Ключевым моментом в технологии Интернета вещей (IoT) является связь, и различные протоколы играют важную роль в подключении огромного количества "вещей" к Интернету. В этой статье мы познакомимся с двумя взаимодополняющими протоколами IoT: Message Queuing Telemetry Transport (MQTT), масштабируемый интернет-протокол, который поддерживает глобальную связь в IoT, и Modbus, локальный протокол для подключения устройств на коротких расстояниях, и даст вам подробное понимание различий между ними. разница.
Протокол MQTT
MQTT - это открытый, легкий протокол "машина-машина", предназначенный для взаимодействия в IoT. Сеть MQTT содержит MQTT-брокер, который отвечает за координацию взаимодействия между MQTT-брокерами. Агенты - это издатели, отвечающие за публикацию информации для использования пользователями.
К MQTT предъявляется очень мало требований, поскольку он предназначен для встраиваемых устройств с ограниченными ресурсами. Помимо небольшого размера, MQTT обеспечивает отличную эффективность связи (даже в сетях с низкой пропускной способностью) и очень низкие накладные расходы (по сравнению с такими протоколами, как HTTP). В сетях 3G пропускная способность MQTT в 93 раза выше, чем у Representational State Transfer (REST) с использованием HTTP.
MQTT реализует шаблон публикации/подписки, используя минимальные методы для указания операций, которые должны быть выполнены над конкретной темой. Агенты подключаются к брокерам перед публикацией или подпиской на темы. По завершении агент отсоединяется от брокера. Определение метода MQTT:
- Connect - Установить соединение с брокером MQTT.
- Disconnect - отключиться от брокера MQTT.
- Опубликовать - опубликовать тему на MQTT-брокере.
- Подписаться - Подписаться на тему от брокера MQTT.
- Отписаться - отказ от подписки на тему на MQTT-брокере.
MQTT позволяет определять качество обслуживания (QoS). В MQTT существует три уровня QoS:
QoS 0: Этот уровень представляет собой доставку "максимум один раз" (наилучший сценарий). Сообщение не будет подтверждено, так что это подход "один раз и все".
QoS 1: Этот уровень означает доставку "хотя бы один раз". Пользователи могут получать сообщения более одного раза, но получателю разрешается подтверждать их получение.
QoS 2: Самый медленный, но наиболее гарантированный уровень качества обслуживания - уровень 2. QoS2 означает "только один раз" и состоит из четырехфазного рукопожатия доставки. Этот уровень самый медленный, но самый безопасный.
Выбранный вами уровень QoS зависит от важности данных и их доставки.
Протокол Modbus
Modbus - это протокол последовательной связи, который превратился в обширный набор протоколов, поддерживающих несколько физических линий (например, RS-485). Основой Modbus является протокол последовательной связи в режиме "ведущий-ведомый". Ведущий посылает запрос ведомому, а ведомый отвечает. В стандартной сети Modbus имеется один ведущий и до 247 ведомых (однако при использовании 2-байтовой адресации этот предел может быть значительно увеличен).
MQTT При использовании RS-485 обмен данными между ведущим и ведомым устройствами происходит в кадрах, обозначающих коды функций. Код функции определяет функцию, которой необходимо управлять, например, чтение независимого входа, чтение очереди "первый-первый-выход" или выполнение диагностической функции. Ведомый отвечает на основе полученного кода функции, который представляет собой простой ответ, обозначенный набором байтов. Таким образом, ведомые могут быть как интеллектуальными устройствами, так и простыми устройствами с одним датчиком.
Из этого описания видно, что протокол Modbus очень прост, но его открытость как протокола делает его де-факто протоколом связи для целых отраслей промышленности или систем SCADA.
MQTT и Modbus могут дополнять друг друга для повышения производительности Интернета вещей. Использование Modbus в качестве локального интерфейса для управления устройствами и использование MQTT в качестве глобального протокола для расширения сферы действия устройства играют важную роль.