Was Sie schon immer über MQTT im IIoT wissen wollten?

Viele-zu-Viele-Kommunikation

Einer der Hauptvorteile von MQTT besteht darin, dass ein Publish-Subscribe-Muster verwendet werden kann, um auf einfache Weise eine Kommunikation zwischen vielen Benutzern herzustellen. Das Machine-to-Machine (M2M)-Konzept, bei dem die Kommunikation zwischen mehreren Teilnehmern realisiert wird, ist eines der heißesten Themen im IIoT. In werkseitigen M2M-Anwendungen teilen Maschinen an jeder Station ihren eigenen Prozessstatus mit Maschinen an anderen Stationen. Das Teilen von Informationen auf diese Weise dient zur Automatisierung der Produktionsoptimierung, ohne dass manuelle Eingaben von Bedienern erforderlich sind. Da MQTT zur Implementierung der M2M-Kommunikation verwendet wird, müssen Maschinen nur eine Verbindung mit dem Broker aufbauen, anstatt direkt miteinander zu kommunizieren, wodurch beim Handshaking eine erhebliche Zeitersparnis entsteht. Da ein Broker die Kommunikation zwischen allen Maschinen abwickelt, ist die Datenübertragung zuverlässiger.

Abung 5: QoS 2: genau einmal (Bild: Moxa Europe GmbH)

Abbildung 5: QoS 2: genau einmal (Bild: Moxa Europe GmbH)

QoS-Design

Das MQTT-Protokoll verwendet drei QoS-Stufen, um Daten zu priorisieren:

QoS 0: höchstens einmal

In diesem Fall veröffentlicht der Client nur einmal eine Nachricht an den Broker. Der Broker bestätigt den Empfang der Nachricht nicht und übermittelt dem Kunden keine Benachrichtigung über die Kommunikation mit den Abonnenten. Die einzige Garantie ist, dass der Herausgeber weiß, dass er die Nachricht gesendet hat. Er weiß jedoch nicht, ob der Broker oder Abonnenten die Nachricht erhalten haben. Obwohl QoS 0 die mit Abstand schnellste Servicequalitätsrichtlinie ist, ist es auch die am wenigsten zuverlässige.

QoS 1: mindestens einmal

Wenn ein Client in diesem Fall eine Nachricht an den Broker veröffentlicht, erwartet der Client, dass der Broker erkennt, ob ein Client die Nachricht erhalten hat oder nicht. Wenn der Publisher innerhalb eines voreingestellten Zeitintervalls keine Bestätigung vom Broker erhält, wird er die Nachricht immer wieder neu veröffentlichen, bis die Bestätigung empfangen wird. Verglichen mit QoS 0 ist QoS 1 zuverlässiger, obwohl man davon ausgehen kann, dass es mit der Zeit langsamer wird.

QoS 2: genau einmal

In diesem Fall tauschen der Kunde und der Broker vier Nachrichten aus. Der Client veröffentlicht die Daten zunächst an den Broker, und dann tauschen der Client und der Broker drei Nachrichten aus: PUBREC, PUBREL und PUBCOMP, um sicherzustellen, dass die Daten nur einmal übermittelt werden. QoS 2 ist die verlässlichste, wenn auch langsamste MQTT-Servicequalitätsrichtlinie.

@Zwischenüberschrift: Sicherheit

Sicherheit ist für IIoT-Anwendungen ein Hauptanliegen. Bei immer mehr Geräten, die mit dem Internet verbunden sind, ist es von höchster Priorität, zu wissen, wie die Wahrscheinlichkeit, dass Daten gehackt werden, minimiert wird. In Bezug auf MQTT unterstützt der Broker Kontonamen und Kennwörter, um zu verhindern, dass nicht autorisierte Clients eine Verbindung zum Broker herstellen, um Themen zu abonnieren. MQTT unterstützt auch die TLS-Verschlüsselung für Datenübertragungen, um die Wahrscheinlichkeit zu minimieren, dass Daten während der Übertragung gehackt werden.

Architektur zur direkten Anbindung an die Cloud (Bild: Moxa Europe GmbH)

Architektur zur direkten Anbindung an die Cloud (Bild: Moxa Europe GmbH)

MQTT-Anwendungsarchitektur

Wie bereits zu Beginn dieses Artikels erwähnt, werden traditionelle OT-Anwendungen für IIoT-Anwendungen überarbeitet, die das beliebte MQTT-Protokoll verwenden. Es werden zwei Hauptsystemarchitekturen verwendet.

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Thematik: Allgemein
Moxa Europe GmbH
www.moxa.com

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