物聯(lián)網(wǎng)通信中為什么更加青睞MQTT協(xié)議

　　物聯(lián)網(wǎng)在使用商業(yè)以及工業(yè)方向上，可以被劃分為IoT(物聯(lián)網(wǎng))和IIoT(工業(yè)物聯(lián)網(wǎng))，二者在使用上存在著些許區(qū)別：

　　IoT可用于很多細(xì)分市場，包括消費品、農(nóng)業(yè)、制造業(yè)和醫(yī)療等;而IIoT主要面向工業(yè)應(yīng)用，比如制造和能源行業(yè)。IoT涉及的范圍比IIoT更廣。IIoT更加側(cè)重于對數(shù)據(jù)的訪問，以便工業(yè)領(lǐng)域可以及時的調(diào)整相應(yīng)的制作流程。

　　了解了IoT和IIoT的區(qū)別，現(xiàn)在讓我們來了解MQTT。

　　首先，要了解MQTT是什么，我們可以從它的名稱入手，既MQTT是哪些單詞的縮寫：

　　消息(Message )：簡單來講，MQTT包括一個數(shù)據(jù)源，它會向“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(shè)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，顯然這一項在整個協(xié)議更多過程中都沒有使用過。

　　遙測(Telemetry)：IoT(物聯(lián)網(wǎng))和IIoT(工業(yè)物聯(lián)網(wǎng))的關(guān)鍵，數(shù)據(jù)傳輸是遙測技術(shù)的核心。

　　傳輸(Transport)：通過中央集線器或代理進(jìn)行點到點的數(shù)據(jù)傳輸。

　　MQTT是一個簡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運行在數(shù)據(jù)中心的中央代理來實現(xiàn)的。從處理需求的角度來看，這些設(shè)備也不會嘗試彼此通信，因為所有數(shù)據(jù)都通過一個中央代理來實現(xiàn)的。MQTT是輕量級的，因此它可以用于帶寬和延遲受限的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的各種應(yīng)用。MQTT簡單快捷，整個操作分為：連接、身份驗證、通信和終止。隨著數(shù)據(jù)量的增加，MQTT協(xié)議的簡單性和輕量級使得它具有很強的可擴(kuò)展性。MQTT協(xié)議非常適合于涉及許多傳感器的大型遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，如輸電線、管道、油井等。

　　上面，我們介紹了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)之間的區(qū)別，以及MQTT的含義。接下來，我們將介紹MQTT協(xié)議的應(yīng)用。

　　除了能夠監(jiān)控長距離石油管道和其他能源傳輸場景監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸之外，MQTT精簡的低帶寬特性使其適合于許多其他應(yīng)用。家庭自動化應(yīng)用包括供暖、通風(fēng)、空調(diào)(HVAC)、照明、智能設(shè)備和安全系統(tǒng)。例如，在家庭園藝中，光、溫、濕度傳感器將采集到的實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的接收端，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)自動遠(yuǎn)程澆水，實現(xiàn)高科技管理。醫(yī)療監(jiān)測、交通網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測、資產(chǎn)跟蹤、環(huán)境狀況監(jiān)測、氣候數(shù)據(jù)記錄和自動報亭監(jiān)測等，這些環(huán)境同樣也在使用MQTT協(xié)議。

　　家庭自動化 — MQTT協(xié)議的一種應(yīng)用

　　MQTT在協(xié)議設(shè)計時就考慮到了不同設(shè)備的計算性能的差異，所以所有的協(xié)議采用二進(jìn)制格式編解碼，并且編解碼格式都非常易于開發(fā)和實現(xiàn)。最小的數(shù)據(jù)包只有2個字節(jié)，對于低功耗低速網(wǎng)絡(luò)也有很好的適應(yīng)性。同時，MQTT占用極少的帶寬，使得在進(jìn)行長距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候能夠?qū)?shù)據(jù)響應(yīng)延遲的問題降低到很小，使得數(shù)據(jù)、指令的傳輸更加的迅速。

Mqtt的優(yōu)點

　　1、Mqtt有許多優(yōu)點

　　1.mqtt的獨特功能是每個消息頭可以縮短為2個字節(jié)。對于HTTP，為每個新請求消息重新建立HTTP連接會產(chǎn)生相當(dāng)大的開銷。MQ和mqtt使用的持久連接可以極大地減少這種開銷。

