推送給所有已經(jīng)訂閱了該主題的設備或終端。

隊列(Queue或Queuing):盡管名字中包含“隊列”一詞,但MQTT并不是一種基于隊列的協(xié)議,顯然這一項在整個(gè)協(xié)議更多過(guò)程中都沒(méi)有使用過(guò)。

遙測(Telemetry):IoT和IIoT的關(guān)鍵,數據傳輸是遙測技術(shù)的核心。

傳輸(Transport):通過(guò)中央集線(xiàn)器或代理進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)的數據傳輸。

MQTT是一個(gè)簡(jiǎn)單的中心輻射型系統:傳感器、應用和設備之間的通信通過(guò)在數據中心中運行的中央代理實(shí)現。設備也不會(huì )嘗試在彼此之間進(jìn)行通信,因為所有的數據都要通過(guò)中央代理,從處理需求來(lái)看。MQTT是輕量級的,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)制造現場(chǎng))中,可用于多種應用。MQTT簡(jiǎn)單快速,整個(gè)操作分為:連接、認證、通信和結束。隨著(zhù)數據量的增漲,MQTT協(xié)議的精簡(jiǎn)性和輕量級使得它具有很好的可擴展性。MQTT協(xié)議是涉及到很多傳感器的大型遠程網(wǎng)絡(luò )系統(比如輸電線(xiàn)、管道和油井等)的理想選擇。

上面,我們介紹了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的區別、MQTT的含義。接下來(lái),我們將介紹MQTT協(xié)議的應用。

大量的應用實(shí)例

除了能夠監控長(cháng)距離的石油管道和其他能源傳輸場(chǎng)景外,MQTT精簡(jiǎn)低帶寬特性使得它能夠適用于很多其他應用。家庭自動(dòng)化方面的應用包括供暖、通風(fēng)、空調(HVAC)、照明、智能設備和安防系統等(圖1)。比如,在家庭園藝中,光、溫度和濕度傳感器會(huì )將收集到的現場(chǎng)實(shí)時(shí)數據傳給相應的訂閱者(接收端),隨后它們會(huì )根據這些數據自動(dòng)進(jìn)行遠程澆水,實(shí)現了高科技管理。極客們甚至采用MQTT協(xié)議和Arduino或樹(shù)莓派來(lái)控制圣誕節燈光秀。而醫療監控、運輸網(wǎng)絡(luò )監測、資產(chǎn)跟蹤、環(huán)境狀態(tài)檢查、氣候數據記錄以及自動(dòng)售貨亭監控等也都在使用MQTT協(xié)議。


圖1:家庭自動(dòng)化 — MQTT協(xié)議的一種應用

總結

及時(shí)準確的信息對于提升消費型IoT和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)系統性能非常有用。隨著(zhù)需要分析和使用的數據量逐日攀升,非常有必要建立信息分享的協(xié)議和方法。MQTT可以提升系統擴展性,將長(cháng)距離傳輸延遲降到最低,并占用很少的帶寬,將實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中常見(jiàn)的傳輸中斷影響也降到了最小,成為了M2M通信領(lǐng)域的重要協(xié)議。

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作者:Steve Schriber
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