MQTT ist ein wichtiges Protokoll zur Kommunikation im Internet of Things. Immer öfter kommt es auch in der Automatisierung zum Einsatz. Was man darüber wissen muss:

Über das "schlanke" Kommunikationsprotokoll MQTT können viele Geräte im Industrial Internet of Things drahtlos miteinander kommunizieren. (Bild: Adobe Stock / metamorworks)

MQTT ist die Abkürzung von Message Queuing Telemetry Transport. Dahinter verbirgt sich ein offenes Netzwerkprotokoll für den Informationsaustausch zwischen Maschinen (Machine-to-Machine-Communication / M2M).

Die Geschichte von MQTT hat bereits 1999 begonnen. Die Unternehmen IBM und Arcom Control Systems sollten damals ein System zur Fernüberwachung von Öl- und Gaspipelines entwickeln. Aufgrund der damals erst rudimentär ausgebauten Mobilfunkdaten-Infrastruktur sollten die Protokoll-Nachrichten so klein sein, dass eine Übertragung via Satellit möglich ist.

MQTT nutzt ein Publish/Subscribe-Modell, bei dem Geräte Nachrichten veröffentlichen (publish) und andere Geräte sie abonnieren (subscribe) können, um sie zu empfangen. Im Zentrum steht ein als Broker bezeichneter zentraler Server, der als Vermittler zwischen verschiedenen Geräten und Systemen fungiert. Der Datentransfer erfolgt in einem sogenannten Topic,  die Benamung ist ähnlich wie bei einer File-Stuktur, zum Beispiel „Smart-Factory/Fertigungslinie1/Maschine2“. MQTT verwendet einfache Text-basierte Formate wie JSON oder XML und ist daher sehr bandbreiteneffizient.

MQTT verfügt über eine Reihe von besonderen Eigenschaften, die das Protokoll sehr nützlich und leicht zu implementieren machen:

0 (höchstens einmal): Nachricht wird nur einmal gesendet, ohne Empfangsbestätigung.

1 (mindestens einmal): Nachricht wird mehrmals gesendet, bis eine Empfangsbestätigung erfolgt

2 (genau einmal): Nachricht wird nur einmal mit Empfangsbestätigung gesendet

Der "Letzte Wille" bei MQTT ist eine spezielle Nachricht, die von einem Gerät gesendet wird, wenn es das Netzwerk unfreiwillig verlässt oder ausfällt. Diese Funktion ist wichtig, damit das Protokoll auch bei unzuverlässigen Verbindungen funktioniert.

In der industriellen Automatisierung kann MQTT in vielen Bereichen eingesetzt werden, um die Kommunikation zwischen Geräten und Systemen zu verbessern. Hier sind einige Beispiele:

Dieses Youtube-Video bietet (in englischer Sprache) eine gute Einführung in das Thema MQTT in der industriellen Automatisierung

Wie bei jedem Technologieprotokoll gibt es auch bei MQTT einige Nachteile und Schwächen, die beachtet werden sollten. Hier sind einige davon:

MQTT und OPC UA sind beides Protokolle, die in der industriellen Automatisierung zur Übertragung von Daten und Steuerung von Geräten und Systemen verwendet werden. Allerdings haben sie unterschiedliche Zwecke und Eigenschaften.

OPC UA (OPC Unified Architecture) ist ein offenes Kommunikationsprotokoll, das speziell für die industrielle Automatisierung entwickelt wurde. Es bietet eine hohe Integrität und Verfügbarkeit von Daten. OPC UA ist ein robustes Protokoll, das für den Einsatz in komplexen industriellen Umgebungen geeignet ist. Allerdings ist die Implementierung nicht trivial. Die Beschreibung des Standards umfasst mehrere Tausend Seiten.

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) ist dagegen ein sehr "leichtgewichtiges" Protokoll, das speziell für die Übertragung von Daten in drahtlosen Netzwerken und für Anwendungen mit begrenzten Ressourcen wie kleinen Geräten entwickelt wurde. Es ist einfach zu implementieren und zu verwenden.

MQTT kommt eher aus dem IT-Bereich und wird zum Beispiel auch von vielen Cloud-Anbietern wie Azure und AWS unterstützt. Hinter OPC UA stehen große Player der Maschinenbau- und Automatisierungsbranche. Es zielt eher auf die Operational Technology (OT) in Fertigungsbetrieben.

In vielen - insbesondere komplexen - Anwendungsfällen in der Industrie kann auch eine Kombination von MQTT und OPC UA sinnvoll sein.

Kommunikation ist das Herz des Internets der Dinge (IoT). Unterschiedlichste Anwendungen haben spezielle Anforderungen an Kommunikation, die wiederum ihre Netzwerkanforderungen bestimmen. Unter den vielen IoT-Protokollen erfreut sich MQTT und seine Erweiterung MQTT-SN wachsender Beliebtheit. Mehr lesen

Gelernter Politik-Journalist, heute News-Junkie, Robotik-Afficionado und Nerd-Versteher. Peter Koller liebt den Technik-Journalismus, weil es das einzige Themengebiet ist, wo wirklich ständig neue Dinge passieren. Treibstoff: Milchschaum mit Koffein, der ihn bei seiner neuen Aufgabe als Chefredakteur der IEE unterstützt.

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