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08 Jan 2022

MQTT-SN – 降低大型物联网成本

MQTT-SN 是物联网通信协议 MQTT 的优化版本,专门设计用于在大型低功耗物联网传感器网络中高效运行。

MQTT-SN(用于传感器网络的 MQTT)是物联网通信协议 MQTT(消息队列遥测传输协议)的优化版本,专门设计用于在大型低功耗物联网传感器网络中高效运行。

许多 IoT(物联网)项目都由于不可预测的费用过多而失败。造成该情况的一个主要因素,即构成每台设备的成本的最大因素之一,可以简单地归结为传输的数据量 - 通过选择一种在设备和应用之间进行通信的有效方式,至少可以降低部分成本。

MQTT-SN 消息传输协议可在 190 多个国家/地区部署和运行

大型物联网的隐性成本

在部署需要扩展的网络时,成本是一个重要因素。随着设备数量的增加,总体运营成本也随之增加。这取决于许多因素,不仅包括硬件本身的成本,还包括不太明显但同样具有影响力的因素,此类因素包括数据传输成本、电源成本以及不可靠数据的成本。

上述因素叠加在一起就会产生一个问题,如果在物联网项目的定义阶段中未能解决该问题,则可能会导致急剧失控,从而导致高昂的数据和功耗成本随着网络的发展而进一步增加。

明确的收益与不确定的成本

数字化转型和采用物联网网络的益处有多种形式,包括增强商业智能、改进流程、降低设备维护成本、甚至是创收的新方式。此类益处已经被许多企业实现,因此,增长趋势将继续。Gartner 预测,截至 2020 年,全球将安装约 204 亿个物联网设备,其中端点和服务的总支出将达到 3.4 万亿美元

虽然物联网的益处显而易见,但与物联网的部署和后续运营相关的成本却无法言喻。每个部署的设备都会带来大量成本,其中一些成本是相对可预测的,包括硬件本身的成本,但是当涉及到运营成本时,如果扩展到数百甚至数千个设备,看似微不足道的因素(包括传输的数据量和所使用的电量)可能会变成重大问题。

物联网生态系统的日益复杂性和碎片化进一步加剧了上述问题。无论何种应用,始终都会有许多不同的方法可用于从设备收集数据和将指令推送到设备,每种方法都会带来不同的挑战以及随之而来的不同成本。

利用 MQTT-SN 实现具有成本效益的规模

大型物联网网络面临的最大成本之一就是数据传输本身的成本。由于成千上万的设备每年可能产生数百万条消息,尽管每条消息的成本看似微不足道,但是积少成多,各类消息的总成本很快就会变得异常巨大。此情况也与传输数据的用电量有关。由于上述原因,我们必须传输尽可能少的数据,并且仅在需要时才发送数据。

通过减少传输的数据量,我们可以降低每台设备的成本,进而降低总的运营成本。通过在网络边缘处理数据并仅在需要时才传输数据,可以部分解决此问题;但是,对于需要发送的数据,大小仍然是个问题,尤其是在涉及远程无线网络的场景。

解决数据问题的另一种方法是选择一种本身仅会生成小消息的消息传输标准。物联网可以使用各种消息传输协议,并且取决于应用,其适用性也有所不同。

举例来说,DDS(数据分发服务)和 XMPP(可扩展消息传输和到场协议)等流行的物联网协议可能适用于在处理能力和数据丰富的情况下发送大量数据,但是由于消息较大且处理繁重,此类协议远非许多大规模部署的理想之选。

MQTT

MQTT 是一种轻量级的机器对机器 (M2M) 消息传输协议,由于其代码占用空间极小且消息较小,因此是大型网络(尤其是在缺乏网络带宽的情况下)的理想之选。MQTT 还可以帮助减少技术和集成层。为此,MQTT 消除了在不同元器件之间转换数据的需求,以及使用第三方中间件在设备和物联网平台之间进行通信的需求。

MQTT 在发布和订阅的基础上工作,这意味着设备和应用不会在网络上直接相互通信,而是会将消息发布到主题,然后订阅该主题的任何设备和应用都将收到发布的消息。该系统易于实现一对多或多对一的消息传输。MQTT 还具有内置的 QoS(服务质量),可通过确保重要消息始终能够到达目的地来增强网络可靠性。

MQTT-SN 的益处

MQTT-SN 是 MQTT 的一种变体,专为具有规模的无线传感器网络而设计。该标准进一步提高了数据传输和功耗的效率。增效方案包括减小主题 ID 的大小,将主题 ID 从字符串转换为两字节别名并进而减小消息大小即可实现此目的。较小的主题 ID 可以通过添加“注册”功能来实现,该功能允许客户端在网关处注册别名以转发消息。最重要的是,该功能支持将较短的主题 ID 编程到设备和网关中,以确保两个实体都已经知道 ID,因而无需注册,从而消除了额外的控制消息传输需求。

MQTT-SN 还采用了保持激活程序,该程序允许设备在不需要运行时进入休眠状态,并在醒来时接收已排队许久的任何消息。

u-blox MQTT Anywhere 使用 MQTT-SN 来降低物联网通信和连接成本。

MQTT-SN - 适用于较小“Things”互联网的 MQTT

在此网络研讨会中,我们将通过介绍协议的采用和标准化来了解 MQTT-SN 的过去、现在和未来。MQTT 技术委员会,包括来自 u-blox、IBM、Dc-squared 和其他单位的专家,正在努力将 MQTT-SN 规格纳入 OASIS(结构化信息标准促进组织)以进行审查,从而实现标准化并更加符合 MQTT 5.0 标准。

Lee Stacey

物联网布道者 - u-blox 服务

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