MQTT आणि स्मार्ट गेटवेद्वारे कार्यक्षम आणि सुरक्षित IoT कनेक्टिव्हिटी

जेव्हा आपण याबद्दल बोलता लाखो IoT उपकरणे जोडा विश्वसनीय, हलक्या वजनाच्या आणि सुरक्षित संवादासाठी, नेहमी एकच नाव समोर येते: MQTT. नेटवर्कवर अतिरिक्त भार न टाकता किंवा ऊर्जेचा वापर अचानक न वाढवता संवाद साधण्यासाठी सेन्सर्स, औद्योगिक गेटवे, स्मार्ट होम उपकरणे आणि क्लाउड प्लॅटफॉर्मसाठी हा प्रोटोकॉल एक महत्त्वाचा घटक बनला आहे.

केवळ ‘आणखी एक कार्यपद्धती’ असण्याऐवजी, इंटरनेट ऑफ थिंग्जच्या खऱ्या गरजांसाठी MQTT अगदी योग्य आहे.अस्थिर नेटवर्क्स, अत्यंत कमी बँडविड्थ, अतिशय मर्यादित हार्डवेअर, आव्हानात्मक औद्योगिक वातावरण, किंवा सायबर फॅक्टरीज, एनर्जी टेलीमेट्री किंवा प्रगत होम ऑटोमेशन यांसारखे जवळपास रिअल-टाइम ॲप्लिकेशन्स. चला, हे कसे कार्य करते, IoT कनेक्टिव्हिटीमध्ये याची काय भूमिका आहे, MQTT गेटवे म्हणजे काय, आणि इतर पर्यायांच्या तुलनेत कोणत्या विशिष्ट परिस्थितीत त्याचा वापर करणे अधिक योग्य ठरते, यावर शांतपणे आणि सविस्तरपणे नजर टाकूया.

MQTT म्हणजे काय आणि IoT मध्ये ते इतके लोकप्रिय का झाले आहे?

MQTT (मेसेज क्यूइंग टेलीमेट्री ट्रान्सपोर्ट) हे एक हलका, खुला मानक संदेशन प्रोटोकॉल विशेषतः मशीन-टू-मशीन (M2M) कम्युनिकेशनसाठी आणि पर्यायाने, इंटरनेट ऑफ थिंग्जसाठी डिझाइन केलेले. याचे उद्दिष्ट अगदी स्पष्ट आहे: नेटवर्क खराब असले, बँडविड्थ मर्यादित असली आणि डिव्हाइसमध्ये खूप कमी मेमरी किंवा संगणकीय शक्ती असली तरीही, उपकरणांमध्ये डेटा पाठवणे आणि प्राप्त करणे शक्य होणे.

पारंपरिक क्लायंट-सर्व्हर मॉडेलच्या विपरीत, MQTT वापरते प्रकाशन/सदस्यता आर्किटेक्चर हे ब्रोकर नावाच्या एका केंद्रीय मध्यस्थावर आधारित आहे. उपकरणे एकमेकांशी थेट संवाद साधत नाहीत, तर त्याऐवजी विशिष्ट विषयांमध्ये संदेश प्रकाशित करतात आणि आवडीच्या विषयांची सदस्यता घेतात. हे सर्व संदेश प्राप्त करणे, त्यांना गाळणे आणि योग्य ग्राहकांपर्यंत पोहोचवणे ही ब्रोकरची जबाबदारी असते.

या कार्यपद्धतीमुळे MQTT अत्यंत लवचिक आणि विस्तारक्षमशेकडो किंवा हजारो व्यवस्थापित करण्यास कठीण असलेल्या पॉइंट-टू-पॉइंट कनेक्शन्सऐवजी, सर्वकाही ब्रोकरद्वारे नियंत्रित केले जाते, जो अंमलबजावणी आणि उपलब्ध संसाधनांनुसार काही उपकरणांपासून ते लाखो उपकरणांपर्यंत हाताळू शकतो.

आयओटीसाठी एमक्यूटीटीची प्रमुख तांत्रिक वैशिष्ट्ये

हलका आणि कार्यक्षम प्रोटोकॉल

आयओटीमध्ये एमक्यूटीटी (MQTT) इतके लोकप्रिय असण्यामागील मुख्य कारणांपैकी एक म्हणजे ते... हास्यास्पदपणे हलकेडिव्हाइसवर अंमलबजावणीसाठी खूप कमी कोड लागतो आणि खूप कमी संसाधने लागतात, त्यामुळे ते लहान मायक्रोकंट्रोलर्स, कमी किमतीचे सेन्सर्स किंवा बॅटरीवर चालणाऱ्या उपकरणांसाठी आदर्श ठरते.

