...
Protokol je implementáciou štandardu MQTT 3.1.1 (október 2014). MQTT protokol je klient/server protokol typu subscribe/publish. Je jednoduchý, má malú réžiu a je ľahko implementovateľný. Používa sa na komunikáciu M2M (Machine to Machine) a v kontexte IoT (Internet of Things). MQTT server sa nazýva aj MQTT broker.
D2000 KOM implementuje klientskú časť protokolu. Protokol je implementovaný na TCP/IP linke.
Pre prenos LoRaWAN dát v rámci MQTT protokolu pozri popis protokolu LoRaWan.
...
Pozn: Štandardný port pre MQTT protokol je 1883 resp. 8883 pre SSL/TLS verziu. D2000 KOM neobsahuje implementáciu SSL/TLS varianty protokolu, ale je možné ju nakonfigurovať s použitím utility stunnel http://www.stunnel.org pracujúcej v klientskom móde (client = yes). Stunnel bežiaci na rovnakom počítači ako D2000 KOM by mal počúvať na lokálnom porte 1883 a po pripojení sa D2000 KOM procesu na tento port by mal komunikáciu zakryptovať pomocou SLL/TLS a poslať na cieľový MQTT server (typicky na port 8883).
Pozn: pri použití SSL/TLS spojenia je treba dať pozor na expiráciu použitých certifikátov. Dátum expirácie je možné na Linuxe zistiť príkazom
openssl x509 -text -in file.crt | grep "After"
Vynútené prerušenie spojenia: Keď sa všetky stanice na linke dostanú do simulácie alebo majú zastavenú komunikáciu, linka sa odpojí (dôjde ku zavretiu komunikačného socketu). Keď aspoň jedna stanica bude mať vypnutú simuláciu a nebude mať zastavenú komunikáciu (záložka Parametre objektu Stanica), linka sa znovu pripojí.
...
| Parameter | Popis | Jednotka / rozmer | Náhradná hodnota | |||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Zapnutie podrobných výpisov o posielaní a prijímaní hodnôt. | YES/NO | NO | |||||||||||||||||||||
| Užívateľské meno použité v správe CONNECT na pripojenie sa k MQTT serveru. | - | ||||||||||||||||||||||
| Heslo použité v správe CONNECT na pripojenie sa k MQTT serveru. | - | ||||||||||||||||||||||
| Meno jednej témy alebo filter pre viacero tém posielaný v rámci SUBSCRIBE správy. Filtrom špecifikuje MQTT klient témy, v rámci ktorých chce prijímať správy. Pozn: témy sú zoradené hierarchicky, ako oddeľovač slúži lomka (/), ako maska jednej úrovne slúži plus (+), ako maska pre viacero úrovní znak hash (#). Príklady filtra: a/b , level1/+ , # , +/+/+/up Pozn: zmena parametra Topic Filter sa prejaví po reštarte komunikácie - napr. v dôsledku rozpadnutia TCP spojenia, pokiaľ sú všetky stanice na linke vypnuté (StOff) a znovu zapnuté, prípadne po reštarte KOM procesu. V prvých dvoch prípadoch sa posiela správa UNSUBSCRIBE na pôvodný Topic Filter a následne SUBSCRIBE na nový Topic Filter (to môže byť dôležité pri tzv. perzistentných sessions, keď je zadaný parameter Client ID a MQTT server si pamätá stav klienta aj po rozpade TCP spojenia). | - | # | |||||||||||||||||||||
| Požadovaná maximálna úroveň potvrdzovania (QoS) posielaná v rámci SUBSCRIBE správy. MQTT server môže následne posielať PUBLISH správy s takouto alebo nižšou úrovňou potvrdzovania (ale nie vyššou). PUBLISH správy posielané MQTT serverom budú potvrdzované procesom D2000 KOM podľa úrovne potvrdzovania v nich špecifikovanej. Čím vyššia je úroveň potvrdzovania, tým viac správ je medzi klientom a serverom vymenených (1 pri QoS_0, 2 pri QoS_1 a 4 pri QoS_2). | QoS_0 QoS_1 QoS_2 | QoS_1 | |||||||||||||||||||||
