MQTT 最初由 IBM 于上世纪 90 年代晚期发明和开发。它最初的用途是将石油管道上的传感器与卫星相链接。顾名思义,它是一种支持在各方之间异步通信的消息协议。异步消息协议在空间和时间上将消息发送者与接收者分离,因此可以在不可靠的网络环境中进行扩展。虽然叫做消息队列遥测传输,但它与消息队列毫无关系,而是使用了一个发布和订阅的模型。在 2014 年末,它正式成为了一种 OASIS 开放标准,而且在一些流行的编程语言中受到支持(通过使用多种开源实现)。
物联网设备选择MQTT协议的原因分析
物联网 (IoT) 设备必须连接互联网。通过连接到互联网,设备就能相互协作,以及与后端服务协同工作。互联网的基础网络协议是 TCP/IP。MQTT(消息队列遥测传输) 是基于 TCP/IP 协议栈而构建的,已成为 IoT 通信的标准。
MQTT 是一种轻量级的、灵活的网络协议,致力于为 IoT 开发人员实现适当的平衡:
1、这个轻量级协议可在严重受限的设备硬件和高延迟/带宽有限的网络上实现。
2、它的灵活性使得为 IoT 设备和服务的多样化应用场景提供支持成为可能。
SKYLAB有哪几款支持MQTT的IoT UART接口WiFi模块
串口WiFi模块
SKYLAB支持MQTT的IoT UART接口WiFi模块有四款,分别是基于国产TR6260方案的小尺寸低功耗低成本串口WiFi模块LCS6260,基于国产ESP8266方案的小尺寸低功耗低成本串口WiFi模块WG219/WG229,基于国产ESP8285方案的小尺寸低功耗低成本串口WiFi模块WG231
WG219是一款基于ESP8266芯片方案的小尺寸低功耗低成本串口WiFi模块,符合80211b / g / n 无线模块标准,支持UART-WiFi -以太网数据传输。专为移动设备和物联网应用设计,可将用户的物理设备连接到WiFi无线网络上,进行互联网或局域网通信,实现联网功能。
WG229是一款基于ESP8266芯片方案的小尺寸低功耗低成本串口WiFi模块,符合80211b / g / n 无线模块标准,支持UART-WiFi -以太网数据传输。专为移动设备和物联网应用设计,可将用户的物理设备连接到WiFi无线网络上,进行互联网或局域网通信,实现联网功能。另外WG229仅需要通过出串口使用AT指令控制,就能满足大部分的网络功能需求。WG229高性能、低功耗、低成本、支持串口透传等特性,使得WG229在高集成、低功耗自动化和传感器解决方案的理想解决方案,WG229和LCS6260 Pin对Pin兼容,可替代ESP8266方案的ESP-12F。
WG231是一款基于ESP8285芯片方案的小尺寸低功耗低成本串口WiFi模块,符合80211b / g / n 无线模块标准,支持UART-WiFi -以太网数据传输。专为移动设备和物联网应用设计,可将用户的物理设备连接到WiFi无线网络上,进行互联网或局域网通信,实现联网功能。高性能、低功耗、低成本、小尺寸(11010020(mm))支持串口透传等特性,使得WG231在高集成、低功耗自动化和传感器的理想解决方案。
LCS6260是一款基于TR6260国产芯片的小尺寸低功耗低成本串口WiFi模块,符合80211b / g / n 无线模块标准,支持UART-WiFi -以太网数据传输。专为移动设备和物联网应用设计,可将用户的物理设备连接到WiFi无线网络上,进行互联网或局域网通信,实现联网功能。另外LCS6260仅需要通过出串口使用AT指令控制,就能满足大部分的网络功能需求。LCS6260和WG229 Pin对Pin兼容,可替代ESP8266方案的ESP-12F。
