MQTT begrijpen:hoe het lichtgewicht IoT-berichtenprotocol werkt

In de wereld van IoT wordt het vermogen van een sensor om gegevens naar een extern apparaat te verzenden vaak mogelijk gemaakt door MQTT:een lichtgewicht publicatie/abonneerprotocol met lage bandbreedte. Als de terminologie van uitgevers, abonnees of makelaars onbekend lijkt, zal deze gids verduidelijken hoe berichten reizen, waarom MQTT efficiënt is en hoe u er in realtime mee kunt experimenteren.

Wat is MQTT?

MQTT, of Message Queuing Telemetry Transport, is een set regels waarmee apparaten informatie kunnen uitwisselen via internet of een lokaal netwerk. MQTT is ontworpen voor omgevingen met een laag stroomverbruik en beperkte bandbreedte en maakt gebruik van kleine berichten en een gebeurtenisgestuurde aanpak, waarbij alleen gegevens worden verzonden wanneer een apparaat nieuwe informatie moet delen of ontvangen.

Elk apparaat kan fungeren als uitgever (gegevens verzenden) en een abonnee (gegevens ontvangen). In tegenstelling tot veel andere protocollen routeert MQTT berichten niet rechtstreeks tussen apparaten; in plaats daarvan loopt alle communicatie via een centrale entiteit die bekend staat als een makelaar .

MQTT-makelaars en klanten

Klanten (of ze nu publiceren, zich abonneren of beide) communiceren uitsluitend met de makelaar. Zie de makelaar als een douanebeambte aan de grens:hij ontvangt ieder binnenkomend pakketje en stuurt het naar de juiste bestemming. Deze ontkoppeling houdt het netwerk schaalbaar en vereenvoudigt het apparaatontwerp.

Populaire makelaars zijn onder meer:

• Muggen – een gratis, open source broker die lokaal draait op Windows, Linux of macOS.
• EMQX – een open source broker met geavanceerde clusterfuncties.
• Gehoste opties zoals HiveMQ Cloud en CloudMQTT beheerde, cloudgebaseerde makelaars bieden.

Hoe MQTT werkt

De makelaar vormt de kern van elke MQTT-operatie. Uitgevers sturen berichten naar de makelaar over een specifiek onderwerp . Onderwerpen zijn hiërarchische tekenreeksen, gescheiden door schuine strepen (bijvoorbeeld factory/line1/temperature ). Alleen klanten die zich op dat onderwerp abonneren, ontvangen het bericht.

Deze op onderwerpen gebaseerde routering betekent:

• Een uitgever kan één bericht zonder duplicatie naar meerdere abonnees sturen.
• Abonnees kunnen tegelijkertijd naar meerdere onderwerpen van verschillende uitgevers luisteren.
• Niet-geabonneerde klanten ontvangen nooit irrelevante gegevens, waardoor bandbreedte wordt bespaard.

Illustratief voorbeeld

Denk aan een fabrieksvloer met een temperatuur- en druksensor. Beide sensoren publiceren over verschillende onderwerpen:

• Temperatuuronderwerp:factory/line1/temperature – nettolading:25.3 °C
• Drukonderwerp:factory/line1/pressure – laadvermogen:18.7 psi

Abonnee1, die alleen geïnteresseerd is in temperatuur, ontvangt de eerste payload. Abonnee2, gericht op druk, ontvangt de tweede. De makelaar handelt de routering automatisch af.

Typische publicatieopdracht

Op een lokale Mosquitto-makelaar kunt u een bericht publiceren via de opdrachtregel:

mosquitto_pub -h localhost -t retain/topic -m "Take a hike"

Hier:

• -h localhost – het adres van de makelaar.
• -t retain/topic – de onderwerpnaam.
• -m "Take a hike" – de payload die elke geabonneerde klant zal ontvangen.

Grafische clients zoals MQTT Explorer en MQTTX bieden gebruiksvriendelijke interfaces voor publiceren en abonneren, waardoor experimenteren zelfs voor beginners eenvoudig wordt.

Afronding

Het publicatie-/abonneermodel van MQTT, mogelijk gemaakt door makelaars en onderwerpen, biedt een eenvoudige, efficiënte en schaalbare manier voor IoT-apparaten om te communiceren. Door deze kernconcepten onder de knie te krijgen, worden krachtige toepassingen ontgrendeld in de productie, slimme huizen en daarbuiten.