MQTT-Protokoll: Beispiel und Beschreibung
Industrial Internet of Things: Das Revival des MQTT-Protokolls
Seit rund 20 Jahren gibt es das MQTT-Protokoll schon – und dennoch findet es gerade Anwendung in einem hochaktuellen Bereich: dem Industrial Internet of Things (IIoT). Wo das Protokoll zum Einsatz kommt und was es so besonders macht, erklären wir in diesem Artikel.
Einfache, aber effektive Kommunikations-Art
1999 entwickelten IBM und Cirrus Link (damals Arcom Control Systems) das Protokoll Message Queuing Telemetry Transport (MQTT). Dieses Protokoll entkoppelt – anders als beispielsweise HTTP - alle Kommunikationsteilnehmer. Der Datenaustausch erfolgt somit über einen zentralen Verteiler, dem sogenannten Broker. Der Broker nimmt die Daten eines Publisher (Herausgeber) an, die dann an Clients weitergeschickt werden, die als Subscriber (Abonnenten) bezeichnet werden. Das MQTT-Protokoll ist somit sehr schlank gehalten.
Kein Wunder: Ursprünglich wurde es für sehr ressourcenarme Geräte mit schlechter Konnektivität entwickelt. Ein Grund, warum sich MQTT in den letzten Jahren zum Standardprotokoll für die M2M-Kommunikation entwickelt hat. Das Protokoll bietet eine verlässliche, sichere, gut zu wartende und leistungsfähige Art der Kommunikation. Zum Einsatz kommt das offene Nachrichtenprotokoll im M2M-Bereich unter anderem bei der Übertragung von Telemetriedaten in Form von Nachrichten zwischen Geräten wie Sensoren, Mobiltelefonen, Eingebettete Systeme in Fahrzeugen oder Laptops.
Nicht alle Clients müssen gleichzeitig online sein
Ein großer Vorteil des MQTT-Protokolls gegenüber anderen Request-Response-Pattern-Protokollen ist das verwendete Publish-Subscribe-Muster. Damit können IoT-Entwickler bestimmte häufige Verbindungsprobleme einfacher lösen. Denn das MQTT-Protokoll kann auch in Situationen genutzt werden, in denen die Geräte (Publisher und Subscriber) nicht gleichzeitig mit dem Netzwerk verbunden sind.
Bevor der Broker die vom Publisher erhaltenen Daten an den Subscriber weitersendet, prüft er, ob der Zielclient überhaupt online ist. Ist dies nicht der Fall, bewahrt der Broker die Daten so lange auf, bis der Subscriber wieder online ist und schickt erst dann die Daten an ihn weiter.
Aufbau einer Viele-zu-Viele-Kommunikation
Ein weiterer großer Vorteil ist die Verwendung eines Publish-Subscribe-Musters, mit dem auf einfache Weise eine Kommunikation zwischen vielen Benutzern hergestellt werden kann. Gerade im IIoT soll eine Kommunikation zwischen mehreren Teilnehmern realisiert werden. Oft teilen Maschinen an jeder Station ihren eigenen Prozessstatus mit den Maschinen an anderen Stationen. Das dient der Automatisierung der Produktionsoptimierung, ohne dass Mitarbeiter manuelle Eingaben vornehmen müssen.
Doch es geht noch einfacher: Mit einem MQTT-Protokoll müssen Maschinen nur eine Verbindung aufbauen – nämlich die zum Broker. Dieser sendet die Informationen dann an alle anderen Zielclients (Maschinen) weiter. Das spart wiederum erheblich viel Zeit.