针对客户的物联网应用,SKYLAB支持MQTT的IoT UART接口WiFi模块也都是支持对接云端服务的。LCS6260支持对接阿里云、涂鸦云,WG219/WG229/WG231支持对接阿里云。
使用Java语言;数据库:Mysql;经典技术组合(MQTT、Spring Boot、Shiro、MyBatis、Druid、Ehcache、Thymeleaf、Bootstrap、Swagger)开发,支持多数据源,支持代码一键生成。
功能模块:
设备管理、开关管理、计划管理、传感器管理、传感器数据展示、报警规则管理、设备日志、用户管理、角色管理、部门管理、岗位管理、菜单管理、字典管理、参数管理、通知公告、 *** 作日志、登录日志、在线用户、定时任务、代码生成、系统接口、服务监控、缓存监控、在线构建器、连接池监视等。
功能特点:
1、硬件使用 ESP8266,基于MQTT协议,自建物联网云平台。
2、支持云固件升级、设备远程重启。
3、支持音频播放、开关、普通灯、调色灯等各种用电设备控制。
4、单个模块可控制8路用电设备开关,可对模块信息、开关信息、计划任务、报警规则等维护管理。
5、云平台可对各类传感器管理,对传感器数据有多种展示方式。可设置阈值报警规则,符合报警规则的可执行自定义的动作。
6、模块具有一键配网功能,变更网络时无需重新烧写程序,方便快捷。
7、控制端可使用任意网络(2G/3G/4G/5G/WiFi/等)控制灯、热水器、电视、电机、窗帘、监控等各种用电设备,不受任何地区限制。
8、可云端存储模块各路开关状态,模块断电或重启后可自动同步云端模块各路开关状态,具有开关状态记录功能。
9、可记录设备所有 *** 作记录,模块、用户上下线记录等,并具有多种类型的数据统计展示。
10、控制设备命令下达后有状态反馈,可确保设备控制命令执行成功,且延时低。
11、具有心跳检测功能,模块掉线或模块重启后模块可自动重连MQTT服务,具有模块上下线提醒功能(平台消息提醒、邮件提醒)。
12、具有定时功能,可指定某一时刻执行、周期执行、延时执行、自定义Cron表达式执行等 *** 作。
13、可多模块接入云平台,可统一管理、控制模块各路设备开关。
14、云平台可对所有用户管理,每个用户可配置不同角色、不同权限,具有权限分配功能。
15、前端采用完全响应式布局,支持电脑、平板、手机等所有主流设备。
17、具有代码一键生成功能(包括控制器、模型、视图、菜单等),方便快速开发。
18、支持多数据源,简单配置即可实现切换。
19、支持菜单、按钮及数据权限分配,亦可自定义数据权限。
20、具有完善的XSS防范及脚本过滤,彻底杜绝XSS攻击。
21、Maven多项目依赖,模块及插件分项目,尽量松耦合,方便模块升级、增减模块。
22、支持服务监控、数据监控、缓存监控等功能。
MQTT跟WebSocket关系不大。他们不是在一个层级的。
WebSocket 很多网站使用轮询实现推送技术。轮询是在特定的的时间间隔(比如1秒),由浏览器对服务器发出>
Comet使用了AJAX改进了轮询,可以实现双向通信。但是Comet依然需要发出请求,而且在Comet中,普遍采用了长链接,这也会大量消耗服务器带宽和资源。
于是,WebSocket协议应运而生。 浏览器通过 JavaScript 向服务器发出建立 WebSocket 连接的请求,连接建立以后,客户端和服务器通过 TCP 连接直接交换数据。WebSocket 连接本质上是一个 TCP 连接。