MQTT नियंत्रण संदेशाच्या किमान आवृत्तीमध्ये खालील गोष्टी असू शकतात: फक्त दोन बाइट्सचा डेटाशिवाय, मेसेज हेडर खूप संक्षिप्त असल्यामुळे कम्युनिकेशन ओव्हरहेड कमी होतो. ही रचना खालील परिस्थितींसाठी अगदी योग्य आहे: लहान बँडविड्थ किंवा महागडे नेटवर्क्स (जसे की काही सेल्युलर नेटवर्क्स किंवा LPWANs), जिथे प्रत्येक बाइट महत्त्वाचा असतो.

HTTP सारख्या, त्याच्या जटिल विनंत्या आणि विस्तृत हेडर असलेल्या जड प्रोटोकॉलच्या तुलनेत, MQTT परवानगी देतो नेटवर्कचा वापर इष्टतम करण्यासाठीजेव्हा दर काही सेकंदांनी हजारो उपकरणे संवाद साधत असतात, तेव्हा हे अत्यंत महत्त्वाचे ठरते.

विषयांसह प्रकाशन/सदस्यता टेम्पलेट

MQTT हे या मॉडेलवर आधारित आहे विषयांवरील प्रकाशन/सदस्यताहे (UTF-8 मधील) मजकूर समूह आहेत जे माहितीला विविध स्तरांमध्ये संघटित करतात. उदाहरणार्थ, एका स्मार्ट होममध्ये आपल्याकडे खालील गोष्टी असू शकतात:

घर/दिवाणखाना/तापमान
घर/स्वयंपाकघर/धूम्रपान
घर/गॅरेज/दार

लिव्हिंग रूममधील तापमान सेन्सर त्याची वाचनं टॉपिकवर पाठवेल. घर/दिवाणखाना/तापमानतर एक मॉनिटरिंग ॲप्लिकेशन येणारे सर्व संदेश मिळवण्यासाठी त्याच टॉपिकची सदस्यता घेईल. अशा प्रकारे, नवीन डिव्हाइसेस किंवा डेटा ग्राहक जोडणे अगदी सोपे आहे. योग्य विषयांचा वापर कराविद्यमान पायाभूत सुविधांमध्ये बदल करण्याची गरज न भासता.

ही प्रणाली, जरी तंतोतंत क्लासिक मेसेज क्यू नसली तरी, क्यू-आधारित मॉडेल्सशी बरीच मिळतीजुळती आहे: डिव्हाइसेस मेसेज तयार करतात आणि ते एका मध्यवर्ती ठिकाणी (ब्रोकर) पाठवतात, आणि मग प्रक्रिया प्रणाली तो डेटा वापरतात. त्यांच्या गरजेनुसार. यामुळे सेन्सर्स न बदलता ग्राहकांची संख्या वाढवून प्रणालीचा विस्तार करणे अधिक सोपे होते.

सेवेची गुणवत्ता (QoS) आणि विश्वसनीयता

अनेक IoT उपकरणे याद्वारे जोडली जातात उच्च विलंब, कमी बँडविड्थ आणि मर्यादित विश्वसनीयता असलेले नेटवर्कजसे की विस्कळीत मोबाईल नेटवर्क्स किंवा गर्दीने भरलेले वायरलेस लिंक्स. अशा परिस्थितीत संदेशाची डिलिव्हरी सुनिश्चित करण्यासाठी MQTT मध्ये अनेक यंत्रणांचा समावेश असतो.

प्रोटोकॉलमध्ये तीन स्तरांची व्याख्या केली आहे सेवेची गुणवत्ता (QoS):

QoS 0 – “जास्तीत जास्त एकदाच”संदेश पुष्टीकरणाशिवाय फक्त एकदाच पाठवला जातो. ही सर्वात वेगवान आणि हलकी पद्धत आहे, परंतु काही संदेश गहाळ होऊ शकतात.
QoS 1 – “किमान एकदा”यामुळे संदेश पोहोचेल याची खात्री होते, जरी तो दोनदा पोहोचण्याची शक्यता असली तरी. संदेश पोहोचल्याची हमी देण्यासाठी पोचपावती प्रणालीचा वापर केला जातो.
QoS 2 – “नेमके एकदाच”ही सर्वात मजबूत पातळी आहे. ती हे सुनिश्चित करते की प्रत्येक संदेश एकदाच आणि फक्त एकदाच पोहोचवला जाईल, यासाठी एका विशिष्ट पद्धतीचा वापर केला जातो. चार-टप्प्यांचा हस्तांदोलनहे थोडे जड आहे, पण काही विशिष्ट संवेदनशील प्रकरणांमध्ये आवश्यक आहे.

या QoS स्तरांमुळे, MQTT ला अनुकूल बनवता येते. वेगवेगळ्या वापराच्या बाबीटेलिमेट्रीपासून, जिथे एखादा विशिष्ट डेटा गहाळ झाल्यास काहीही होत नाही, ते अशा गंभीर प्रणालींपर्यंत जिथे संदेशाची नक्कल होणे किंवा तो गहाळ होणे अस्वीकार्य असेल.

