Dlaczego MQTT stał się standardem komunikacji w nowoczesnych systemach IoT

Każdy system telemetryczny opiera się na niezawodnej wymianie danych.

Urządzenia IoT instalowane w:

• wodociągach,
• sieciach ciepłowniczych,
• budynkach mieszkalnych,
• infrastrukturze miejskiej,
• obiektach przemysłowych,
• systemach oświetlenia,
• rozwiązaniach smart lighting,

muszą regularnie przesyłać dane do centralnego systemu telemetrycznego. Właśnie dlatego MQTT stał się jednym z najważniejszych protokołów komunikacyjnych współczesnego Internetu Rzeczy. W nowoczesnych wdrożeniach SmartCity umożliwia on stabilną komunikację pomiędzy urządzeniami terenowymi a centralną platformą informatyczną odpowiedzialną za monitoring, analizę i obsługę zdarzeń.

Czym jest MQTT

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) to lekki protokół komunikacyjny stworzony z myślą o środowiskach o ograniczonej przepustowości.

Jego największe zalety:

• minimalny narzut transmisyjny,
• bardzo małe pakiety danych,
• wysoka niezawodność,
• komunikacja publish-subscribe,
• możliwość pracy w niestabilnych sieciach.

To idealne rozwiązanie dla telemetrii oraz SmartCity. Sprawdza się wszędzie tam, gdzie system IoT musi obsługiwać dużą liczbę urządzeń, przesyłać dane w sposób ciągły i zapewniać stabilną komunikację z platformą telemetryczną.

Dlaczego HTTP nie wystarcza w IoT

W klasycznych aplikacjach webowych komunikacja HTTP sprawdza się bardzo dobrze.

Jednak w telemetrii pojawiają się zupełnie inne wymagania:

• tysiące urządzeń,
• ograniczone zasoby urządzeń,
• transmisja GSM i NB-IoT,
• niski pobór energii,
• praca bateryjna.

MQTT został zaprojektowany dokładnie pod takie scenariusze. W przypadku systemów IoT, takich jak zdalny odczyt liczników, monitoring mediów, inteligentne oświetlenie czy smart lighting, kluczowe znaczenie ma ograniczenie transferu, stabilność połączenia oraz możliwość obsługi dużej liczby urządzeń komunikujących się z centralną platformą informatyczną.

MQTT w systemie GlobTree

System zdalnego odczytu GlobTree wykorzystuje technologie transmisji GSM, Cat.M1, NB-IoT, LoRa oraz wM-Bus do komunikacji z urządzeniami telemetrycznymi.

MQTT doskonale współpracuje z taką architekturą, ponieważ:

• ogranicza transfer danych,
• zmniejsza zużycie energii,
• umożliwia szybką transmisję alarmów,
• zapewnia stabilność połączeń.

To szczególnie ważne dla urządzeń instalowanych:

• w studzienkach wodociągowych,
• w piwnicach,
• w trudno dostępnych lokalizacjach.

Podobne wymagania występują również w projektach SmartCity, gdzie platforma telemetryczna może obsługiwać nie tylko liczniki mediów, ale także elementy infrastruktury miejskiej, systemy oświetlenia ulicznego, sterowniki smart lighting oraz inne urządzenia IoT pracujące w rozproszonym środowisku.

Publish-subscribe – przewaga architektury event-driven

Jedną z największych zalet MQTT jest model publish-subscribe.

W praktyce oznacza to oddzielenie:

• producentów danych,
• brokerów komunikacyjnych,
• odbiorców danych.

Dzięki temu system telemetryczny:

• łatwiej skalować,
• lepiej zabezpieczyć,
• łatwiej integrować z innymi usługami.

Model publish-subscribe bardzo dobrze pasuje do nowoczesnych platform informatycznych, w których wiele usług jednocześnie przetwarza dane pomiarowe, alarmy, statusy urządzeń oraz zdarzenia pochodzące z infrastruktury IoT. Pozwala to rozwijać platformę telemetryczną w sposób modułowy — od zdalnego odczytu liczników, przez monitoring mediów, aż po systemy oświetlenia i smart lighting.

