Protocol: MQTT

MQTT is een publish-subscribe-protocol dat je in allerlei omgevingen kunt gebruiken. In het bijzonder is MQTT geschikt voor het Internet of Things. In die context zijn zowel IoT-knopen als IoT-toepassingen (apps) clients van de MQTT-broker. De interactie is symmetrisch: zowel een IoT-knoop als een IoT-toepassing kan een bericht publiceren naar de broker.

Een typisch gebruik van MQTT voor IoT-toepassingen:

  • een IoT-knoop publiceert zijn sensordata naar de broker

    • als de sensordata veranderd zijn, of met een vaste regelmaat;

    • met een topic dat gekoppeld is aan de identiteit van de IoT-knoop;

  • een IoT-knoop abonneert zich op de actuatordata voor de eigen actuatoren

    • met een topic dat gekoppeld is aan de identiteit van de knoop;

  • een IoT-app abonneert zich op de sensordata van de relevante knopen;

  • een IoT-app stuurt een actuator in een IoT-knoop aan door een “publish”

    • van een bericht met het actuator-topic van de IoT-knoop.

Voorbeeld

../_images/MQTT-IoT.png

MQTT in het Internet of Things

Uitleg:

  • IoT-knoop A publiceert zijn sensordata onder topic A/sensors

  • IoT-knoop A (na “subscribe(A/led)”) ontvangt de berichten voor het aansturen van de eigen LED

  • analoog voor IoT-knoop B

  • toepassing (app) C ontvangt (na “subscribe(+/sensors)”) de sensordata van A en van B

    • “+” is hierin een wildcard-teken: dit past op alle strings (node-id’s)

  • toepassing C stuurt de LED van de node A aan.

  • analoog voor app D

    • deze communiceert alleen met node B.

  • de broker stuurt de sensordata door naar de apps, en de led-aansturing naar de IoT-knopen.

Protocolstack

  • MQTT gebruikt het TCP-protocol;

  • voor beveiligde verbindingen kan TLS gebruikt worden (tussen TCP en MQTT);

  • MQTT-brokers bieden soms ook MQTT via het websockets-protocol; dit werkt naast HTTP, op basis van TCP (en eventueel TLS).

Adressering: topic

Door middel van een topic adresseert een MQTT-client de berichtenstroom voor een publish- of subscribe-actie. Een MQTT-topic bestaat uit een aantal strings gekoppeld door /, bijvoorbeeld abd, abc/def, abc/123/def. Dit lijkt op de padnaam in een URL.

Bij een subscribe kun je in de topic-string ook wildcards opnemen: + staat voor een willekeurige string zonder /; # voor een willekeurige string waarin ook het koppelteken / mag voorkomen.

  • voorbeeld: node/+/sensors matcht met node/12/sensors en node/432/sensors.

  • voorbeeld: node/# matcht met node/12/sensors en node/432/led

Gebruik van topics in de voorbeelden

We gebruiken in de software bij deze module een aantal vaste afspraken voor MQTT-topics. Hierdoor kunnen we de verschillende soorten IoT-knopen combineren met de verschillende toepassingen.

  • voor sensoren: node/<nodeid>/sensors

  • voor actuatoren: node/<nodeid>/actuators

Hierin is <nodeid> de identificatie (string) van de IoT-knoop.

Payload: JSON

Er is geen vast voorgeschreven payload-formaat voor MQTT. Een formaat dat veel gebruikt wordt is JSON: JavaScript Object Notation. Dit is een tekst-gebaseerd formaat voor objecten. Ook in de voorbeelden gebruiken we JSON als MQTT-payload.