पुनर्जोडणी आणि अस्थिर नेटवर्कचे व्यवस्थापन

दुसरा फायदा हा आहे की MQTT ची रचना यासाठी केली आहे वारंवार कनेक्शन तुटण्याच्या वातावरणातया प्रोटोकॉलमध्ये अशी वैशिष्ट्ये आहेत जी डिव्हाइसला ब्रोकरशी पुन्हा कनेक्ट होण्यासाठी लागणारा वेळ कमी करतात, जे संशयास्पद गुणवत्तेच्या सेल्युलर किंवा वाय-फाय नेटवर्कवर आवश्यक आहे; सुधारणा करून सुरक्षित वायफाय कनेक्शन या क्षमतांना पूरक ठरू शकते.

याव्यतिरिक्त, ब्रोकर ठेवलेले संदेश, सत्राची स्थिती आणि उपकरणांना परवानगी देणारी इतर वैशिष्ट्ये व्यवस्थापित करू शकतो. संदर्भ न गमावता संवाद पुन्हा सुरू करा प्रत्येक वेळी नेटवर्क बंद होऊन परत चालू झाल्यावर.

सुरक्षा आणि एन्क्रिप्शन

आयओटीमध्ये (IoT) सुरक्षा ही ऐच्छिक बाब नाही. एमक्यूटीटीमध्ये (MQTT) यासाठी समर्थन समाविष्ट आहे. एन्क्रिप्शन आणि प्रमाणीकरण आधुनिक प्रोटोकॉलवर अवलंबून: चॅनल एन्क्रिप्ट करण्यासाठी TLS 1.3, क्लायंट प्रमाणपत्रांद्वारे प्रमाणीकरण, OAuth आणि व्यवसाय व क्लाउड वातावरणात सामान्य असलेल्या इतर तंत्रांचा वापर केला जाऊ शकतो.

यामुळे संदेश प्रवासात असताना एनक्रिप्ट केले जाऊ शकतात आणि लागू केले जाऊ शकतात. प्रवेश नियंत्रणे विशिष्ट विषयांवर कोण प्रकाशित करू शकते किंवा सदस्यत्व घेऊ शकते, तसेच माहितीची गोपनीयता आणि अखंडता या दोन्हींचे संरक्षण कसे करावे, याबद्दलची माहिती औद्योगिक, ऊर्जा किंवा आरोग्य क्षेत्रांमध्ये विशेषतः संबंधित आहे.

सर्व भाषांमध्ये आणि प्लॅटफॉर्मवर व्यापक समर्थन

MQTT मध्ये अनेक भाषांमध्ये ब्रोकर आणि क्लायंटची परिपक्व अंमलबजावणी (पायथन, सी, सी++, जावा, जावास्क्रिप्ट, गो, इत्यादी) आणि एका अत्यंत सक्रिय समुदायासह. यामुळे डेव्हलपर्सना नव्याने सुरुवात न करता, IoT डिव्हाइसेसना विद्यमान सिस्टीम्स, डेटाबेस, बिग डेटा टूल्स किंवा क्लाउड सर्व्हिसेससोबत सहजपणे इंटिग्रेट करणे सोपे होते.

ओपन सोर्स प्रोटोकॉल असल्याने चांगल्या प्रकारे तपासलेल्या लायब्ररीहे शिकायला तुलनेने सोपे आहे आणि सुसंगततेच्या समस्यांचा धोका कमी होतो, ज्यामुळे लहान प्रोटोटाइपपासून ते मोठ्या प्रमाणावरील उपयोजनांपर्यंतच्या प्रकल्पांसाठी हे अत्यंत आकर्षक ठरते.

आयओटी आर्किटेक्चरमध्ये एमक्यूटीटी ब्रोकरची भूमिका

दलाल आहे कोणत्याही MQTT-आधारित आर्किटेक्चरचा गाभाहा तो घटक आहे जो सर्व संदेश प्राप्त करतो, त्यावर प्रक्रिया करतो आणि संबंधित टॉपिक्सची सदस्यता घेतलेल्या क्लायंट्सना ते वितरित करतो.

त्याची मुख्य कार्ये आहेत:

माहिती मिळवा क्लायंट्सद्वारे (सेन्सर्स, गेटवेज, ॲप्लिकेशन्स, इत्यादी) प्रकाशित केलेले.
संदेश डीकोड करा आणि फिल्टर करा विषय, QoS पातळी किंवा सुरक्षा नियमांवर अवलंबून.
कोणते ग्राहक इच्छुक आहेत ते ठरवा प्रत्येक संदेशात (तुमच्या सदस्यत्वानुसार).
लक्ष्यित ग्राहकांपर्यंत संदेश प्रसारित कराQoS आणि अधिकृतता धोरणांचा आदर करणे.