| Unikátny identifikátor klienta (Client Identifier) posielaný v rámci CONNECT správy. Pozn: je možné zadať aj prázdny reťazec - v tom prípade server môže klientovi prideliť unikátne meno (pokiaľ takúto funkcionalitu podporuje) alebo vráti chybu. Pokiaľ nie je zadaný Client ID, bude ale ignorované nastavenia parametra Clean Session Flag (keďže server pridelí zakaždým unikátne meno). Testovaný MQTT server (thethings.network) vrátil chybu, pokiaľ bolo Client ID prázdne a Clean Session Flag=NO. Pozn: konkrétny niektoré MQTT broker brokery (PIXII.COM, Eclipse Mosquitto) identifikoval identifikovali klientov iba podľa Client ID. V praxi to spôsobovalo, že dva rôzne D2000 systémy, ktoré sa pripájali k jednému brokerovi, boli považované za jedného klienta a broker pri vytvorení spojenia zrušil existujúce spojenie, ktoré považoval za staré, prípadne nedovolil vytvoriť nové spojenie a vrátil chybu Connection Refused, identifier rejected (2). Po nastavení Client ID na unikátnu hodnotu začali komunikácie fungovať bez rozpadov spojení. | - | D2000kom | |||||||||||||||||||||
| Parameter Clean Session Flag správy CONNECT. Hodnota No znamená, že server použije aktuálny stav session (spojenia) - napr. po rozpade a znovuobnovení TCP spojenia. Znamená to, že sú zaslané všetky nepotvrdené PUBLISH správy s QoS_1 a QoS_2 (a voliteľne aj QoS_0 v závislosti na implementácii). Hodnota Yes znamená, že sa session vytvorí nanovo a žiadne nepotvrdené PUBLISH správy nie sú opakované. | YES/NO | NO | |||||||||||||||||||||
| Úroveň potvrdzovania (QoS) použitá pri posielaní PUBLISH správ procesom D2000 KOM. Poslanie PUBLISH správy je dôsledok zápisu do výstupného meraného bodu s adresou OUT_VALUE. Čím vyššia je úroveň potvrdzovania, tým viac správ medzi klientom a serverom poslaných (1 pri QoS_0, 2 pri QoS_1 a 4 pri QoS_2). | QoS_0 QoS_1 QoS_2 | QoS_0 | |||||||||||||||||||||
| Nastavenie príznaku Retain použité pri posielaní PUBLISH správ procesom D2000 KOM. Aktivácia príznaku Retain spôsobí, že posledná správa poslaná procesom D2000 KOM bude na MQTT serveri dostupná iným klientom okamžite po ich pripojení, ako aj po odpojení D2000 KOM procesu. | YES/NO | NO | |||||||||||||||||||||
| Pokiaľ MQTT server neposlal za špecifikovaný časový interval žiadnu správu, D2000 KOM proces pošle výzvu PING request a očakáva odpoveď PING response (do času Reply Timeout). Hodnota 0 posielanie PING request správ vypína. Parameter umožňuje detekovať rozpadnutie TCP spojenia. | sec | 60 | |||||||||||||||||||||
| Kotva | pt | pt | Payload TypeKeep Alive | Parameter Keep Alive posielaný v rámci CONNECT správy. Odporúčaná hodnota Keep Alive je niekoľko minút. D2000 KOM proces posiela PING výzvy podľa nastavení parametrov Keep Alive a Ping Interval (podľa toho, ktorý interval uplynie skôr). | 0-65535 sec | 0 | ||||||||||||||||||
| Pokiaľ MQTT server neposlal za špecifikovaný časový interval žiadnu správu, D2000 KOM proces pošle výzvu PING request a očakáva odpoveď PING response (do času Reply Timeout). Hodnota 0 posielanie PING request správ vypína. Parameter umožňuje detekovať rozpadnutie TCP spojenia. | 0-3600 sec | 60 | |||||||||||||||||||||