MQTT i monitoring alarmów

W telemetrii kluczowe znaczenie mają alarmy czasu rzeczywistego.

System zdalnego odczytu GlobTree wykrywa między innymi:

• wycieki,
• nagłą utratę wody,
• przepływ wsteczny,
• manipulacje urządzeniami,
• niski poziom baterii.

MQTT pozwala błyskawicznie przesyłać takie zdarzenia do centralnego systemu.

W praktyce ta sama logika może być wykorzystywana również w innych obszarach systemów IoT. W przypadku infrastruktury miejskiej zdarzeniem może być awaria punktu świetlnego, utrata komunikacji ze sterownikiem, nieprawidłowe zużycie energii lub zmiana parametrów pracy systemu smart lighting. Dzięki temu platforma informatyczna może pełnić rolę centralnego środowiska nadzoru dla wielu typów infrastruktury.

MQTT i skalowanie infrastruktury

Nowoczesne projekty SmartCity mogą obejmować:

• tysiące urządzeń,
• setki tysięcy pomiarów,
• wiele lokalizacji.

MQTT umożliwia obsługę bardzo dużej liczby połączeń przy relatywnie niskim zużyciu zasobów.

Dlatego jest dziś standardem w:

• telemetrii,
• energetyce,
• monitoringu środowiskowym,
• inteligentnych budynkach,
• automatyce przemysłowej,
• systemach oświetlenia,
• rozwiązaniach smart lighting.

Skalowalność jest szczególnie istotna wtedy, gdy jedna platforma telemetryczna obsługuje różne obszary infrastruktury technicznej: wodociągi, ciepłownictwo, zarządzanie nieruchomościami, monitoring energii, system IoT dla budynków oraz inteligentne oświetlenie miejskie.

Bezpieczeństwo komunikacji MQTT

Nowoczesny system telemetryczny musi zapewniać bezpieczeństwo transmisji danych.

W praktyce wykorzystujemy:

• szyfrowanie TLS,
• autoryzację urządzeń,
• certyfikaty,
• segmentację sieci,
• monitoring ruchu.

To szczególnie istotne w przypadku infrastruktury krytycznej.

Bezpieczeństwo komunikacji ma znaczenie nie tylko dla zdalnego odczytu liczników, ale również dla szerszych wdrożeń SmartCity. Jeżeli platforma informatyczna obsługuje wiele elementów systemu IoT — od urządzeń pomiarowych, przez systemy zarządzania energią, aż po oświetlenie i smart lighting — każda warstwa komunikacji musi być odpowiednio zabezpieczona i monitorowana.

Podsumowanie

MQTT stał się standardem nowoczesnych systemów telemetrycznych nie bez powodu.

Łączy:

• wysoką wydajność,
• niski transfer,
• niezawodność,
• skalowalność,
• bezpieczeństwo.

W GlobTree wykorzystujemy MQTT do budowy zaawansowanych systemów IoT dla:

• wodociągów,
• przedsiębiorstw ciepłowniczych,
• zarządców nieruchomości,
• projektów SmartCity.

Dzięki temu nasi klienci otrzymują nowoczesny system telemetryczny zapewniający monitoring mediów w czasie rzeczywistym. Nowoczesna platforma informatyczna i platforma telemetryczna powinny być przygotowane do obsługi wielu obszarów infrastruktury technicznej — od zdalnego odczytu liczników, przez systemy IoT, aż po oświetlenie miejskie i rozwiązania smart lighting. MQTT zapewnia stabilny fundament komunikacyjny dla takich wdrożeń, umożliwiając skalowanie systemu, szybką obsługę zdarzeń oraz bezpieczną wymianę danych pomiędzy urządzeniami a centralną platformą.