Was ist eigentlich MQTT?

Was ist eigentlich MQTT? Ein Blick auf das beliebte Protokoll für industrielle Datenkommunikation

In der heutigen vernetzten Welt, in der das Internet der Dinge (IoT) eine immer wichtigere Rolle spielt, ist die effiziente Übertragung von Daten von zentraler Bedeutung. Hier kommt MQTT ins Spiel – ein äußerst beliebtes Protokoll für die industrielle Datenkommunikation. In diesem Blogbeitrag werden wir uns genauer mit MQTT befassen, seine Definition und Vorteile untersuchen und herausfinden, warum es sich zu einem der führenden Protokolle in der IoT- und industriellen Welt entwickelt hat.

Was ist MQTT?

MQTT steht für Message Queuing Telemetry Transport und wurde ursprünglich im Jahr 1999 von IBM entwickelt. Es ist ein leichtgewichtiges, offenes Nachrichtenprotokoll, das speziell für die effiziente Übertragung von Nachrichten zwischen Geräten mit begrenzter Bandbreite und schwankender Netzwerkverbindung entwickelt wurde. Das Protokoll basiert auf einem Publish-Subscribe-Muster (auch als Pub/Sub bekannt), das eine zuverlässige und schlanke Datenübertragung ermöglicht.

Im Pub/Sub-Modell kommunizieren die Geräte nicht direkt miteinander. Stattdessen fungiert ein sogenannter Broker als Vermittler. Die Geräte, die Daten senden möchten, werden als “Publisher” bezeichnet, während diejenigen, die Daten empfangen möchten, als “Subscriber” bezeichnet werden. Der Broker nimmt die von den Publishern gesendeten Nachrichten entgegen und leitet sie an die entsprechenden Subscriber weiter.

Die Vorteile von MQTT:

1. Geringe Netzwerkbelastung und Effizienz:

MQTT ist äußerst ressourcenschonend und benötigt nur eine geringe Bandbreite und Speicherplatz. Die Nachrichtenheader sind minimal, was die Datenübertragung in Netzwerken mit begrenzter Bandbreite, wie z. B. bei Sensornetzwerken, ideal macht. Dadurch eignet sich MQTT auch für den Einsatz in ländlichen Gebieten oder Regionen mit schlechter Netzabdeckung.

2. Zuverlässige Datenübertragung:

MQTT gewährleistet eine zuverlässige Datenübertragung durch Quality of Service (QoS) Levels. Es bietet drei QoS-Level:

• Level 0 (At most once): Die Nachricht wird einmal gesendet, ohne Bestätigung. Es besteht die Möglichkeit, dass die Nachricht verloren gehen kann.
• Level 1 (At least once): Die Nachricht wird mindestens einmal zugestellt. Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass sie mehrmals empfangen werden kann.
• Level 2 (Exactly once): Die Nachricht wird genau einmal zugestellt, ohne Duplikate.

Die Auswahl des geeigneten QoS-Levels ermöglicht die Abwägung zwischen der Geschwindigkeit und der Sicherheit der Datenübertragung.

3. Einfache Integration und Unterstützung:

MQTT unterstützt verschiedene Plattformen und Programmiersprachen. Es gibt eine Vielzahl von Bibliotheken und SDKs (Software Development Kits) für verschiedene Geräte und Systeme, was die Integration in bestehende Anwendungen erleichtert.

4. Minimale Batteriebelastung:

Für IoT-Geräte, die häufig batteriebetrieben sind, ist die Energieeffizienz von entscheidender Bedeutung. MQTT ist darauf ausgelegt, die Batteriebelastung auf ein Minimum zu reduzieren, da die Verbindung zum Broker nur bei Bedarf aufgebaut wird.

MQTT in der industriellen Datenkommunikation:

Die Industrie 4.0-Revolution hat die Bedeutung der Datenkommunikation in industriellen Umgebungen deutlich erhöht. Hier bietet MQTT eine ideale Lösung für die Anforderungen einer effizienten und zuverlässigen Kommunikation.

1. Skalierbarkeit:

MQTT ist äußerst skalierbar und ermöglicht die nahtlose Kommunikation zwischen Tausenden von Geräten. In industriellen Anlagen, in denen eine große Anzahl von Sensoren, Aktoren und anderen Geräten miteinander interagieren müssen, ist diese Skalierbarkeit von entscheidender Bedeutung.

2. Entkopplung von Geräten:

Das Pub/Sub-Modell von MQTT ermöglicht eine klare Trennung zwischen den Geräten, die Daten senden, und denen, die Daten empfangen. Dadurch können Änderungen und Erweiterungen an einem Teil des Systems vorgenommen werden, ohne dass dies Auswirkungen auf andere Teile hat, was die Flexibilität und Wartbarkeit des Gesamtsystems erhöht.

3. Echtzeitüberwachung und Steuerung:

Industrielle Prozesse erfordern oft Echtzeitüberwachung und -steuerung. MQTT ermöglicht eine schnelle Übertragung von Daten, wodurch eine effiziente Steuerung und Analyse in Echtzeit möglich ist.

Fazit:

MQTT hat sich als ein äußerst leistungsfähiges und effizientes Protokoll für die industrielle Datenkommunikation etabliert. Seine geringe Netzwerkbelastung, Zuverlässigkeit, Energieeffizienz und Skalierbarkeit machen es zu einer idealen Wahl für das Internet der Dinge und die Industrie 4.0-Anwendungen. Die Entkopplung von Geräten durch das Pub/Sub-Modell ermöglicht eine flexible und wartungsfreundliche Systemarchitektur. In einer zunehmend vernetzten Welt wird MQTT zweifellos weiterhin eine bedeutende Rolle bei der Bewältigung der Herausforderungen der Datenkommunikation in Industrie und IoT spielen.