ब्रोकर अंमलबजावणीचे अनेक प्रकार आहेत, दोन्ही ओपन सोर्स तसेच व्यावसायिकसर्वात प्रसिद्धांपैकी एक म्हणजे मॉस्किटो (Mosquitto), जे घरगुती वातावरणात, उत्पादकांकडे आणि अधिक गंभीर उपयोजनांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते, आणि जे तुलनेने सोप्या कॉन्फिगरेशनद्वारे काही ते हजारो क्लायंट्सचे व्यवस्थापन करण्यास अनुमती देते.

MQTT चा प्रत्यक्ष वापर: Arduino, ESP8266 आणि स्थानिक नेटवर्क्स

अनेक घरगुती किंवा अर्ध-व्यावसायिक IoT प्रकल्पांमध्ये, एका सामान्य परिस्थितीत खालील बाबींचा समावेश असतो: रास्पबेरी पाय किंवा पीसीवर चालणारा एमक्यूटीटी ब्रोकर स्थानिक नेटवर्कमध्ये, आणि विविध उपकरणे जसे की Arduino IoT Cloud Remote अॅपसह Arduino किंवा क्लायंट म्हणून जोडलेले ESP8266.

उदाहरणार्थ, तुमच्याकडे DHT22 तापमान सेन्सर असलेला एक Arduino असू शकतो, जो ठराविक कालावधीनंतर एखाद्या टॉपिकवर रीडिंग पाठवत असेल. घर/दिवाणखाना/तापमानदरम्यान, दुसरे अर्डुइनो किंवा मोबाइल ॲप रिअल-टाइममध्ये तापमान दाखवण्यासाठी त्याच टॉपिकला सबस्क्राइब करते. या प्रकरणात, ब्रोकर, म्हणजेच मॉस्किटो, पहिल्या अर्डुइनोकडून संदेश प्राप्त करून ते दुसऱ्या अर्डुइनोला पोहोचवण्याची जबाबदारी घेतो; यासाठी त्यांना एकमेकांना ओळखण्याची किंवा थेट कनेक्शन व्यवस्थापित करण्याची आवश्यकता नसते.

या वास्तुरचनेचा एक मोठा फायदा आहे: हे जवळजवळ सहजपणे वाढवता येते.आधीपासूनच स्थापित केलेल्या उपकरणांच्या कार्यपद्धतीत बदल न करता, तुम्ही अधिक सेन्सर्स, अधिक डेटा कन्झ्युमर्स जोडू शकता आणि त्यांना डेटाबेस, मशीन लर्निंग सिस्टीम्स किंवा व्हिज्युअलायझेशन डॅशबोर्डशी कनेक्ट करू शकता. तुम्हाला फक्त टॉपिक्स आणि सबस्क्रिप्शन्ससोबत प्रयोग करण्याची गरज आहे.

फक्त HTTP च नाही, तर MQTT का?

एक अतिशय सामान्य प्रश्न असा आहे की, जेव्हा वरवर पाहता सर्व काही एका साध्या पद्धतीने सोडवता येते, तेव्हा MQTT वापरणे खरोखरच फायद्याचे आहे का. थेट HTTP विनंत्या ESP8266 किंवा तत्सम उपकरणाला, राउटरवर एक पोर्ट उघडून आणि बस्स, किंवा अगदी याच्या मदतीने अँड्रॉइडवर वेबसॉकेट्स.

याचे उत्तर असे आहे की, तांत्रिकदृष्ट्या शक्य असले तरी, MQTT चे अनेक महत्त्वाचे फायदे आहेत:

कमी सरासरी विलंब आणि कमी ओव्हरहेड वारंवार होणाऱ्या संवादांमध्ये, विशेषतः दर काही सेकंदांनी पाठवल्या जाणाऱ्या लहान संदेशांच्या बाबतीत.
नेटिव्ह पब/सबमोबाईल फोनला प्रत्येक डिव्हाइसशी थेट संवाद साधण्याची गरज नसते; त्याला फक्त ब्रोकरशी संवाद साधण्याची गरज असते.
केंद्रीकृत सुरक्षा आणि प्रमाणीकरण व्यवस्थापन प्रत्येक डिव्हाइसवर लॉजिकची प्रतिकृती तयार करण्याऐवजी, ब्रोकरवर.
स्केलिंगची सुलभताजर उद्या तुम्ही ५ वरून ५०० डिव्हाइसेसवर गेलात, तर तुम्हाला ५०० पोर्ट्स उघडण्याची किंवा संपूर्ण टोपोलॉजी पुन्हा डिझाइन करण्याची गरज नाही.
पुनर्जोडणी आणि QoS साठी नेटिव्ह सपोर्ट अस्थिर नेटवर्क्सबद्दल विचार करणे, जी सुविधा HTTP मूळतः देत नाही.

