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Por qué el protocolo MQTT es tan popular

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El Protocolis de transporte de telemetría de colas de mensajes (MQTT) es un contendiente clave para el método más favorecido de DataTransference.La razón principal por la cual es el designado de seguimiento abierto de MQTT y la estatura liviana hace que sea muy adecuado para conectar dispositivos Discusiones a los sistemas de control y adquisición de datos (SCADA) de supervisión, así como otras redes industriales..

Como explica Omer Qadri, gerente de marketing de productos para los productos Edge Andhmi en AVEVA, MQTT utiliza una publicación/investigación de suscripción que reduce la utilización de ancho de banda en un 95%en comparación con las comunicaciones encuestadas tradicionales y las comunicaciones del cliente/servidor utilizando el Protocolo de transferencia de texto de texto (HTTP)."Un encabezado HTTP es típicamente alrededor de 8,000 bytes", dice, "pero el protocolo MQTT usa solo dos bytes y líneas de código.."Esto es clave en una era en la que se han desplegado millones de dispositivos IIoT (Internet de las cosas industriales), muchos con baja memoria interna y potencia de procesamiento.

Además de tener una huella mucho más pequeña en la red, la arquitectura de publicación/suscripción de MQTT también es más plana que la tearchitecture utilizada por los protocolos tradicionales de automatización industrial, como Modbus, Ethernet/IP y Profinet."Esta arquitectura [MQTT] reemplaza la pirámide de automatización tradicional", observa Garrett Schmidt, gerente de productos senior de IntermisionIntIns en Phoenix Contact USA.

Mientras que los clientes en una arquitectura de cliente/servidor comunicadas directamente con un punto final o servidor, editores y suscriptores (remitentes de mensajes y destinatarios, respectivamente), no sean directamente entre sí en una arquitectura de publicación/suscripción.Más bien, se comunican con un intermediador llamado Abroker;El editor proporciona al corredor de datos y estos suscriptores consumen los datos.

"El corredor puede residir en cualquier lugar: en la nube, en un privateerver o simplemente ejecutándose en una PC en algún lugar", dice Schmidt.“Filtra los mensajes entrantes y los distribuye a los suscriptores apropiados."

Agrega que este desacoplamiento de editores y suscriptores de la flexibilidad de la flexibilidad en las aplicaciones IIOT de al menos tres maneras: “Primero, los editores y suscriptores solo necesitan saber cómo contactar al corredor, no entre sí.En segundo lugar, un corredor puede almacenar mensajes para clientes que no están en línea y entregarlos cuando el recurso está disponible.Y tercero, las operaciones no tienen que ser interrumpidas cuando se espera para recibir o publicar un mensaje para coincidir con la naturaleza asincrónica de la mayoría de las bibliotecas de clientes."

MQTT también tiene la ventaja de ser un ProProtocol de código abierto construido en TCP/IP (Protocolo de control de transmisión y Protocolo de Internet).En esencia, MQTT permite a los usuarios obtener mensajes SENDCP/IP de ida y vuelta, según Arlen Nipper, co-creador de MQTT y presidente y jefe de tecnología en Cirrus Link Solutions.

Al igual que HTTP, MQTT define solo un protocolo de transporte.No proporciona seguridad;se basa en TCP/IP para eso.Al igual que HTTP, MQTT tampoco define una especificación de carga útil.Aunque ser la carga útil agnóstica ofrece la flexibilidad para transferir la carga útil, incluidas las de Legacy Systems, puede complicar la conexión de algunos dispositivos.En estos casos, se requeriría que Aprogrammer traduzca los datos.

Para eliminar este trabajo de traducción y la implementación de la línea de racionalización, la especificación de carga útil de SparkPlug de código abierto se lanzó en 2016. “Itmarked the first attempt to standardize on aninteroperable format for MQTT in industrialapplications," says Josh Eastburn, director oftechnical marketing at Opto 22.

En 2018, la Fundación Eclipse patrocinó el proyecto Tahu, que recolectó implementos de referencias de SparkPlug.El resultado ha recibido la aparición de IIoTDevices de plug-and-play usando MQTT.

Nipper dice que Sparkplug hace por IIOt lo que el lenguaje de marcado de hipertexto (HTML) hizo por Internet de las personas.En consecuencia, las aplicaciones de IIT esperan que exploten, como lo hicieron el Internet de las personas una vez que se definieron ambos httpand html.

Explosive growth expected
MQTT is already making significant inroadsin industrial automation, as well as enjoyingwidespread use in other applications.Facebook, por ejemplo, lo adoptó como el transporte de su aplicación Messenger en 2011.

“Literally overnight, 800 million people wereusing MQTT," notes Andy Stanford-Clark,MQTT’s other co-creator and distinguishedengineer and master inventor at IBM UK.

Desde entonces, otras grandes compañías tecnológicas han seguido su ejemplo.Amazon’s AWS, Microsoft’s Azure, IBM’s Watson y Google IoT Platforms, por ejemplo, todas están utilizando MQTT.Con una gran absorción, MQTT superó a HTTP en 2018 como el protocolo de transporte elegido por Internet de las cosas, informa Stanford-Clark.

Why the MQTT Protocol is So Popular

Muchos proveedores de automatización esperan que MQTTTO finalmente domine el espacio de redes industriales. “We believe MQTT willbecome the de facto industrial standard inthe next 10 years," predicts Qadri.“Se trata de una adopción generalizada a medida que la industria replanta los protocolos Legacy Modbus, OPC y OtherTelemetry que aún predominan las aplicaciones SCADA."

Key milestonesAndy Stanford-Clark, MQTT co-creator, master inventor at IBM UK
The success of MQTT in the consumer spacehas obscured some fundamental facts aboutits origins.A saber, que el protocolo ha sido relajado durante 23 años y originalmente fue desarrollado para la automatización industrial, específicamente para Phillips 66.

The development of MQTT occurred afterAT&T had been broken up and a number ofvendors began offering their own SCADAsystems to deliver data in real time by satellite.“Every one of those companies had aproprietary transport layer," recalls Nipper,who, at the time, was with Arcom ControlSystems Inc., una compañía que tenía cofundada y que ahora forma parte de Eurotech.

The one exception was AT&T, whichdesigned its new SCADA offering to runnatively on TCP/IP.Phillips 66 tenía instalado de estos sistemas y le pidió a Nipper Forhelp que aumentara la eficiencia de los flujos de RealTimedata entre los dispositivos de campo y los consumidores de datos Multiples. “Polling over aVSAT [very small aperture terminal] is slow,"explains Nipper.“Y era muy caro si tuvieras cientos de sitios, como lo hicimos en Phillips 66." Other constraints included the use of devices reliant on 8-bit embedded microprocessorsand 300-baud communications.

Debido a que el gerente de SCADA en Phillips66 quería replicar el éxito que el ItDePartment había tenido con MessageorientedMiddleware (MOM) de IBM, heintrodujo a Nipper a Stanford-Clark de IBM.En 1999, el par desarrolló MQTT para MombasedScada.

A pesar de ser un protocolo eficiente y de origen abierto, MQTT no ganaría muchoMomentum durante casi una década. “It wasn’tuntil the protocol became available in a royalty-free license that it began to catch onoutside of IBM," explains Eastburn."En 2010, Mosquitto, el primer corredor de código abierto MQTT se lanzó, lo que demuestra que MQTT tenía a la vida fuera de IBM y marcaba un punto de inflexión en su adopción."

Otros dos hitos en la adopción de la industria del protocolo ocurrieron en 2011.Primero, la Fundación Eclipse Iniciando ThePaho Project, que recopiló MQTT Clients implementados en varios idiomas. “In2011, IBM and Eurotech donated MQTT clientimplementations in C and Java to thefoundation, allowing for a complete MQTTsystem to be built from open-source components,"says Eastburn.

Ese mismo año, IBM también comenzó el proceso de estandarización de MQTT con la organización para el avance de las normas de información estructurada (OASIS) finalmente la versión 3.1.1 como estándar en 2014.Luego, en 2016, la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) y la Comisión Electrotecnical Internacional (IEC) con sede en Geneva también lo aprobaron ASISO/IEC 20922: 2016.

Para mantenerse al día con los avances en tecnologías relacionadas, OASIS lanzó la versión 5 de MQTTin marzo de 2019.Esta versión permite a los usuarios que sigan cosas nuevas con MQTT a través de la nube, grandes infraestructuras distribuidas y clústeres de múltiples corredores. “We were carefulnot to let too many things creep into it, aswe have to stick to the founding principles ofkeeping the protocol easy to understand andnot very chatty on the wire," says Stanford-Clark.ISO también está considerando la adopción de la versión 5.

Arlen Nipper, MQTT co-creator, president and CTO at Cirrus Link SolutionsPotential application concerns
Despite the success MQTT and its publish/subscribe architecture have had, it’s not optimalfor every application, according to KennethTran, founder and CEO of Koidra Inc., Asumplier de Iottechnologies impulsadas por la inteligencia artificial. “We find the pub/sub model isoften not the best solution for higher-levelapplications, in part because they must beconfigured to consider asynchronous dataavailability," he says."En una fábrica, es típico tener muchos sensores conectados a Acontroller, servidor o centro de sensores en el campo."

En los sistemas IoT que ofrece Koidra, los datos de Hub de IoT de ANON se extraen de los sensores de una fábrica a través de centros locales más pequeños y locales. “These IoT hubs perform lightweightdata cleansing, processing, and compression—and then push the resulting informationto the cloud," explains Tran.En este caso, “Debido a que solo hay un consumidor, la nube central, el pub/sub marco sería excesivo."

Otro posible trampa es estar bloqueado en la plataforma IoT patentada de un proveedor particular.Esto puede suceder con los datos enviados a TheVendor’s Cloud Services, que pueden tener un lugar a favor de los orígenes de código abierto de MQTT.En estas instrucciones, los usuarios compran su dispositivo Edge andSoftware y lo conectan con MQTT.

“But you have no access to the data if itall remains within the vendor’s cloud environment,"explains Travis Cox, co-director ofsales engineering at Inductive Automation.

En consecuencia, Cox insta a los usuarios a que la configuración de estos sistemas basados en la nube les permita acceder a sus datos.“You can send the data to their cloud," hesays, “but ultimately you should be able tosend that data to your systems too."

Una segunda forma de ser encerrado en la tecnología de la propiedad, a pesar del uso de MQTT, es a través del formato de carga útil.Esto puede superar MQTT puede transferir las cargas útiles en cualquier formato, incluido el formato de propiedad propietario de un proveedor.

“If you don’t understand what’s being sent,then it’s going to be very hard for you to takeadvantage of it," Cox points out.Para evitar esto, insista en tener una definición que le cuente cómo se ven los datos o utilizar la especificación de carga útil de SparkPlug de la fuente de seguridad.

Cox también recomienda construir una resistencia. “If you were to lose a connectionor access to your central broker, thenyour applications would be blind," he says.Una forma que sugiere para construir resiliencia a tales conexión interrumpida sería almacenar datos en un caché local que SOIT se puede reenviar cuando la conexión se restablezca.Otra forma de mejorar la resiliencia es tener dos corredores, para que uno pueda continuar trabajando si el otro falla.