物聯網閘道器中MQTT和Modbus之間有何區別

　　物聯網行業最重要的就是通訊技術，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”透過各種協議連線到物聯網中，以實現物與物之間的通訊。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是一個序列通訊協議，首次出現於1979年，是連線行業裝置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，能夠為深度嵌入式裝置提供物聯網的規模和連線性。下圖展示了這些協議之間的一般關係，同時介紹了連線的支援解決方案：物聯網閘道器。

　　物聯網閘道器作為物聯網通訊的支援解決方案，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已經演變為一套全面的支援多種物理連結的協議集(如RS485)。Modbus的核心是一個序列通訊協議，採用主從模式。主機向從機傳送請求，從機予以回覆。在標準Modbus網路中，有一臺主機以及最多247臺從機(但是，如果採用2位元組定址，則可顯著提高這一界限)。

　　藉助RS485，主從機之間的通訊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;讀取先進先出佇列;或執行診斷函式。然後，從機根據收到的功能碼進行響應，該響應較為簡單，由一組位元組指示。因此，從機可以是智慧裝置，也可以是隻有一個感測器的簡單裝置。

　　從該描述中，您可以看到Modbus協議非常簡單，但是其作為協議的開放性使其成為整個行業或SCADA系統的實際通訊協議。

　　訊息佇列遙測傳輸

　　MQTT是一個開放的輕量級機器對機器協議，專為物聯網互動設計。MQTT網路包含一個MQTT經紀人(broker)，負責協調MQTT代理之間的互動。代理是釋出器，負責釋出供使用者使用的資訊(參見下圖)。

　　訊息佇列遙測傳輸網路中的作用因素

　　MQTT的要求非常少，因為它專為資源有限的嵌入式裝置設計。除了佔地空間少之外，MQTT還可提供出色的通訊高效性(即使透過低頻寬網路進行通訊)和非常少的開銷(較之HTTP等協議)。即使是在3G網路中，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，進而實施釋出/訂閱模式。代理先連線到經紀人，然後再發布或訂閱主題。完成後，代理將從經紀人上斷開連線。MQTT方法定義：

　　連線-建立與MQTT經紀人之間的連線。

　　斷開連線-斷開與MQTT經紀人之間的連線。

　　釋出-在MQTT經紀人上釋出主題。

　　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，下圖展示了釋出者與訂閱者使用MQTT經紀人進行的簡單互動。如圖所示，資訊建立者(producer)連線至MQTT經紀人。同樣，資訊消費者(consumer)連線至MQTT經紀人。消費者訂閱主題(此處定義為/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。當建立者有資訊要分享時，它會向經紀人釋出一條訊息，然後經紀人將會將資訊分享給所有訂閱該主題的使用者。

　　訊息佇列遙測傳輸代理之間的簡單互動

　　請注意此處分享的主題結構。它與檔案系統層次結構相似，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甚至允許使用萬用字元的形式，以簡化訂閱流程。如果使用者想要獲取所有警報的狀態，則可直接訂閱/home/alarms/+/status，該主題可通知使用者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)。訊息不會得到確認，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。使用者可能不止一次獲得訊息，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為等級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等級將取決於資料及其交付的重要性。

　　隨著越來越多的物聯網裝置採用MQTT作為支援協議，作為支援感測器、裝置和雲之間安全互動的計訊物聯網閘道器不僅支援MQTT和Modbus協議，還支援ZigBee、5G/4G/3無線網路、藍芽、USB、WiFi等多種通訊協議，完美的相容了各類前端裝置。除此之外計訊物聯網閘道器支援IPsec/L2TP/PPTP/GRE/l2tpoverIpsec等協議和運營商APN專網接入並指定IP等多種協議保障資料在傳輸過程中的安全。