सामान्य परिस्थितीत, तुमचे मोबाइल ॲप MQTT ब्रोकरशी (LAN मध्ये पोर्ट फॉरवर्डिंग वापरून किंवा क्लाउड ब्रोकरशी) कनेक्ट होईल, आणि एका कंट्रोल टॉपिकवर एक मेसेज पब्लिश करेल (उदाहरणार्थ घर/दिवाणखाना/प्रकाश/सेट), आणि त्या टॉपिकला सबस्क्राईब केलेल्या ESP8266 ला ती कमांड जवळजवळ तात्काळ मिळेल. तुम्हाला फक्त ब्रोकरची माहिती देणे आवश्यक आहे.नेटवर्कवरील प्रत्येक डिव्हाइस नाही.

io.adafruit.com सारख्या सेवा आणि त्यांच्या सक्रियतेच्या अंतरांबद्दल (मोफत आवृत्तीमध्ये दर १५ मिनिटांनी, सशुल्क आवृत्तीमध्ये दर ५ सेकंदांनी), हे आहे विशिष्ट सेवेच्या मर्यादासमस्या स्वतः MQTT प्रोटोकॉलमध्ये नाही. प्रोटोकॉलमुळे खूप कमी विलंब (latency) होतो; समस्या ही आहे की प्रोव्हायडर वापराच्या वारंवारतेवर मर्यादा घालतो.

वेबआरटीसी आणि एसडीके वापरून व्हिडिओ कॉल्स आणि रिअल-टाइम स्ट्रीमिंग

MQTT गेटवे: सेन्सर्स आणि क्लाउड यांच्यातील दुवा

MQTT गेटवे म्हणजे काय?

तथाकथित “MQTT गेटवे” किंवा MQTT गेटवे हा मुळात एक सेन्सर्स किंवा स्थानिक उपकरणे आणि IoT प्लॅटफॉर्म किंवा MQTT ब्रोकर यांच्यामधील मध्यस्थ उपकरणत्याचे मुख्य कार्य वेगवेगळ्या प्रोटोकॉलमध्ये (उदा. ब्लूटूथ, वायर्ड सेन्सर्स, मॉडबस, इत्यादी) डेटा गोळा करणे, त्याला MQTT मध्ये रूपांतरित करणे आणि क्लाउडवर किंवा केंद्रीय ब्रोकरकडे पाठवणे हे आहे.

बऱ्याच प्रकरणांमध्ये, MQTT गेटवेची अंमलबजावणी याप्रमाणे केली जाते विशिष्ट सॉफ्टवेअरसह इथरनेट गेटवे जे MQTT क्लायंट म्हणून काम करते. या गेटवेमध्ये रेडिओ इंटरफेस, औद्योगिक इनपुट आणि आउटपुट किंवा फील्डबस कनेक्टिव्हिटी असू शकते आणि त्या सर्वांना एकत्रित करण्यासाठी MQTT भाषेत रूपांतरित करण्याची जबाबदारी त्याची असते.

MQTT गेटवेचे फायदे (ब्लूटूथ MQTT सह)

MQTT-आधारित गेटवे, विशेषतः ज्यांमध्ये ब्लूटूथ समाविष्ट असते, ते अनेक मनोरंजक फायदे देतात:

अतिशय हलके संदेशत्यामुळे अनेक सेन्सर एकाच वेळी डेटा पाठवत असले तरीही संवाद कार्यक्षम बनतो.
द्विमार्गी संदेशनते केवळ अपलिंक टेलिमेट्रीच नव्हे, तर क्लाउड-टू-डिव्हाइस आणि डिव्हाइस-टू-क्लाउड या दोन्ही प्रकारच्या संवादाला परवानगी देतात.
विश्वसनीय वितरण QoS स्तरांद्वारे समर्थित, हे सुनिश्चित करते की संदेश कॉन्फिगर केलेल्या हमी स्तरानुसार पोहोचतील.
अंगभूत सुरक्षागेटवे सामान्यतः TLS एन्क्रिप्शन आणि प्रमाणपत्र प्रमाणीकरणास समर्थन देतात, त्यामुळे गेटवेमधून जाणारा डेटा सुरक्षितपणे क्लाउडमध्ये पोहोचतो.

च्या बाबतीत ए MQTT ब्लूटूथ गेटवेहे डिव्हाइस रेंजमधील सर्व BLE सेन्सर्सना स्कॅन करून शोधते, त्यांच्याशी संवाद व्यवस्थापित करते आणि MQTT ब्रोकरकडे डेटा ट्रान्समिशन केंद्रीकृत करते. IoT प्लॅटफॉर्मच्या दृष्टिकोनातून, हे सर्व ब्लूटूथ सेन्सर्स "MQTT मध्ये संवाद साधतात," जरी ते प्रत्यक्षात गेटवेद्वारे संवाद साधत असले तरी.

MQTT गेटवे कसे काम करते आणि ते कसे कॉन्फिगर करावे

सर्वसाधारणपणे, MQTT गेटवेची सामान्य कार्यप्रणाली खालीलप्रमाणे असते:

त्याच्या मर्यादेतील सेन्सर आणि उपकरणे स्कॅन करा आणि शोधा (उदा., ब्लूटूथ किंवा वायर्ड नेटवर्कद्वारे).
डेटा गोळा करा त्या सेन्सरमधून संबंधित प्रोटोकॉलद्वारे.
त्या डेटाचे MQTT फॉरमॅटमध्ये भाषांतर करा (योग्य टॉपिक्स आणि पेलोड्स परिभाषित करून).
ब्रोकरवर डेटा प्रकाशित करा किंवा निवडलेल्या IoT प्लॅटफॉर्मवर.