| Nastavenie parsovania správy:
| Text only JSON | Text only | |||||||||||||||||||||
| Ak Payload Type=JSON, tak názov poľa s časovou značkou. Ak názov nie je zadaný alebo pole nie je nájdené, hodnotám je priradený aktuálny čas. | - | - | |||||||||||||||||||||
| Maska pre parsovanie hodnoty v poli s časovou značkou. | Nastavenie parsovania správy:
| Text only JSON | Text only | ||||||||||||||||||||
| Kotva | tf | tf | Time Field NameAk Payload Type=JSON, tak názov poľa s časovou značkou. Ak názov nie je zadaný alebo pole nie je nájdené, hodnotám je priradený aktuálny čas. | - | - | | Kotva | | tm | tm | Time MaskMaska pre parsovanie hodnoty v poli s časovou značkou.- | Pozn: od nastavení časových parametrov stanice závisí, či je čas interpretovaný ako lokálny alebo UTC s nakonfigurovaným offsetom. | - | yyyy-yyyy-mm-dd hh:mi:ss.mss | |||||||||||
| Ignorovanie chýbajúcej časovej značky - pokiaľ sa v JSON payloade nevyskytuje, nevypíše sa varovanie. | YES/NO | NO | |||||||||||||||||||||
| Parameter Will Flag správy CONNECT. Hodnota Yes znamená, že server pošle záujemcom správu Last Will v prípade straty spojenia s D2000 KOM procesom. | YES/NO | NO | |||||||||||||||||||||
| Úroveň potvrdzovania (QoS) použitá pri posielaní správy Last Will v prípade straty spojenia s D2000 KOM procesom. | QoS_0 QoS_1 QoS_2 | QoS_0 | |||||||||||||||||||||
| Nastavenie príznaku Retain použité pri posielaní správy Last Will v prípade straty spojenia s D2000 KOM procesom. | YES/NO | NO | |||||||||||||||||||||
| Topic použitý pri posielaní správy Last Will v prípade straty spojenia s D2000 KOM procesom. | - | ||||||||||||||||||||||
| Obsah správy Last Will v prípade straty spojenia s D2000 KOM procesom. | - | ||||||||||||||||||||||
| Pokiaľ do požadovaného času MQTT server neodpovie na správy SUBSCRIBE, UNSUBSCRIBE a PING request, prípadne sa nepodarí načítať ľubovoľnú správu (a je načítaná iba jej časť), D2000 KOM proces vyhlási chybu, zavrie spojenie a znovu ho otvorí. Hodnota 0 vypína časový limit. Parameter umožňuje reagovať na problematické chovanie MQTT servera. | sec | 20 | |||||||||||||||||||||
| Timeout čakanie pri jednom čítaní z TCP spojenia. D2000 KOM opakuje čítanie spontánnych dát Max. Wait Retry krát a pokiaľ nenačíta žiadne dáta, je vyhlásený timeout a čítanie je ukončené (a môže nasledovať ďalšie čítanie alebo prípadne zápis). Zmenšením parametrov Wait Timeout a Max. Wait Retry je možné dosiahnuť rýchlejšiu odozvu D2000 KOM procesu na zápis na úkor vyššej záťaže CPU, pokiaľ MQTT server nemá žiadne dáta. Pozn: ak od MQTT servera prichádza veľa správ a D2000 KOM potrebuje aj zapisovať hodnoty, odporúčame nižšu hodnotu parametra (napr. 0.005 sec), aby zápis nebol blokovaný čítaním (v každom prípade ale po 10 prijatých správach nasleduje prerušenie, počas ktorého sa môžu vykonať nahromadené zápisy). | sec | 0.100 | |||||||||||||||||||||
| Počet opakovaní čítania z TCP spojenia. Pozri popis parametra Wait Timeout. | - | 3 | |||||||||||||||||||||
| Veľkosť prijímacieho buffra na TCP sockete. Veľkosť musí byť dostatočná, aby sa MQTT správa celá zmestila do prijímacieho buffra. | byte | 65536 |
| Kotva | ||||
|---|---|---|---|---|
|
...