WebSocket在数据传输的稳定性和数据传输量的大小方面,具有很大的性能优势。Websocketorg 比较了轮询和WebSocket的性能优势:
>
Use Case A: 1,000个客户端每秒接受一个message,网络吞吐量 (21,000)=2,000 bytes = 16,000 每秒bits
Use Case B: 10,000个客户端每秒接受一个message,网络吞吐量 (210,000)=20,000 bytes = 160,000 每秒bits
Use Case C: 100,000个客户端每秒接受一个message,网络吞吐量 (2100,000)=200,000 bytes = 1,600,000 每秒bits
MQTT 协议是为大量计算能力有限,且工作在低带宽、不可靠的网络的远程传感器和控制设备通讯而设计的协议,它具有以下主要的几项特性:
非常小的通信开销(最小的消息大小为 2 字节),小型传输,开销很小(固定长度的头部是 2 字节),协议交换最小化,以降低网络流量。
支持各种流行编程语言(包括 C,Java,Ruby,Python 等等)且易于使用的客户端;
使用发布 / 订阅消息模式,提供一对多的消息发布,解除应用程序耦合。
对负载内容屏蔽的消息传输。
使用 TCP/IP 提供网络连接。
有三种消息发布服务质量,让消息能按需到达目的地,适应在不稳定工作的网络传输需求 :
"至多一次",消息发布完全依赖底层 TCP/IP 网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况,环境传感器数据,丢失一次读记录无所谓,因为不久后还会有第二次发送。
"至少一次",确保消息到达,但消息重复可能会发生。
"只有一次",确保消息到达一次。这一级别可用于如下情况,在计费系统中,消息重复或丢失会导致不正确的结果。
MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输)是IBM开发的一个即时通讯协议。它是一种发布/订阅,极其简单和轻量级的消息传递协议,专为受限设备和低带宽,高延迟或不可靠的网络而设计。它的设计思想是轻巧、开放、简单、规范,易于实现。这些特点使得它对很多场景来说都是很好的选择,特别是对于受限的环境如机器与机器的通信(M2M)以及物联网环境。相对于XMPP,MQTT更加轻量级,并且占用的宽带低。
MQTT协议有以下特点:
那么问题来了?重连连接成功后重复接收到最后一条消息
MQTT推送消息订阅端重复接收问题。
(背景)订阅端断开的时候,发布端多次推送消息。
(现象)订阅端启动时,接收到最后一条推送消息有两次;即使Qos设置为2;依然是两次。
经排查是因为
MqttMessage的Retained设置为了true;
该值很多文章上只说了是 消息保留机制,若设置为true,mqtt服务器会保留每次发布的消息;较少提到 若订阅某主题的客户端重启,则会把此主题之前发布的消息重新推送到客户端。该值默认为false;去掉修改该值即可
那么问题来了?重连连接后手动那么多遗漏的消息,怎么选择只接收最新的一条消息呢?
MQTT推送消息订阅端重复接收问题。
(背景)订阅端断开的时候,发布端多次推送消息。
(现象)订阅端启动时,接收到msg1,msg2,msg3 (这三个消息都是同一个类型消息,只需要处理最新的msg3就好,不然界面会刷新三次)这个谁有什么好办法没呢?
