Protocol Lean IoT Cum funcționează MQTT; Comunicare; Electronicsnet

08 decembrie 2017, 13:53 | De Dominik Obermaier

mqtt

Protocolul lean IoT MQTT joacă un rol central în rețeaua dispozitivelor IoT. Sute de mii de dispozitive pot fi conectate în rețea cu principii de bază simple.

Rețeaua de sute, mii sau chiar sute de mii de dispozitive este o provocare centrală a multor proiecte Internet of Things. Cu această scalare, arhitecturile software-server convenționale și protocoalele de comunicație de pe partea serverului își ating adesea limitele. Pe de altă parte, pe de altă parte, este de așteptat adesea o calitate slabă a conexiunii, mai ales atunci când datele sunt transmise prin rețele celulare.

Protocolul IoT standardizat și deschis MQTT s-a dezvoltat între timp într-unul dintre cele mai populare standarde pentru dispozitivele de rețea din Internetul obiectelor, deoarece protocolul oferă răspunsuri la subiecte precum scalarea, transmiterea fiabilă a datelor prin canale de comunicare nesigure și măsuri de securitate standardizate. MQTT este așa-numitul protocol de mesagerie, deci oferă comunicare centrată pe mesaj. Datorită subțire și simplitate, este utilizat în multe proiecte în care alte protocoale, cum ar fi OPC UA sunt prea grele, oferă prea multe caracteristici inutile sau sunt prea complexe pentru aplicația specifică.

Odată proprietară

MQTT a fost dezvoltat de IBM și Arcom în 1999 pentru a conecta conductele de petrol prin legături prin satelit. Scopul a fost de a crea un protocol care să fie cât mai eficient cu lățimea de bandă și să economisească bateria. Protocolul în sine a fost proprietar de ani de zile și a fost utilizat în multe scenarii SCADA. În 2010, IBM a lansat specificația MQTT 3.1 fără licență, ceea ce a dus la multe produse software proprii și gratuite atât pentru server cât și pentru client. În 2013 a început o standardizare formală a MQTT - i.a. cu companii precum IBM, Cisco, Software AG și dc-square. MQTT este acum un standard ISO (ISO/IEC 20922: 2016) și un standard OASIS și, prin urmare, este disponibil în mod deschis și liber.

Motivele popularității MQTT ca protocol de comunicare pentru provocările de astăzi din Internetul obiectelor constau într-o serie de proprietăți ale protocolului:

  • Simplitatea protocolului
  • Eficiența lățimii de bandă
  • Scalabilitate până la milioane de dispozitive în rețea
  • Protocolul este standardizat și 100% deschis
  • Comunicarea este bazată pe evenimente
  • MQTT este agnostic de date și binar

Datorită proprietăților sale, MQTT este utilizat într-o mare varietate de aplicații în multe industrii din întreaga lume: de la mașini conectate la aplicații militare, rețea de dispozitive industriale, pentru control
de la drone la simplul schimb de date de pe dispozitive mobile și computere. Majoritatea cazurilor de utilizare au în comun faptul că este utilizată o conexiune la Internet (în mare parte prin rețea celulară) și latențe scăzute sunt elementare chiar și cu lățime de bandă scăzută.

MQTT nu descrie date semantic (cum ar fi OPC UA) și este un protocol pur de transport de date. Urmează principiul UNIX „faceți un lucru și faceți-l bine” și, prin urmare, poate fi utilizat extrem de flexibil, deoarece „numai” definește stratul de transport al aplicației. Acesta este motivul pentru care este folosit mai rar în aplicațiile tipice din industria 4.0, deoarece un strat semantic este adesea necesar aici și de multe ori nu există comunicare prin internet.

Figura 1. În modelul strat OSI, MQTT este situat la nivelul aplicației. În stratul 4, necesită absolut TCP, deoarece funcționează orientat spre conexiune.