揭秘MQTT Sparkplug在工业物联网系统中的运作行为

MQTT Sparkplug在IIoT架构中的关键组件运作

要有效地设计和开发基于MQTT Sparkplug的IIoT架构，理解其组件的运作方式至关重要。具体来说，这包括它们如何连接、发布、接收数据以及如何从网络断开。

本文将探讨三个关键组件在IIoT网络中的会话生命周期：Sparkplug主机应用程序、网络边缘节点和设备，以解释连接机制、数据传输方法和会话建立的复杂性。

MQTT Sparkplug主机应用程序会话生命周期

当Sparkplug主机应用程序启动或重新建立连接时，它会立即尝试与MQTT服务器（已预先配置）建立会话。

一旦与MQTT服务器成功连接，主机应用程序会采取两项主要行动：

1. 它订阅指定的Sparkplug主题命名空间，特别是spBv1.0/#。
2. 它还确保通过名为STATE/host_app_id的主题订阅其自身的状态。

在完成这些订阅后，Sparkplug主机应用程序负责通过发布新的STATE消息通知其他人自己的状态。

此时，主机应用程序准备好接收网络中任何边缘节点发送的MQTT消息。每当边缘节点发送其Sparkplug NBIRTH和DBIRTH通知时，主机应用程序会更新其指标，显示它目前在线并正在处理数据。

MQTT Sparkplug边缘节点会话生命周期

像Sparkplug网络中的任何设备一样，边缘节点通过发送连接请求来初始化其与MQTT代理的连接。此请求通常包含节点的凭据和其他必要细节。

当Sparkplug边缘节点发送其MQTT CONNECT数据包时，它会包含以下主题格式下的“遗嘱消息”：

spBv1.0/group_id/NDEATH/edge_node_id

在这里，group_id是Sparkplug组ID，edge_node_id是该边缘节点的Sparkplug边缘节点ID。

在Sparkplug环境中，边缘节点可以设置为识别主机应用程序。如果这样配置，边缘节点只会在主机应用程序在线并主动监听Sparkplug消息时发送其NBIRTH和DBIRTH消息。

成功连接到MQTT服务器后，边缘节点将订阅NCMD和STATE主题。NCMD订阅允许边缘节点处理重生请求。同时，订阅STATE有助于边缘节点了解主机应用程序的当前状态。

随后，边缘节点将使用以下格式广播NBIRTH消息：

spBv1.0/group_id/NBIRTH/edge_node_id

此时，主机应用程序可以建立边缘节点的指标结构，显示其在线状态。

MQTT Sparkplug设备会话生命周期

在边缘节点准备向MQTT服务器报告其所有Sparkplug定义的指标数据时，边缘节点（逻辑或物理）负责发布设备诞生消息，DBIRTH。

然而，在发送DBIRTH消息之前，如果设备支持写入输出，则与Sparkplug设备相关联的MQTT客户端必须订阅接收DCMD消息，使用以下主题格式：

spBv1.0/group_id/DCMD/edge_node_id/device_id

在这里，group_id是Sparkplug组ID，edge_node_id是Sparkplug边缘节点ID，device_id是设备的Sparkplug设备ID。

从那时起，所有后续指标都会按照例外报告（RBE）的方式使用DDATA消息格式发布给主机应用程序。

结论

总之，本文解释了MQTT Sparkplug的运作行为，阐明了有效的IIoT通信所需的复杂机制。