MQTT Client (Message Queue Telemetry Transport)
Podporované typy a verzie zariadení
Konfigurácia komunikačnej linky
Parametre protokolu linky
Konfigurácia komunikačnej stanice
Konfigurácia meraných bodov
Literatúra
Revízie dokumentu
Protokol je implementáciou štandardu MQTT 3.1.1 (október 2014). MQTT protokol je klient/server protokol typu subscribe/publish. Je jednoduchý, má malú réžiu a je ľahko implementovateľný. Používa sa na komunikáciu M2M (Machine to Machine) a v kontexte IoT (Internet of Things).
D2000 KOM implementuje klientskú časť protokolu. Protokol je implementovaný na TCP/IP linke.
Pre prenos LoRaWAN dát v rámci MQTT protokolu pozri popis protokolu LoRaWan.
Každá PUBLISH správa obsahuje tému (Topic), samotné dáta (Payload) a úroveň potvrdzovania (QoS). PUBLISH správy môže odosielať klient aj server. Klient na začiatku komunikácie použije správu SUBSCRIBE na oznámenie, o aké témy (parameter protokolu Topic Filter) má záujem.
Protokol definuje tieto úrovne potvrdzovania PUBLISH správ - QoS (Quality of Service):
QoS_0 - správa PUBLISH nie je potvrdzovaná, môže dôjsť ku strate
QoS_1 - správa PUBLISH je druhou stranou potvrdzovaná PUBACK, môže dôjsť k duplicite
QoS_2 - správa PUBLISH je druhou stranou potvrdzovaná PUBREC, tá je spätne potvrdzovaná správou PUBREL a tá finálne správou PUBCOMP
Úroveň potvrdzovania správ posielaných procesom D2000 KOM definuje parameter protokolu Publish QoS. D2000 KOM proces považuje zápis výstupného meraného bodu za úspešne ukončený v závislosti od QoS:
QoS_0 - po úspešnom odoslaní dát cez TCP spojenie
QoS_1 - po prijatí PUBACK
QoS_2 - po prijatí PUBCOMP
Komunikácia MQTT sa začína správou CONNECT, ktorú pošle klient (D2000 KOM). Správa obsahuje prihlasovacie meno (User Name), heslo (Password) a ďalšie parametre, z ktorých sa dá nastaviť Clean Session Flag a Client ID (parameter Will Flag sa nevyužíva, podobne ako Will QoS a Will Retain, parameter Keep Alive je nastavený na 0). Server odpovedá správou CONNACK s návratovým kódom, ktorý obsahuje informáciu o úspešnosti pripojenia.
Následne klient pošle správu SUBSCRIBE s filtrom tém (parameter Topic Filter), o ktoré má záujem a požadovanou maximálnou úrovňou potvrdzovania (parameter Subscribe QoS).
Server odpovedá návratovým kódom, ktorý obsahuje informáciu o úspešnosti a maximálny QoS, ktorý bol pre požadované témy pridelený.
Nasleduje bežná komunikácia, počas ktorej klient aj server posielajú PUBLISH správy (klient s ľubovoľnou témou, server s témami zodpovedajúcimi filtru tém prijatej SUBSCRIBE správy) a podľa hodnoty parametra QoS prijatých správ PUBLISH ich potvrdzujú.
Pokiaľ server nepošle žiadnu správu dlhšie ako Ping Interval sekúnd, klient pošle PING request správu, na ktorú server musí odpovedať PING response správou (do času špecifikovaného parametrom Reply Timeout).
Pokiaľ dôjde k zmene parametrov na linke, spojenie je zavreté a znovu vytvorené.
Komunikácia bola otestovaná voči MQTT serveru www.TheThings.network.
Kategória komunikačnej linky: TCP/IP-TCP.
Host: IP adresa MQTT servera (prípadne redundantné adresy oddelené čiarkou alebo bodkočiarkou).
Port: číslo portu je štandardne 1883 alebo 8883 pre kryptovanú SSL/TLS variantu.
Číslo linky: nepoužité, nastavte hodnotu 0.
Pozn: Štandardný port pre MQTT protokol je 1883 resp. 8883 pre SSL/TLS verziu. D2000 KOM neobsahuje implementáciu SSL/TLS varianty protokolu, ale je možné ju nakonfigurovať s použitím utility stunnel http://www.stunnel.org pracujúcej v klientskom móde (client = yes). Stunnel bežiaci na rovnakom počítači ako D2000 KOM by mal počúvať na lokálnom porte 1883 a po pripojení sa D2000 KOM procesu na tento port by mal komunikáciu zakryptovať pomocou SLL/TLS a poslať na cieľový MQTT server (typicky na port 8883).
Dialóg konfigurácia linky - záložka Parametre protokolu.
