[MQTT](https://www.emqx.com/zh/mqtt) 是用於物聯網的標準訊息傳遞協議。它被設計為一種非常輕量級的釋出/訂閱訊息傳送，非常適合以較小的程式碼佔用量和網路頻寬連線遠端裝置。MQTT 協議具有以下特點：

- **輕巧高效**：[MQTT 客戶端](https://www.emqx.com/zh/blog/introduction-to-the-commonly-used-mqtt-client-library)非常小，需要裝置資源少。MQTT 訊息頭很小，可以最佳化網路頻寬。
- **雙向通訊**：MQTT 允許裝置到雲之間以及雲到裝置之間的訊息傳遞。
- **可靠的訊息傳遞**：MQTT 具有3種定義的服務質量級別：0-最多一次，1-至少一次，2-恰好一次，可根據業務場景保證訊息傳遞的可靠性。
- **支援不可靠網路**：許多物聯網裝置透過不可靠的蜂窩網路進行連線。MQTT 對永續性會話的支援減少了將客戶端與代理重新連線的時間。
- **安全**：MQTT 使您可以輕鬆地使用 TLS 加密訊息並使用現代身份驗證協議（例如OAuth）對客戶端進行身份驗證。

如今，MQTT 被廣泛應用於汽車、製造業、電信、石油和天然氣等行業。

**本系列文章將詳細解讀 MQTT 協議在各行業實際應用場景中是如何發揮作用的。**

## 電信運營商邊緣裝置管理面臨的挑戰

電信運營商傳統移動業務和固網寬頻業務市場趨向飽和，三大運營商的競爭也隨之愈發激烈。在國家提速降費的政策導向下，傳統業務的收益不斷下降，發展空間有限。未來 5G 終端使用者、5G 應用和海量的智慧 IoT 裝置將是運營商的重要增量市場。

電信運營商接入網（含無線）、傳輸網、核心網、都會網路等網路透過 SNMP、CLI、Netconf、TR069 等協議實現了完善的網路管理，但是針對海量的邊緣閘道器（企業或家庭）和 IoT 裝置管理仍有待完善，面臨以下挑戰：

- 海量裝置管理難：截至 2020 年中國物聯網裝置和邊緣閘道器總量超過百億，物聯網裝置年增長率超過 60%，傳統的電信級 OSS 系統無法支撐如此規模的裝置管理。

- 裝置無獨立管理 IP：海量的物聯網裝置和邊緣閘道器沒有獨立的管理 IP，透過傳統的 SNMP、CLI、NETCONF 等協議無法實現裝置管理。

- 低功耗、弱網環境下的可靠通訊：IoT 裝置資源受限且有低功耗需求，需要輕量的網路協議進行管理。

- 低時延要求：部分 5G 垂直應用場景（如工控、車聯網）對訊息時延有很高的要求。

## 基於 MQTT 的物聯網最後一公里網路管理

隨著物聯網技術的快速發展，輕量級 MQTT 協議逐漸成為主流物聯網協議，廣泛應用於 IoT 裝置訊息通訊。MQTT 協議也完美解決了運營商在 IoT 邊緣側面臨的上述問題。

![運營商物聯網 MQTT 訊息接入示意圖](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/90cbd8ac3267318fa20789bfd4a8a43b.png)

運營商物聯網 MQTT 訊息接入示意圖

以 EMQ 面向運營商的雲邊一體化解決方案為例：

![EMQ 面向運營商的雲邊一體化解決方案架構圖](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/85b77bb3526c9c0402eab684ee6e6dfc.png)

EMQ 面向運營商的雲邊一體化解決方案

### 使用 MQTT 協議統一接入海量邊緣裝置

針對工業製造、智慧礦山、能源電力等場景中涉及到 Modbus、OPC-UA、IEC 等各類不同的 PLC 工業協議，可以先透過 [EMQ](https://www.emqx.com/zh) 提供的[物聯網邊緣工業協議閘道器軟體 Neuron](https://www.emqx.com/zh/products/neuron) 統一轉換成 MQTT 協議，再透過 EMQ X 高可用、分散式叢集架構構建物聯網管理平臺，實現裝置資料的連線、移動及後續的處理與分析，解決海量裝置管理問題。

### MQTT 釋出訂閱模式解決裝置管理問題

傳統的電信管理協議如 SNMP、NETCONF、TRO69 等都是基於「請求/響應」模式，而 MQTT  基於「釋出/訂閱」模式的優點在於釋出者與訂閱者的解耦：訂閱者與釋出者不需要建立直接連線、也不需要同時線上。這就解決了沒有固定管理IP的問題，裝置接入後可以輕鬆實現裝置管理。

### 適配邊緣裝置硬體及網路要求的可靠通訊

相比其他網路管理通訊協議，MQTT 協議可在嚴重受限的硬體裝置和低頻寬、高延遲的網路上實現穩定傳輸。邊緣裝置可以透過整合 MQTT SDK 的方式擴充套件 MQTT  協議通訊。同時，EMQ  雲邊一體化解決方案在邊緣端的訊息快取能力可以將資料臨時快取在邊緣裝置本地，保證實時資料上報過程中不會因網路暫時的不穩定而丟失資料，實現弱網下的訊息可靠通訊。

### 基於 MQTT IoT Hub 實現邊緣計算

海量的資料上雲會給雲端平臺帶來巨大的頻寬成本和資料儲存成本，未來 75% 的物聯網流量都會在邊緣完成計算。在 EMQ 雲邊一體化解決方案中，透過 Edge 將訊息接入匯聚到邊緣平臺，再透過 eKuiper  進行資料流量清洗和函式計算，實現流量的削峰填谷和清洗，最後將處理好的資料透過 MQTT 協議轉發到雲端。

### 基於 MQTT 協議實現雲邊協同管理

為了更好的實現雲-邊-端的一體化管理，EMQ 除了支援基於 WebSocket/QUIC 協議的 KubeEdge 雲邊協同能力外，也自主開發了基於 MQTT 協議的 Edge  Manager Tunnel 元件，可實現外掛管理、配置管理、規則管理、物模型同步、函式計算分發部署等雲邊協同能力。

## 使用 MQTT 為運營商帶來的收益與價值

### 海量邊緣裝置輕鬆管理

充分發揮運營商的網路優勢，實現海量的邊緣閘道器和物聯網裝置的管理，打通雲 - 邊（網）- 端的端到端管理能力，為運營商深化雲網融合、雲網協同一體化解決方案提供基礎。

### 低功耗節能減排

MQTT 協議的輕量級特點使客戶端到服務端的硬體需求大大降低，透過動態修改 MQTT 的 KeepAlive 時間還可以實現裝置的半休眠狀態管理，在節約硬體成本的同時也極大降低裝置功耗。

### 巨大的增量市場

基於 MQTT 協議，運營商可以輕鬆構建集團或省級的物聯網運用平臺，為政企、家庭使用者提供物聯網裝置接入管理和數字化增值服務，開啟潛在的巨大增量市場。

### 助力數字化轉型

透過基於 MQTT、CoAP 等物協議的物聯網平臺的建設，使得電信運營商從傳統的網路管道運營商向以網路運營為主體，實現雲網融合、數字化解決方案於一體的數字化轉型。

>版權宣告： 本文為 EMQ 原創，轉載請註明出處。
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>技術支援：如對本文或 EMQ 相關產品有疑問，可訪問 EMQ 問答社群 https://askemq.com 提問，我們將會及時回覆支援。

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