MQTT-SN如何实现物联网低价高效的传输

由于不可预测的成本，许多物联网项目失败。这其中的一个主要因素是通信效率，如何更高效便捷的进行通信很有必要。与此同时，随着网络规模化，成本同样是一个重要因素。设备数量的增加，总体运行成本也随之增加，不仅包括硬件本身的成本，还包括如数据传输成本、电源成本以及数据的成本。

这些因素加在一起会产生一个问题，如果在物联网项目的定义阶段没有得到解决，可能会失控，导致随着网络的发展，数据量和功耗成本进一步下降。

明确的收益与不明确的成本

数字化转型和物联网的采用有很多好处，包括更大的商业智能、流程改进、更低的设备维护成本，甚至还有新的创收方式。许多企业已经意识到了这些好处，因此，增长的趋势将继续下去。Gartner预测，到2020年，全球物联网设备的总安装量将达到204亿台，终端和服务的总支出将达到3.4万亿美元。

虽然物联网的好处可能很明显，但与部署和后续运营相关的成本却很复杂。每一个部署的设备都会带来大量的成本，其中一些成本像硬件本身的成本一样是相对可预测的，但是当涉及到运营成本时，传输的数据量和所用的功率等看似微不足道的因素在扩展到数百甚至数千个时，可能会成为主要问题设备。

物联网生态系统的日益复杂和碎片化进一步加剧了上述问题。无论应用程序是什么，都有许多不同的方法从设备收集数据并将指令推送到设备上，每种方法都带来了不同的挑战和不同的成本。

使用MQTT-SN实现经济高效的扩展

大规模物联网面临的最大成本之一就是数据传输本身的成本，由于每年有数千台设备和数百万条信息，每次通信的成本需要很小。这也与用于通信数据的功率大小有关。基于这些原因，必须尽可能少地传输数据，并且只在需要时才发送数据。

通过减少传输的数据量，可以降低每个设备的成本以及随后的运营总成本。这可以部分地通过在网络边缘处理数据并仅在需要时传输数据来解决；但是，对于需要发送的数据，数据量仍然是一个问题，特别是在涉及远程无线网络的情况下。

解决数据问题的另一种方法是选择一种内在地生成小消息的消息传递标准。IoT可使用各种消息传递协议，根据应用，其适用性也各不相同。

例如，流行的物联网协议，如DDS（数据分发服务）和XMPP（可扩展消息传递和存在协议），可能有助于在处理能力和数据丰富的情况下发送大量数据，但由于消息量大、处理量大，它们不适合在大规模部署中使用。

MQTT介绍

MQTT是一种轻量级的机器到机器（M2M）消息传递协议，由于代码占用空间很小，消息很小，非常适合于大型网络，特别是在网络带宽不足的情况下。MQTT还可以帮助减少技术和集成的层次。它通过消除在不同组件之间转换数据的需求，以及消除在设备和物联网平台之间使用第三方中间件进行通信的需求。

MQTT是在发布和订阅的基础上工作的，这意味着设备和应用程序不是在网络上直接相互通信，而是发布到一个主题，然后订阅该主题的任何设备都将接收已发布的消息。该系统可以方便地实现一对多或多对一的消息传递。MQTT还具有内置的QoS（Quality of Service），确保重要消息始终到达需要的位置，增强网络可靠性。

MQTT-SN的优点

MQTT-SN是MQTT的一个变体，专门为考虑规模的无线传感器网络而设计，基于TCP协议的MQTT对有些传感器来说还是负载太重了，这些传感器可能只有几十个字节的内存，无法运行TCP协议。MQTT-SN对MQTT对内存受限的微处理器做了适当的优化，使之能够跑在这种处理器上。该标准进一步提高了数据传输和功耗的效率。增加的效率包括缩短的主题ID，通过将主题ID从字符串转换为两字节别名来减小主题ID的大小，从而减小消息大小。

较小的主题ID可以通过添加的“register”函数来实现，该函数允许客户机向网关注册别名，以便转发消息。除此之外，较短的主题ID可以被编程到设备和网关中，以确保两个实体都已经知道ID而不需要注册，从而减少了对额外控制消息的需要。

MQTT-SN还具有一个keep-alive过程，该过程允许设备在不需要时进入睡眠状态，并在设备唤醒时接收等待它们的任何信息。

u-blox的MQTT Anywhere使用MQTT-SN保持物联网通信和连接成本较低。