MQTT について:軽量 IoT メッセージング プロトコルの仕組み

IoT の世界では、リモート デバイスにデータを送信するセンサーの機能は、軽量で低帯域幅のパブリッシュ/サブスクライブ プロトコルである MQTT によって強化されることがよくあります。パブリッシャー、サブスクライバー、ブローカーの用語に馴染みがない場合は、このガイドで、メッセージがどのように移動するか、MQTT が効率的である理由、およびリアルタイムで実験する方法を説明します。

MQTT とは

MQTT (メッセージ キュー テレメトリ トランスポート) は、デバイスがインターネットまたはローカル ネットワーク上で情報を交換できるようにする一連のルールです。低電力で帯域幅が制限された環境向けに設計された MQTT は、小さなメッセージとイベント駆動型のアプローチを使用し、デバイスが新しい情報を共有または受信する必要がある場合にのみデータを送信します。

各デバイスはパブリッシャーとして機能できます。 （データの送信） と加入者 (データを受信中)。多くのプロトコルとは異なり、MQTT はデバイス間でメッセージを直接ルーティングしません。代わりに、 すべての通信はブローカーと呼ばれる中央エンティティを経由します。 .

MQTT ブローカーとクライアント

クライアントは、パブリッシュ、サブスクライブ、またはその両方のいずれであっても、ブローカーとのみ通信します。ブローカーを国境の税関職員と考えてください。ブローカーは、到着するすべての荷物を受け取り、正しい目的地に送ります。この分離により、ネットワークの拡張性が維持され、デバイスの設計が簡素化されます。

人気のあるブローカーには次のようなものがあります。

• 蚊 – Windows、Linux、または macOS 上でローカルに実行される無料のオープンソース ブローカー
• EMQX – 高度なクラスタリング機能を備えたオープンソース ブローカー。
• HiveMQ Cloud などのホスト型オプション および CloudMQTT マネージド型のクラウドベースのブローカーを提供する

MQTT の仕組み

ブローカーは、あらゆる MQTT 操作の中心に位置します。パブリッシャーは特定のトピックに関するメッセージをブローカーに送信します。 。トピックはスラッシュで区切られた階層文字列です (例:factory/line1/temperature) ）。そのトピックをサブスクライブするクライアントのみがメッセージを受信します。

このトピックベースのルーティングは次のことを意味します。

• パブリッシャーは、重複することなく 1 つのメッセージを複数のサブスクライバーに送信できます。
• 購読者は、さまざまなパブリッシャーからの複数のトピックを同時に聞くことができます。
• 購読を解除したクライアントは無関係なデータを受信することがないため、帯域幅が節約されます。

具体的な例

温度センサーと圧力センサーを備えた工場現場を考えてみましょう。両方のセンサーが別個のトピックに公開します。

• 温度トピック:factory/line1/temperature – ペイロード:25.3 ℃
• プレッシャートピック:factory/line1/pressure – ペイロード:18.7 サイ

Subscriber1 は温度のみに関心があり、最初のペイロードを受信します。プレッシャーに重点を置いた Subscriber2 が 2 番目のメッセージを受け取ります。ブローカーはルーティングを自動的に処理します。

一般的な公開コマンド

ローカル Mosquitto ブローカーでは、コマンド ライン経由でメッセージを公開できます。

mosquitto_pub -h localhost -t retain/topic -m "Take a hike"

ここ:

• -h localhost – ブローカーのアドレス。
• -t retain/topic – トピック名。
• -m "Take a hike" – サブスクライブされたクライアントが受信するペイロード。

MQTT Explorer などのグラフィカル クライアント および MQTTX 公開と購読のためのユーザーフレンドリーなインターフェースを提供し、初心者でも簡単に実験できるようにします。

まとめ

ブローカーとトピックを活用した MQTT のパブリッシュ/サブスクライブ モデルは、IoT デバイスが通信するためのシンプル、効率的、スケーラブルな方法を提供します。これらの中心的な概念を習得すると、製造業、スマート ホームなどの分野にわたる強力なアプリケーションが可能になります。