फिजिकल गेटवेच्या कॉन्फिगरेशनमध्ये सर्वप्रथम खालील गोष्टींचा समावेश असतो: हार्डवेअर असेंब्लीनेटवर्कवर अद्वितीय ओळख सुनिश्चित करण्यासाठी योग्य केबलिंग, सेन्सर कनेक्शन्स आणि रेडिओ मॉड्यूल्समधील विलगीकरण, तसेच पोर्ट, MAC ॲड्रेस आणि स्टॅटिक IP ची निवड.

पुढे, तुम्ही ते मॉड्यूल निवडा जे MQTT क्लायंट चालवेल, उदाहरणार्थ:

अर्डुइनो + W5100 इथरनेट मॉड्यूल.
ESP8266 मॉड्यूल वायफाय कनेक्टिव्हिटीसह.

फर्मवेअर परिभाषित करते प्रकाशन आणि सदस्यता विषयउदाहरणार्थ, यासारखा उपसर्ग MY_MQTT_PUBLISH_TOPIC_PREFIX/FROM_NODE_ID/SENSOR_ID विषय निर्माण करू शकतात जसे की mygateway1-out/2/1/1/0/49तर सेन्सर्सना कमांड पाठवण्यासाठी सबस्क्रिप्शन प्रीफिक्सचा वापर केला जाईल जसे की MY_MQTT_SUBSCRIBE_TOPIC_PREFIXया प्रकारच्या विषयांना जन्म देणे mygateway1-in/2/1/1/0/49.

एकदा कॉन्फिगर केल्यावर, MQTT गेटवेची Mosquitto सारख्या सुप्रसिद्ध ब्रोकरवर चाचणी घेण्याची अत्यंत शिफारस केली जाते, संदेश योग्यरित्या प्राप्त झाले आहेत याची पडताळणी करा.ते अपेक्षित विषयांमध्ये प्रकाशित केले जातात आणि सदस्यत्व घेतलेल्या उपकरणांना त्यांना जे मिळायला हवे ते मिळते.

केंद्रीय सर्व्हरशी जोडणारा दुवा म्हणून MQTT गेटवे

जेव्हा तुम्ही अनेक भौतिक ठिकाणी MQTT उपकरणे तैनात करता, तेव्हा तुम्हाला सामान्यतः गरज असते तो सर्व डेटा एका सामायिक सर्व्हरवर एकत्रित करा. किंवा केंद्रीकृत क्लाउड प्लॅटफॉर्मवर. येथेच MQTT गेटवे एका सेतूच्या रूपात आपली उपयुक्तता सिद्ध करतो.

ज्या प्रत्येक ठिकाणी IoT उपकरणे आहेत, तिथे एक MQTT गेटवे स्थापित करण्याची कल्पना आहे. प्रत्येक गेटवे त्याच्या स्थानिक परिसरातून माहिती गोळा करतो, ते जोडा आणि पुढे पाठवा MQTT वापरून एका केंद्रीय सर्व्हरवर (किंवा क्लाउड ब्रोकरवर). यामुळे तुम्ही स्थानिक नियंत्रण न गमावता आणि अनुकूलित नेटवर्क वापरासह सर्व डेटाचे जागतिक दृश्य मिळवू शकता.

याव्यतिरिक्त, हे गेटवे हे करू शकतात स्वतःच्या प्रमाणपत्रांसह सुरक्षित कराTLS एन्क्रिप्शन आणि ऑथेंटिकेशन यंत्रणा गेटवेच्या 'मागे' असलेल्या सेन्सर्स आणि IoT एजचे संरक्षण करतात. तसेच, त्या स्थानिक पातळीवर माहिती साठवू शकतात, जवळपासच्या उपकरणांचे व्यवस्थापन करण्यासाठी युझर इंटरफेसमध्ये बदल करू शकतात आणि आवश्यकतेनुसार इतर औद्योगिक प्रोटोकॉलशी सुसंगतता जोडू शकतात.

क्लाउड प्लॅटफॉर्म आणि इतर प्रोटोकॉलसह MQTT ची सुसंगतता

MQTT ची सर्वात मोठी ताकद ही आहे की ते बहुतांश प्रमुख क्लाउड IoT प्लॅटफॉर्मशी सुसंगतअनेक औद्योगिक MQTT गेटवे मानक म्हणून खालील गोष्टींसह कार्य करतात:

अझ्युर आयओटी.
Google क्लाउड IoT.
AWS IoT.
IBM वॉटसन IoT.