Ovplyvňujú niektoré voliteľné parametre protokolu. Môžu byť zadané nasledovné parametre protokolu linky:
Tab. č. 1
Parameter | Popis | Jednotka / rozmer | Náhradná hodnota |
|---|---|---|---|
Full Debug | Zapnutie podrobných výpisov o posielaní a prijímaní hodnôt. | YES/NO | NO |
User Name | Užívateľské meno použité v správe CONNECT na pripojenie sa k MQTT serveru. | - |
|
Password | Heslo použité v správe CONNECT na pripojenie sa k MQTT serveru. | - |
|
Topic Filter | Meno jednej témy alebo filter pre viacero tém posielaný v rámci SUBSCRIBE správy. Filtrom špecifikuje MQTT klient témy, v rámci ktorých chce prijímať správy. | - | # |
Subscribe QoS | Požadovaná maximálna úroveň potvrdzovania (QoS) posielaná v rámci SUBSCRIBE správy. | QoS_0 | QoS_1 |
Client ID | Unikátny identifikátor klienta (Client Identifier) posielaný v rámci CONNECT správy. | - |
|
Clean Session Flag | Parameter Clean Session Flag správy CONNECT. Hodnota No znamená, že server použije aktuálny stav session (spojenia) - napr. po rozpade a znovuobnovení TCP spojenia. Znamená to, že sú zaslané všetky nepotvrdené PUBLISH správy s QoS_1 a QoS_2 (a voliteľne aj QoS_0 v závislosti na implementácii). | YES/NO | NO |
Publish QoS | Úroveň potvrdzovania (QoS) použitá pri posielaní PUBLISH správ procesom D2000 KOM. | QoS_0 | QoS_0 |
Ping Interval | Pokiaľ MQTT server neposlal za špecifikovaný časový interval žiadnu správu, D2000 KOM proces pošle výzvu PING request a očakáva odpoveď PING response (do času Reply Timeout). | sec | 60 |
Reply Timeout | Pokiaľ do požadovaného času MQTT server neodpovie na správy SUBSCRIBE, UNSUBSCRIBE a PING request, prípadne sa nepodarí načítať ľubovoľnú správu (a je načítaná iba jej časť), D2000 KOM proces vyhlási chybu, zavrie spojenie a znovu ho otvorí. Hodnota 0 vypína časový limit. | sec | 20 |
Wait Timeout | Timeout čakanie pri jednom čítaní z TCP spojenia. D2000 KOM opakuje čítanie spontánnych dát Max. Wait Retry krát a pokiaľ nenačíta žiadne dáta, je vyhlásený timeout a čítanie je ukončené (a môže nasledovať ďalšie čítanie alebo prípadne zápis). Zmenšením parametrov Wait Timeout a Max. Wait Retry je možné dosiahnuť rýchlejšiu odozvu D2000 KOM procesu na zápis na úkor vyššej záťaže CPU, pokiaľ MQTT server nemá žiadne dáta. | sec | 0.100 |
Max. Wait Retry | Počet opakovaní čítania z TCP spojenia. Pozri popis parametra Wait Timeout. | - | 3 |
Komunikačný protokol "MQTT Client Protocol".
Adresa stanice: adresa stanice je konkrétna téma (Topic) alebo znak # reprezentujúci všetky témy. Pokiaľ je na linke stanica s adresou #, všetky správy sú smerované na jej merané body. V opačnom prípade je hľadaná stanica s adresou zodpovedajúcou poľu Topic v správe PUBLISH prijatej od MQTT servera.
Pozn: v adrese stanice zatiaľ nie sú podporené znaky masky "+" v zmysle parametra Topic Filter.Parametre pollingu na záložke Časové parametre - odporúčaná je hodnota Delay=0.
Možné typy hodnôt meraných bodov: Ci, Co, TxtI, TxtO.
Typ bodu | Adresa | Popis |
|---|---|---|
Body pre čítanie dát poslaných MQTT serverom správou PUBLISH. | ||
TxtI | IN_TOPIC | Téma (Topic) prijatej správy PUBLISH. |
TxtI | IN_DATA | Dáta (Payload) prijatej správy PUBLISH. |
Ci | IN_ID | Identifikátor paketu (Packet Identifier) správy PUBLISH, ktorý závisí od úrovne potvrdzovania (QoS). |
Bod pre potvrdenie prijatia dát MQTT serveru. | ||
Co | ACK_ID | Ak je definovaný výstupný meraný bod s adresou ACK_ID, D2000 KOM očakáva potvrdenie spracovania každej správy zápisom kópie hodnoty bodu IN_ID. Až následne nastaví do bodov IN_TOPIC, IN_DATA a IN_ID (v tomto poradí) hodnoty z ďalšej prijatej PUBLISH správy (ak bola medzitým prijatá). |
Body pre posielanie hodnôt MQTT serveru správou PUBLISH. | ||
TxtO | OUT_TOPIC | Téma (Topic) v rámci posielanej správy PUBLISH. |
TxtO | OUT_DATA | Dáta (Payload) v rámci posielanej správy PUBLISH. |
Odkazy
Oficiálna stránka MQTT protokolu http://mqtt.org
Špecifikácie a štandardy
MQTT 3.1.1 špecifikácia http://docs.oasis-open.org/mqtt/mqtt/v3.1.1/mqtt-v3.1.1.html
ISO/IEC 20922:2016 http://www.iso.org/standard/69499.html
Popisy dátových formátov a API
www.loriot.io - Application API Data Format https://www.loriot.io/home/documentation.html#docu/app-data-format
www.thethingsnetwork.org - API Reference https://www.thethingsnetwork.org/docs/applications/mqtt/api.html
Ver. 1.0 - 8. august 2017 - vytvorenie dokumentu.
Súvisiace stránky: