| 11. Juni 2019 |

Obwohl es das MQTT-Protokoll seit fast drei Jahrzehnten gibt, eignet es sich aufgrund seines Designs ideal für IIoT-Anwendungen (Industrial Internet of Things), den neuesten Trend in der Automatisierungstechnik. Dies gilt insbesondere für Anwendungen mit dem Schwerpunkt “aktive Benachrichtigung”, bei denen Geräte nur bei Bedarf Daten bereitstellen, im Gegensatz zu “passiven Benachrichtigungen”, bei denen Geräte in regelmäßigen Abständen abgefragt werden. Durch das Broker / Client-Design von MQTT müssen nicht mehr alle Geräte im System gleichzeitig online sein. Die Clients (d. H. “Geräte” oder “Dinge”) kommunizieren direkt mit dem Broker, der die Rolle eines Mittelsmanns spielt, um Nachrichten zwischen Clients hin und her zu übertragen.

Was ist MQTT?

MQTT verwendet ein Publish-Subscribe-Muster (siehe Abbildung 2) mit einem Broker und mehreren Publisher- und Subscriber-Clients. Publisher senden Daten an den Broker, der die Daten an Abonnenten verteilt.

Publish-Subscribe-Messaging-Muster

Nur der Broker muss die ganze Zeit online sein. Die Clients müssen nur online gehen, wenn eine Verbindung verfügbar ist oder wenn sie Daten senden oder empfangen müssen.

Ereignisgesteuert

MQTT-Clients veröffentlichen Daten nur dann an den Broker, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind (z. B. wenn ein Warnsignal ausgelöst wird). Das heißt, Clients aktualisieren Daten aktiv, anstatt passiv darauf zu warten, dass ein anderes Gerät die Daten anfordert.

Kommunikation

In Monitoring Machine-to-Machine-Anwendungen (M2M) teilen Devices an jeder Station ihre eigenen Prozesszustände mit Devices an anderen Stationen. Die Verwendung von MQTT zur Implementierung der M2M-Kommunikation verbessert sowohl die Effizienz als auch die Zuverlässigkeit.

 QoS-Design

Das MQTT-Protokoll verwendet drei QoS-Ebenen zur Priorisierung von Daten:

QoS 0 (höchstens einmal),

QoS 1 (mindestens einmal) oder QoS 2 (genau einmal).

Sicherheit

MQTT-Broker unterstützen Kontonamen und Kennwörter, um zu verhindern, dass nicht autorisierte Clients eine Verbindung zum Broker herstellen, um Themen zu abonnieren. Die TLS-Verschlüsselung für Datenübertragungen minimiert die Wahrscheinlichkeit, dass Daten während der Übertragung gehackt werden.

MQTT-Anwendungsarchitektur

Es werden zwei Hauptsystemarchitekturen verwendet:

1.Direkt mit der Cloud verbinden

Die meisten öffentlichen Cloud-Dienste (AWS, Azure, Google Cloud, Alibaba Cloud usw.) unterstützen das MQTT-Protokoll, damit Edge-Geräte eine direkte Verbindung zur Cloud herstellen können. Um wettbewerbsfähig zu bleiben und die Zukunft der Branche mitzugestalten, sollten Cloud-Dienste mindestens die folgenden Vorteile bieten: Zeitersparnis, Non-Stop-Service und eine Vielzahl von Data-Mining-Tools. Diese Variante, kommt allerdings für unsere Kunden eher nicht in Frage, da man seine Daten in der Regel nicht in öffentliche Netze exportieren möchte.


2. Verbindung zu einem lokalen Gateway herstellen

Das direkte Verbinden von MQTT-Geräten mit einem eigenen Gateway bietet Vorteile, Sie umgeht man auch verschiedene Probleme im Zusammenhang mit der Benutzung von “öffentlichen” Cloud-Diensten.