GitHub地址: >首先,物联网界,万物都疯了,苦于它们没有生命,没有嘴。自己想表达的信息只能通过各种通讯协议传达给人类和世界各地。
NB-IoT,4G对比:
WIFI和zigbee对比:
ZigBee、Wi-Fi、蓝牙和几种无线技术的对比如下表所示:
在2015年9月的RAN #69会议上经过激烈撕逼后协商统一,NB-IoT可认为是NB-CIoT和NB-LTE的融合。
物联网的应用场景相当广泛,比如,智能泊车、自行车联网防盗、车联网、智慧城市、智慧建筑、环境监控…
——完——
心想MQTT是基于TCP的,能否使用TCP转MQTT?因此就想使用TCP协议然后转MQTT协议连接阿里云物联网平台,经过试验证明是可以的。
首先我们先分析一下如何登陆接入Onenet平台。
先从它数据格式开始分析。首先我们要从后台取出三个信息,我们以这个为例。
我们把产品ID,设备名称,设备秘钥,简称三要素 (具体是什么看你自己的设备)
其实阿里云物联网平台的MQTT协议用的就是标准的,不过它加入了自己的认证方式。
MQTT协议需要上传四个参数,报活时间,clientID,用户名,密码。
那么阿里云的就在clientID,用户名,密码做了手脚。
clientID比较长,按照一定的格式
用户名:设备名和秘钥组成
密码:使用了加密串进行了加密,有sha1或者MD5加密方式
下面我们来介绍一下
MQTT接入都是发十六进制的数据。
么我们发送的时候就是这样子的一串数据
0x74 0x00 0x04 0x4d 0x51 0x54 0x54 0x04 0xC0 0078 0033 0x61 0x62 0x63 0x7c 0x73 0x65 0x63 0x75 0x72 0x65 0x6d 0x6f 0x64 0x65 0x3d 0x33 0x2c 0x73 0x69 0x67
0x6e 0x6d 0x65 0x74 0x68 0x6f 0x64 0x3d 0x68 0x6d 0x61 0x63 0x73 0x68 0x61 0x31 0x2c 0x74 0x69 0x6d 0x65 0x73 0x74 0x61 0x6d 0x70 0x3d 0x31 0x32 0x30 0x7c 0009
0x35 0x36 0x37 0x38 0x26 0x31 0x32 0x33 0x34 0028 0x32 0x32 0x32 0x37 0x35 0x30 0x44 0x45 0x44 0x46 0x45 0x34 0x46 0x37 0x37 0x34 0x30 0x30 0x32 0x45 0x45 0x38 0x37 0x45 0x45 0x44 0x32 0x39 0x43 0x46 0x44 0x30 0x36 0x33 0x38 0x43 0x35 0x46 0x36 0x36
十六进制解释
数据长度:0x74
协议数据长度 0x00 0x04
协议类型: 0x4d 0x51 0x54 0x54
协议数据: 0x04 0xC0
keepAlive数据:0078
ClientID长度:0033
ClientID: 0x61 0x62 0x63 0x7c 0x73 0x65 0x63 0x75 0x72 0x65 0x6d 0x6f 0x64 0x65 0x3d 0x33 0x2c 0x73 0x69 0x67 0x6e 0x6d 0x65 0x74 0x68 0x6f 0x64 0x3d 0x68 0x6d 0x61 0x63 0x73 0x68 0x61 0x31 0x2c 0x74 0x69 0x6d 0x65 0x73 0x74 0x61 0x6d 0x70 0x3d 0x31 0x32 0x30 0x7c
用户名:0009
用户名: 0x35 0x36 0x37 0x38 0x26 0x31 0x32 0x33 0x34
密码长度:0028
密码: 0x32 0x32 0x32 0x37 0x35 0x30 0x44 0x45 0x44 0x46 0x45 0x34 0x46 0x37 0x37 0x34 0x30 0x30 0x32 0x45 0x45 0x38 0x37 0x45 0x45 0x44 0x32 0x39 0x43 0x46 0x44 0x30 0x36 0x33 0x38 0x43 0x35 0x46 0x36 0x36复制代码上面的就是连接服务器的连接包
下面呢,我们来做个发布包(上传数据到服务器)
0x30 0x1D 0009 2f7379732f706f7374 0x7b 0x70 0x61 0x72 0x61 0x6d 0x73 0x3a 0x7b 0x74 0x65 0x6d 0x70 0x3a 0x31 0x30 0x7d 0x7d
十六进制数据解释
数据头:0x30
数据长度:0x1D
TopicName数据长度:0009
TopicName数据内容:2f7379732f706f7374
主体json数据: 0x7b 0x70 0x61 0x72 0x61 0x6d 0x73 0x3a 0x7b 0x74 0x65 0x6d 0x70 0x3a 0x31 0x30 0x7d 0x7d复制代码以上就是连接阿里云的数据包格式及发布数据的格式,由于时间问题没有做订阅的数据包分析,下一次更新订阅的内容。
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