Podporované typy a verzie zariadení
Konfigurácia komunikačnej linky
Parametre protokolu linky
Konfigurácia komunikačnej stanice
Konfigurácia meraných bodov
Literatúra
Revízie dokumentu
Podporované typy a verzie zariadení
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).
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.
Každá PUBLISH správa obsahuje tému (Topic), samotné dáta (Payload) a úroveň potvrdzovania (QoS). PUBLISH správy môže odosielať klient aj server. Klient na začiatku komunikácie použije správu SUBSCRIBE na oznámenie, o aké témy (parameter protokolu Topic Filter) má záujem.
Protokol definuje tieto úrovne potvrdzovania PUBLISH správ - QoS (Quality of Service):
- QoS_0 - správa PUBLISH nie je potvrdzovaná, môže dôjsť ku strate
- QoS_1 - správa PUBLISH je druhou stranou potvrdzovaná PUBACK, môže dôjsť k duplicite
- QoS_2 - správa PUBLISH je druhou stranou potvrdzovaná PUBREC, tá je spätne potvrdzovaná správou PUBREL a tá finálne správou PUBCOMP
Úroveň potvrdzovania správ posielaných procesom D2000 KOM definuje parameter protokolu Publish QoS. D2000 KOM proces považuje zápis výstupného meraného bodu za úspešne ukončený v závislosti od QoS:
- QoS_0 - po úspešnom odoslaní dát cez TCP spojenie
- QoS_1 - po prijatí PUBACK
- QoS_2 - po prijatí PUBCOMP
Komunikácia MQTT sa začína správou CONNECT, ktorú pošle klient (D2000 KOM). Správa obsahuje prihlasovacie meno (User Name), heslo (Password) a ďalšie parametre, z ktorých sa dá nastaviť Clean Session Flag a Client ID (parameter Will Flag sa nevyužíva, podobne ako Will QoS a Will Retain, parameter Keep Alive je nastavený na 0). Server odpovedá správou CONNACK s návratovým kódom, ktorý obsahuje informáciu o úspešnosti pripojenia.
Následne klient pošle správu SUBSCRIBE s filtrom tém (parameter Topic Filter), o ktoré má záujem a požadovanou maximálnou úrovňou potvrdzovania (parameter Subscribe QoS).
Server odpovedá návratovým kódom, ktorý obsahuje informáciu o úspešnosti a maximálny QoS, ktorý bol pre požadované témy pridelený.
Nasleduje bežná komunikácia, počas ktorej klient aj server posielajú PUBLISH správy (klient s ľubovoľnou témou, server s témami zodpovedajúcimi filtru tém prijatej SUBSCRIBE správy) a podľa hodnoty parametra QoS prijatých správ PUBLISH ich potvrdzujú.
Pokiaľ server nepošle žiadnu správu dlhšie ako Ping Interval sekúnd, klient pošle PING request správu, na ktorú server musí odpovedať PING response správou (do času špecifikovaného parametrom Reply Timeout).
Pokiaľ dôjde k zmene parametrov na linke, spojenie je zavreté a znovu vytvorené.
Komunikácia bola otestovaná voči MQTT serveru www.TheThings.network.
Konfigurácia komunikačnej linky
- Kategória komunikačnej linky: TCP/IP-TCP.
- Host: IP adresa MQTT servera (prípadne redundantné adresy oddelené čiarkou alebo bodkočiarkou).
- Port: číslo portu je štandardne 1883 alebo 8883 pre kryptovanú SSL/TLS variantu.
- Číslo linky: nepoužité, nastavte hodnotu 0.
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).
Parametre protokolu linky
Dialóg konfigurácia linky - záložka Parametre protokolu.
Ovplyvňujú niektoré voliteľné parametre protokolu. Môžu byť zadané nasledovné parametre protokolu linky:
Tab. č. 1
| Parameter | Popis | Jednotka / rozmer | Náhradná hodnota |
|---|---|---|---|
Full Debug | Zapnutie podrobných výpisov o posielaní a prijímaní hodnôt. | YES/NO | NO |
User Name | Užívateľské meno použité v správe CONNECT na pripojenie sa k MQTT serveru. | - | |
Password | Heslo použité v správe CONNECT na pripojenie sa k MQTT serveru. | - | |
Topic Filter | 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 | - | # |
Subscribe QoS | 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 |
Client ID | 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. | - | |
Clean Session Flag | 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 |
Publish QoS | Úroveň potvrdzovania (QoS) použitá pri posielaní PUBLISH správ procesom D2000 KOM. Poslanie PUBLISH správy je dôsledok zápisu do výstupného meraného bodu s adresou OUT_DATA. 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 |
Ping Interval | 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 |
Reply Timeout | 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 |
Wait Timeout | 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. | sec | 0.100 |
Max. Wait Retry | Počet opakovaní čítania z TCP spojenia. Pozri popis parametra Wait Timeout. | - | 3 |
Konfigurácia komunikačnej stanice
- Komunikačný protokol "MQTT Client Protocol".
- Adresa stanice: adresa stanice je konkrétna téma (Topic) alebo znak # reprezentujúci všetky témy. Pokiaľ je na linke stanica s adresou #, všetky správy sú smerované na jej merané body. V opačnom prípade je hľadaná stanica s adresou zodpovedajúcou poľu Topic v správe PUBLISH prijatej od MQTT servera.
Pozn: v adrese stanice zatiaľ nie sú podporené znaky masky "+" v zmysle parametra Topic Filter. - Parametre pollingu na záložke Časové parametre - odporúčaná je hodnota Delay=0.
Konfigurácia meraných bodov
Možné typy hodnôt meraných bodov: Ci, Co, TxtI, TxtO.
| 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 | IN_TOPIC | Téma (Topic) prijatej správy PUBLISH. |
| TxtI | IN_DATA | Dáta (Payload) prijatej správy PUBLISH. |
| Ci | IN_ID | 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 záložke Filter aktivovať voľbu Nová hodnota pri zmene času, aby opakovaný zápis hodnoty 0 spôsobil generovanie novej hodnoty líšiacej sa iba časovou značkou. |
| Bod pre potvrdenie prijatia dát MQTT serveru. | ||
| Co | ACK_ID | 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 | OUT_TOPIC | Téma (Topic) v rámci posielanej správy PUBLISH. |
| TxtO | OUT_DATA | Dáta (Payload) v rámci posielanej správy PUBLISH. Pozn: poslanie správy sa uskutoční ako reakcia na zápis do bodu OUT_DATA (t.j. pokiaľ sa Topic nemení, tak stačí bod OUT_TOPIC nastaviť jednorazovo - napr. pomocou štartovacej hodnoty). |
Literatúra
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 API
www.loriot.io - Application API Data Format https://www.loriot.io/home/documentation.html#docu/app-data-format
www.thethingsnetwork.org - API Reference https://www.thethingsnetwork.org/docs/applications/mqtt/api.html
Revízie dokumentu
- Ver. 1.0 - 8. august 2017 - vytvorenie dokumentu.
Súvisiace stránky:
Pridať komentár