गेटवे सेन्सरकडून मिळालेल्या डेटाचे विश्लेषण करतो आणि ते त्यांना MQTT फॉरमॅटमध्ये प्लॅटफॉर्मवर प्रसारित करते.वापरकर्त्यांना कोणत्याही वेळी माहिती पाहण्यासाठी किंवा त्यावर प्रक्रिया करण्यासाठी फक्त संबंधित विषयांची सदस्यता घेणे आवश्यक आहे.

शिवाय, यापैकी अनेक कॅटवॉक म्हणून काम करू शकतात प्रोटोकॉल कन्व्हर्टरModbus TCP सारख्या नेटवर्क्सना MQTT सोबत एकत्रित करून, आणि उपकरणांच्या गटांचे व्यवस्थापन करण्यासाठी रिमोट वेब पॅनेल उपलब्ध करून देऊन, MQTT हे हायब्रीड आर्किटेक्चरचा एक मध्यवर्ती घटक बनते, जिथे जुन्या सिस्टीम्स नवीन IoT सोल्यूशन्ससोबत सहअस्तित्वात असतात.

MQTT आणि IoT चे वास्तविक जगातील उपयोग

औद्योगिक वातावरण आणि टेलिमेट्री

औद्योगिक जगात, MQTT आधीच एक टेलिमेट्री डेटा प्रसारित करण्यासाठी वस्तुतः मानक कारखाने, खाणकाम, तेल आणि वायू प्रकल्प किंवा कृषी-खाद्य कंपन्यांमध्ये वितरित केलेल्या सेन्सर आणि उपकरणांमधून.

कंपन्या तापमान, दाब, प्रवाह, कंपन आणि ऊर्जा वापर यांसारख्या मापदंडांचे मोजमाप करणारे अनेक सेन्सर्स बसवतात. हा डेटा MQTT द्वारे विश्लेषण प्रणालींना पाठवला जातो, ज्या... ते विसंगती, कल आणि सुधारणेच्या संधी शोधून काढतात. कार्यप्रणालीमध्ये. यामुळे, प्रक्रिया अधिक कार्यक्षम करता येतात, संभाव्य अपयशांचा अंदाज घेता येतो आणि अनियोजित डाउनटाइम कमी करता येतो.

कमी-शक्तीचे विस्तृत क्षेत्र नेटवर्क (LPWANs)

एलपीवॅन (लो पॉवर वाइड एरिया नेटवर्क) नेटवर्क्सची रचना खालीलप्रमाणे केली आहे: अत्यंत कमी ऊर्जा वापरणारी उपकरणे जी लहान संदेश लांब अंतरावर पाठवतातसामान्यतः, जास्त विलंब आणि मर्यादित बँडविड्थ असलेली नेटवर्क्स समस्या निर्माण करतात. MQTT या वातावरणासाठी अगदी योग्य आहे, कारण त्याचे संदेश वजनाने हलके असतात, ते सेवेची गुणवत्ता (क्वालिटी ऑफ सर्व्हिस) जपते आणि अविश्वसनीय नेटवर्क्सशी जुळवून घेते.

ज्या कंपन्या सेन्सर डेटा क्लाउड सोल्यूशन्सवर पाठवण्यासाठी LPWAN वापरतात, त्यांच्यामध्ये MQTT सक्षम करते मोठ्या प्रमाणात संदेश प्रसारित करा नेटवर्कवर ताण न येऊ देता आणि शक्यतोवर, डेटा विश्लेषण आणि देखरेख प्रणालींपर्यंत पोहोचेल याची खात्री करणे.

सामाजिक नेटवर्क आणि सामूहिक संदेशन

पारंपरिक औद्योगिक वातावरणाबाहेर MQTT च्या वापराचे एक लक्षणीय उदाहरण म्हणजे... फेसबुकजिथे मोठ्या प्रमाणातील संदेशांचे रिअल-टाइममध्ये व्यवस्थापन करण्यासाठी प्राथमिक कम्युनिकेशन प्रोटोकॉल म्हणून त्याचा वापर केला जातो. इन्स्टाग्रामसारख्या प्लॅटफॉर्मवर संदेश पाठवण्यासाठीही त्याची भूमिका असते.

एवढ्या मोठ्या कंपनीची MQTT वर बाजी लागणे, ही वस्तुस्थिती या कल्पनेला बळकटी देते की ती एक उच्च समवर्ती परिस्थितींसाठी योग्य असा मजबूत, विस्तारक्षम प्रोटोकॉल.केवळ लहान IoT प्रकल्पांसाठीच नाही.

स्मार्ट घरे आणि गृह स्वयंचलन

घरगुती क्षेत्रात, MQTT हे एक बनले आहे स्मार्ट घरे स्वयंचलित करण्यासाठी आवडते प्रोटोकॉलते Azure किंवा IBM Watson सारख्या क्लाउड प्लॅटफॉर्म्स तसेच स्थानिक ऑटोमेशन सिस्टीम्ससोबत सहजतेने एकीकृत होते.

