Autor: Maciej Bator

MQTT - co to jest i gdzie jest wykorzystywane?

2019-11-30 2 min

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) to lekki protokół komunikacyjny oparty na modelu publikacji/subskrypcji. Jest często wykorzystywany w systemach IoT (Internet of Things), automatyce przemysłowej, inteligentnych budynkach oraz systemach monitoringu.

Został zaprojektowany w 1999 roku przez IBM i stał się standardem w komunikacji niskiego opóźnienia między urządzeniami o ograniczonej mocy obliczeniowej.

Gdzie znajduje się MQTT w modelu OSI?

MQTT działa na warstwie aplikacji modelu OSI (Layer 7). W praktyce działa na protokole TCP/IP, wykorzystując porty:

• 1883 – standardowy port dla niezabezpieczonej komunikacji,
• 8883 – port dla komunikacji zabezpieczonej TLS/SSL.

Jak działa MQTT?

MQTT bazuje na modelu broker-klient, gdzie:

• Broker to centralny serwer zarządzający przesyłaniem wiadomości,
• Klient może pełnić rolę publikującego (wysyłającego wiadomości) lub subskrybenta (odbierającego wiadomości).

Komunikacja odbywa się za pomocą topiców (tematów), które organizują wiadomości w logiczne grupy. Przykłady:

• home/salon/temperatura
• iot/czujniki/poziom_wody
• przemysl/linia1/motor/status

Poziomy QoS (Quality of Service)

MQTT obsługuje trzy poziomy QoS, które określają niezawodność dostarczania wiadomości:

1. QoS 0 – “At most once” – wiadomość jest wysyłana tylko raz i nie ma gwarancji jej dostarczenia.
2. QoS 1 – “At least once” – wiadomość jest dostarczana co najmniej raz, ale może być duplikowana.
3. QoS 2 – “Exactly once” – wiadomość jest dostarczana dokładnie raz (najbezpieczniejsza, ale najwolniejsza opcja).

Zalety MQTT

• Niska konsumpcja energii – idealne dla urządzeń IoT,
• Minimalne wykorzystanie pasma – wysyła tylko niezbędne dane,
• Obsługa połączeń niskiej jakości – działa nawet w sieciach mobilnych,
• Bezpieczeństwo – obsługa TLS/SSL i uwierzytelniania użytkowników,
• Elastyczność – możliwość użycia w różnych scenariuszach przemysłowych i domowych.

Praktyczne zastosowanie

1. Instalacja brokera MQTT

Najpopularniejszym brokerem MQTT jest Mosquitto. Instalacja:

sudo apt update
sudo apt install mosquitto mosquitto-clients

Uruchomienie brokera:

sudo systemctl start mosquitto

2. Publikacja i subskrypcja wiadomości

Uruchomienie subskrybenta:

mosquitto_sub -h localhost -t "test/topic"

Publikacja wiadomości:

mosquitto_pub -h localhost -t "test/topic" -m "Hello MQTT"

3. MQTT w Pythonie

Instalacja klienta MQTT:

pip install paho-mqtt

Przykładowy kod publikacji i subskrypcji w Pythonie:

import paho.mqtt.client as mqtt

def on_message(client, userdata, message):
    print(f"Otrzymano wiadomość: {message.payload.decode()}")

client = mqtt.Client()
client.on_message = on_message
client.connect("localhost")
client.subscribe("test/topic")
client.loop_start()

Gdzie wykorzystuje się MQTT?

MQTT znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach:

• Inteligentne domy – np. Home Assistant, Node-RED do automatyzacji,
• Przemysł 4.0 – monitorowanie maszyn i urządzeń,
• Transport i logistyka – śledzenie GPS pojazdów,
• Rolnictwo – zarządzanie nawadnianiem, czujniki temperatury,
• Medycyna – monitoring pacjentów w czasie rzeczywistym.

MQTT to wydajny i lekki protokół komunikacyjny, idealny do zastosowań IoT. Dzięki niskiemu zużyciu zasobów i elastyczności znajduje zastosowanie w wielu branżach, od inteligentnych domów po przemysłowe systemy automatyki.