物聯網行業最重要的就是通信技術，物聯網發展至今，出現了許多種協議，無論何種協議作用無外乎都是將”各類事物”通過各種協議連接到物聯網中，以實現物與物之間的通信。今天，本文介紹兩種物聯網協議中的補充協議——MQTT和Modbus協議，幫助大家快速瞭解這兩種協議。
Modbus是一個串行通信協議，首次出現於1979年，是連接行業設備實際使用的標準協議。MQTT早在20年前便已出現，但是將這兩個協議結合在一起使用，能夠爲深度嵌入式設備提供物聯網的規模和連接性。下圖展示了這些協議之間的一般關係，同時介紹了連接的支持解決方案：物聯網網關。
物聯網網關作爲物聯網通信的支持解決方案，現在讓我們來看一下Modbus和MQTT，以瞭解其區別以及如何在物聯網中互相補充。
Modbus
自1979年首次出現至今，Modbus已經演變爲一套全面的支持多種物理鏈接的協議集(如RS485)。Modbus的核心是一個串行通信協議，採用主從模式。主機向從機發送請求，從機予以回覆。在標準Modbus網絡中，有一臺主機以及最多247臺從機(但是，如果採用2字節尋址，則可顯著提高這一界限)。
藉助RS485，主從機之間的通信發生在指示功能碼的幀中。該功能碼可識別要操作的功能，如讀取獨立輸入;讀取先進先出隊列;或執行診斷函數。然後，從機根據收到的功能碼進行響應，該響應較爲簡單，由一組字節指示。因此，從機可以是智能設備，也可以是隻有一個傳感器的簡單設備。
從該描述中，您可以看到Modbus協議非常簡單，但是其作爲協議的開放性使其成爲整個行業或SCADA系統的實際通信協議。
消息隊列遙測傳輸
MQTT是一個開放的輕量級機器對機器協議，專爲物聯網交互設計。MQTT網絡包含一個MQTT經紀人(broker)，負責協調MQTT代理之間的交互。代理是發佈器，負責發佈供用戶使用的信息(參見下圖)。
消息隊列遙測傳輸網絡中的作用因素
MQTT的要求非常少，因爲它專爲資源有限的嵌入式設備設計。除了佔地空間少之外，MQTT還可提供出色的通信高效性(即使通過低帶寬網絡進行通信)和非常少的開銷(較之HTTP等協議)。即使是在3G網絡中，MQTT的吞吐量速度是使用HTTP的表述性狀態轉移(REST)的93倍，5G/4G下的提升將會更大。
MQTT可使用最少的方法指示要在特定主題上實施的操作，進而實施發佈/訂閱模式。代理先連接到經紀人，然後再發布或訂閱主題。完成後，代理將從經紀人上斷開連接。MQTT方法定義：
連接-建立與MQTT經紀人之間的連接。
斷開連接-斷開與MQTT經紀人之間的連接。
發佈-在MQTT經紀人上發佈主題。
訂閱-從MQTT經紀人上訂閱主題。
退訂-從MQTT經紀人上退訂主題。
又如下圖所示，下圖展示了發佈者與訂閱者使用MQTT經紀人進行的簡單交互。如圖所示，信息創建者(producer)連接至MQTT經紀人。同樣，信息消費者(consumer)連接至MQTT經紀人。消費者訂閱主題(此處定義爲/home/alarms/1/status)。本示例主題可識別主頁上針對區域1的警報系統的狀態變化。當創建者有信息要分享時，它會向經紀人發佈一條消息，然後經紀人將會將信息分享給所有訂閱該主題的用戶。
消息隊列遙測傳輸代理之間的簡單交互
請注意此處分享的主題結構。它與文件系統層次結構相似，這可簡化主題的結構。這種資源層次形式也常見於協議架構中，如REST。
MQTT甚至允許使用通配符的形式，以簡化訂閱流程。如果用戶想要獲取所有警報的狀態，則可直接訂閱/home/alarms/+/status，該主題可通知用戶所有的警報狀態變化。整個子樹還可使用主題/home/#進行訂閱，該主題可以訂閱/home下的所有事件。
服務質量
MQTT允許定義服務質量(QoS)。MQTT中有三個等級的QoS：
1、QoS0。該等級表示“最多一次”交付(最佳狀況)。消息不會得到確認，因而，這是一種一勞永與的方法。
2、QoS1。該等級表示“至少一次”交付。用戶可能不止一次獲得消息，但是允許收到的人確認已經收到。
3、QoS2。最慢但是最有保障的服務質量等級即爲等級2。QoS2表示“只有一次”，幷包含四個階段的交付握手。該等級最慢，但是最安全。
您選擇的QoS等級將取決於數據及其交付的重要性。
隨着越來越多的物聯網設備採用MQTT作爲支持協議，作爲支持傳感器、設備和雲之間安全交互的計訊物聯網網關不僅支持MQTT和Modbus協議，還支持ZigBee、5G/4G/3無線網絡、藍牙、USB、WiFi等多種通信協議，完美的兼容了各類前端設備。除此之外計訊物聯網網關支持IPsec/L2TP/PPTP/GRE/l2tpoverIpsec等協議和運營商APN專網接入並指定IP等多種協議保障數據在傳輸過程中的安全。
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