MQTT द्वारे तुम्ही निरीक्षण करू शकता घरातील ऊर्जा वापरप्रकाशयोजना नियंत्रित करणे, तापमान किंवा हवेच्या गुणवत्तेचे रिअल-टाइममध्ये निरीक्षण करणे, आणि अनेक उपकरणांमध्ये (थर्मोस्टॅट्स, पडदे, सिंचन प्रणाली, इत्यादी) समन्वय साधणे, ज्यामध्ये खालील उपकरणांचा समावेश आहे: झिओमी वेलाप्रत्येक डिव्हाइसला इतरांशी थेट संवाद साधण्याची गरज न पडता. उदाहरणार्थ, एक MQTT ब्लूटूथ गेटवे घरातील सर्व BLE सेन्सर्सना केंद्रीकृत करून त्यांना एकाच ब्रोकरशी जोडू शकतो.

ऑटोमोटिव्ह विभाग

वाहन उद्योगातील डिजिटल परिवर्तनामध्ये वाहने, उत्पादन प्रक्रिया आणि व्यवस्थापन प्रणाली यांना जोडणे समाविष्ट आहे. यासाठी MQTT चा वापर केला जातो. क्लाउड आणि वाहन यांच्यातील विश्वसनीय संदेशवहन चॅनलटेलिमेट्री डेटा, रिमोट डायग्नोस्टिक्स आणि पॅरामीटर अपडेट्स पाठवण्याची परवानगी देते.

बदलत्या मोबाईल कनेक्टिव्हिटीमध्येही जवळपास रिअल-टाइममध्ये संवाद साधण्याच्या या क्षमतेमुळे, MQTT हा वाहन उत्पादक आणि सेवा प्रदात्यांसाठी एक अतिशय आकर्षक पर्याय ठरतो.

वाहतूक आणि रसद

वाहतूक आणि लॉजिस्टिक्समध्ये, क्षमता वाहनांचा ताफा आणि गतिमान मालाचा मागोवा घ्या हे महत्त्वाचे आहे. कंटेनरचे स्थान, मालाची स्थिती, दरवाजा उघडण्याच्या घटना किंवा कंटेनरमधील पर्यावरणीय परिस्थिती यासंबंधी डेटा पाठवण्यासाठी MQTT चा वापर केला जातो.

लाइटवेट मेसेजिंग आणि ब्रोकर-आधारित आर्किटेक्चरचा वापर करून, हे शक्य आहे मोठ्या फ्लीटचे रिअल-टाइममध्ये निरीक्षण करा कमी विलंबासह आणि कनेक्शनसाठी वापरल्या जाणाऱ्या मोबाइल किंवा सॅटेलाइट नेटवर्कवर अतिरिक्त भार न टाकता.

स्केलेबल आर्किटेक्चर आणि हार्डवेअर व सॉफ्टवेअरमधील विलगन

आयओटी (IoT) प्रकल्पात एमक्यूटीटी (MQTT) वापरण्याचा एक मोठा फायदा हा आहे की त्यामुळे परवानगी मिळते हार्डवेअर लेयरला सॉफ्टवेअर लेयरपासून स्पष्टपणे वेगळे करासेन्सर्स आणि डिव्हाइसेस फक्त ब्रोकरला डेटा पाठवणे आणि विशिष्ट टॉपिक्सकडून कमांड्स स्वीकारणे एवढेच करतात; त्यानंतर होणाऱ्या सर्व गोष्टी (स्टोरेज, विश्लेषण, व्हिज्युअलायझेशन) स्वतंत्रपणे विकसित होऊ शकतात.

हा दृष्टिकोन अनेकदा याची आठवण करून देतो मायक्रो सर्व्हिसेस पॅटर्नजिथे प्रत्येक घटक एकच काम करतो आणि ते उत्तम प्रकारे करतो. आमच्या बाबतीत, हार्डवेअर उपकरण मोजमाप करण्यावर आणि प्रकाशित करण्यावर लक्ष केंद्रित करते; इतर सेवा प्रक्रिया करणे, साठवणे, दृश्यांकन करणे किंवा कृत्रिम बुद्धिमत्ता लागू करणे हाताळतात, आणि यासाठी सेन्सरला त्यांच्याबद्दल काहीही 'माहित' असण्याची गरज नसते.

या विलगतेमुळे, जर उद्या तुम्ही रास्पबेरी पायवरील एका साध्या व्हिज्युअलायझेशन वेबसाइटवरून दुसऱ्या वेबसाइटवर जाण्याचा निर्णय घेतला तर... बिग डेटा आणि मशीन लर्निंगची गुंतागुंतीची प्रणाली क्लाउडमध्ये, तुम्हाला सेन्सर्सना हात लावण्याची गरज नाही. ते ब्रोकरला डेटा पाठवत राहतील आणि तुम्हाला फक्त विद्यमान टॉपिक्सची सदस्यता घेणाऱ्या नवीन ग्राहकांना जोडण्याची आवश्यकता असेल.