　　2.遏制不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)。Mqtt和MQ可以從諸如斷開連接之類的故障中恢復(fù)，而無需進(jìn)壹步的代碼要求。但是，HTTP本身無法實現(xiàn)這壹目標(biāo)，客戶端必須重試編碼，這將增

　　加身份問題。

　　3.低功耗mqtt設(shè)計用于低功耗。

　　HTTP設(shè)計中未考慮此因素，這將增加功耗。

　　4.當(dāng)連接數(shù)百萬個客戶端時，在HTTP堆棧中維護(hù)數(shù)百萬個并發(fā)連接需要大量工作來提供支持。

　　盡管這種支持是可行的，但大多數(shù)商業(yè)產(chǎn)品都經(jīng)過優(yōu)化，以處理此訂單上的持久連接?？梢酝ㄟ^mqtt處理多達(dá)壹百萬個并發(fā)設(shè)備。相比之下，MQ不是為許多同時出現(xiàn)的客戶設(shè)計的。

　　5.推送通知。

　　您需要能夠及時向客戶發(fā)送通知。為此，應(yīng)使用常規(guī)輪詢或推送方法。就電池、系統(tǒng)負(fù)載和帶寬而言，推送是最好的解決方案。

　　6.客戶端平臺之間的差異。HTTP和mqtt客戶端都在許多平臺上實現(xiàn)。mqtt的簡單性幫助您在其他客戶機(jī)上以最小的工作量實現(xiàn)mqtt。

　　7.防火墻容錯。某些公司防火墻將出站連接限制為某些預(yù)定義端口。這些端口通常限于HTTP(端口80)、HTTPS(端口443)等。HTTP顯然在這種情況下起作用。Mqtt封裝在WebSockets連接中，并顯示為HTTP升級請求，因此它可以在這種情況下運行。

　　mqtt的缺點

　　事實上，mqtt被廣泛使用，幾乎可以在任何大型硬件和互聯(lián)網(wǎng)公司中找到，如Facebook、BP、阿里巴巴和百度。

　　由于mqtt的技術(shù)優(yōu)勢，越來越多的公司選擇mqtt作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品通信的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。因此，工程師們逐漸意識到mqtt協(xié)議的功能需要通過大規(guī)模商業(yè)化來改進(jìn)。例如：

　　1.如果沒有完整的SDK，則需要不同異構(gòu)設(shè)備的軟件SDK包與mqtt服務(wù)器(如MCU、Linux、Android、IOS、web)進(jìn)行通信，實現(xiàn)互聯(lián)互通。

　　2.不支持文件和AV。在壹些應(yīng)用場景中，要傳輸?shù)男畔⒖赡懿幌抻谛枰ㄟ^AV與文件通信的指令，例如語音和視頻信號。

　　3.不支持與第叁方HTTP集成。Mqtt協(xié)議優(yōu)于傳統(tǒng)的HTTP協(xié)議，但基于傳統(tǒng)HTTP協(xié)議的Web服務(wù)器在主流市場上仍占據(jù)主導(dǎo)地位。這些服務(wù)器應(yīng)與mqtt協(xié)議互連，以降低升級成本。

　　4.不支持負(fù)載分配。負(fù)載分布服務(wù)器對于高并發(fā)性和防止惡意攻擊也至關(guān)重要。

　　5.不支持用戶管理界面。這在用戶分析設(shè)備行為數(shù)據(jù)時尤為重要。在工業(yè)4.0和大數(shù)據(jù)時代，這是壹種必然的需求。

　　6.設(shè)備脫機(jī)后，不支持脫機(jī)消息來補償從mqtt服務(wù)器到設(shè)備的控制信息丟失。

　　7.不支持點對點通信，使用標(biāo)準(zhǔn)mqtt協(xié)議。理論上，點對點通信可以通過相互訂閱來實現(xiàn)，但邏輯相對復(fù)雜，涉及設(shè)備安全。

　　8、不支持集團(tuán)溝通和集團(tuán)管理，實現(xiàn)集團(tuán)成員的管理。團(tuán)隊成員可以交換消息，如果壹臺設(shè)備由多人控制或多臺設(shè)備由一人控制，這一點尤其有用。