- Komunikačný protokol "MQTT Client Protocol".
- Adresa stanice: adresa stanice zodpovedá poľu Topic v správe PUBLISH prijatej od MQTT servera. Adresou môže byť konkrétna téma (Topic), regulárny výraz, znak # reprezentujúci všetky témy, alebo topic .* reprezentujúci všetky témy, ktoré nie sú vhodné pre iné stanice. Priorita spracovania je takáto:
- Pokiaľ je na linke stanica s adresou #, všetky správy sú smerované na jej merané body a ďalej sa nehľadá.
- Ďalej sú prehľadávané všetky ostatné stanice na linke (s výnimkou adresy .*). Ak s Topic zhoduje s adresou stanice, správa je určená pre ňu a ďalej sa nehľadá.
- Ďalej sú prehľadávané všetky ostatné stanice na linke (s výnimkou adresy .*), pričom ich adresa je vyhodnocovaná ako regulárny výraz. Ak s Topic zhoduje s adresou stanice, správa je určená pre ňu a ďalej sa nehľadá. Stanice sú prehľadávané v zostupnom poradí (podľa adresy stanice), takže špecifickejšie výrazy idú ako prvé (napr. status/battery pred status/batt.*)
- Nakoniec ak existuje stanica s adresou .*, správa je určená pre ňu.
- Parametre pollingu na záložke Časové parametre - odporúčaná je hodnota Delay=0.
Parametre protokolu stanice
Dialóg konfigurácia stanice - pole "Parameter protokolu".
Ovplyvňujú niektoré voliteľné parametre protokolu. Môžu byť zadané nasledovné parametre protokolu stanice:
Tab. č. 2
| Kľúčové slovo | Plný názov | Popis | Jednotka | Náhradná hodnota | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Station Will Topic | Will topic zariadenia. Ak je tento parameter nastavený a je prijatá správa so zhodným topicom, stanica prejde do komunikačnej chyby (StHardErr) a hodnoty meraných bodov sa zneplatnia. Takto je možné emulovať štandardné správanie, ktoré nastane pri chybe komunikácie so zariadením (aj keď komunikácia medzi procesom D2000 Kom a MQTT brokerom je funkčná). | ||||||||
| Station Will Payload | Obsah Will správy. Ak je tento parameter nastavený a je prijatá správa so zhodným topicom ako definuje parameter Station Will Topic, musí byť navyše zhodný aj Payload. Ak tento parameter je prázdny reťazec, stačí zhoda topiccu s parametrom Station Will Topic. Pozn: tento parameter bol implementovaný kvôli MQTT brokerom, ktorí posielajú správy s rovnakým Topic pri pripojení/odpojení zariadenia, pričom rozdiel je iba v Payloade. |
| Kotva | |||
|---|---|---|---|
| |||
| Kotva | |||
|
...
| Typ bodu | Adresa | Popis | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Body pre čítanie dát poslaných MQTT serverom správou PUBLISH. Pozn: hodnoty bodov sú nastavené D2000 KOM procesom v poradí IN_TOPIC, IN_DATA a IN_ID. Nie je nutné, aby konfigurácia obsahovala všetky tri body. | ||||||||
| TxtI |
| Téma (Topic) prijatej správy PUBLISH. | ||||||
| TxtI |
| Dáta (Payload) prijatej správy PUBLISH. | ||||||
| Ci |
| Identifikátor paketu (Packet Identifier) správy PUBLISH, ktorý závisí od úrovne potvrdzovania (QoS). Pre správy posielané s QoS_0 je identifikátor nulový, pre QoS_1 a QoS_2 je to kladné 16-bitové číslo. Pozn: ak MQTT server posiela aj správy s úrovňou potvrdzovania QoS_0 a je nakonfigurovaný bod ACK_ID, odporúčame v na záložke Filter aktivovať voľbu Nová hodnota pri zmene času, aby opakovaný zápis hodnoty 0 spôsobil generovanie novej hodnoty líšiacej sa iba časovou značkou. | ||||||
| Body pre parsovanie JSON správ | ||||||||
TxtI, TxtO, Qi, |
| Pokiaľ Payload Type=JSON, správa je parsovaná ako JSON dáta. Hodnota json_address udáva názov JSON poľa, ktorého hodnota sa má priradiť do meraného bodu. Príklady viď popis meraných bodov typu Envelope protokolu LoRaWAN. | ||||||
| Bod pre potvrdenie prijatia dát MQTT serveru. | ||||||||
| Co |
| Ak je definovaný výstupný meraný bod s adresou ACK_ID, D2000 KOM očakáva potvrdenie spracovania každej správy zápisom kópie hodnoty bodu IN_ID. Až následne nastaví do bodov IN_TOPIC, IN_DATA a IN_ID (v tomto poradí) hodnoty z ďalšej prijatej PUBLISH správy (ak bola medzitým prijatá). V prípade úrovne potvrdzovania QoS_0 je teda nutné opakovane zapisovať do bodu hodnotu 0. Pokiaľ meraný bod ACK_ID neexistuje, hodnoty do bodov IN_TOPIC, IN_DATA a IN_ID sú nastavované ihneď po spracovaní PUBLISH správy. Pozn: pre správy prijaté s úrovňou potvrdzovania QoS_0 sa neposiela žiadne potvrdenie MQTT serveru, iba sa zverejnia hodnoty ďalšej prijatej PUBLISH správy. | ||||||
| Body pre posielanie hodnôt MQTT serveru správou PUBLISH. Pozn: ak má D2000 KOM proces posielať MQTT serveru správy PUBLISH, musia byť definované obidva body v rámci jednej stanice. | ||||||||
| TxtO |
| Téma (Topic) v rámci posielanej správy PUBLISH. | ||||||
| TxtO |
| Dáta (Payload) v rámci posielanej správy PUBLISH. Pozn: poslanie správy sa uskutoční ako reakcia na zápis do bodu OUT_VALUE (t.j. pokiaľ sa Topic nemení, tak stačí bod OUT_TOPIC nastaviť jednorazovo - napr. pomocou štartovacej hodnoty). | ||||||
...
Odkazy
Oficiálna stránka MQTT protokolu http://mqtt.org
Špecifikácie a štandardy
MQTT 3.1.1 špecifikácia http://docs.oasis-open.org/mqtt/mqtt/v3.1.1/mqtt-v3.1.1.html
ISO/IEC 20922:2016 http://www.iso.org/standard/69499.html
Popisy dátových formátov a APIa API
www.loriot.io - Application API Data Format https://www.loriot.io/home/documentation.html#docu/app-data-format
www.loriotthethingsnetwork.io org - Application API Data Format Reference https://www.loriot.io/home/documentation.html#docu/app-data-format
www.thethingsnetwork.org - API Reference https://www.thethingsnetwork.org/docs/applications/mqtt/api.htmlthethingsnetwork.org/docs/applications/mqtt/api.html
| Info | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||
Priložený ZIP obsahuje konfiguráciu dvoch liniek a dvoch staníc s MQTT protokolom a definíciu schémy S.MqttTest. Dáta zapísané cez jednu linku sú prijaté cez druhú linku. Funkčnosť bola overená voči brokeru Mosquitto inštalovanému lokálne na Windows, počúvajúcemu na TCP porte 1883.
|
| Info | ||
|---|---|---|
| ||
O protokole MQTT si môžete prečítať blog |
...