Podporované typy a verzie zariadení 
O protokole MQTT Sparkplug
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). MQTT server sa nazýva aj MQTT broker.
D2000 KOM implementuje klientskú časť protokolu. Protokol je implementovaný na TCP/IP linke. Podporený je aj MQTTS (Secure MQTT, MQTT over TLS) - buď priamo v D2000 KOM procese (pomocou TLS nastavení na TCP/IP-TCP linke) alebo cez utilitu stunnel.
Pre prenos LoRaWAN dát v rámci MQTT protokolu pozri popis protokolu LoRaWan.

Čiastočne je podporený aj Sparkplug 3.0.0 štandard (Sparkplug B MQTT Payload). Podpora zahŕňa:

Komunikácia bola testovaná/nasadená voči:

Pozn: bola otestovaná aj komunikácia voči cloudu liveobjects.orange-business.com cez websockety (wss://liveobjects.orange-business.com:443/mqtt). Ako WSS wrapper bol použitý program https://github.com/jimparis/unwebsockify.git. Tento bol spustený s parametrami:
./unwebsockify.py --port 1883 --listen 172.16.0.1 wss://liveobjects.orange-business.com:443/mqtt
D2000 KOM proces sa pripájal k adrese 172.16.0.1 na port 1883. WSS wrapper sa pripojil na definovanú URL a zabalil dáta MQTT komunikácie do websocket obálky.



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):


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:


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.

O protokole MQTT Sparkplug

Protokol MQTT Sparkplug definuje 3 skupiny aplikácií:

D2000 je môže fungovať v režime Host Application alebo v režime Edge Node (plus jeden alebo viacero Device/Sensor zariadení) podľa parametra linky Payload Type.

MQTT Sparkplug definuje nasledovné typy správ:

MQTT Sparkplug definuje pre všetky typy správ syntax tém (Topic), ktorý má tvar namespace/group_id/message_type/edge_node_id/[device_id], kde:

Príklady: 

Poznámka: správy typu STATE majú Topic v tvare spBv1.0/STATE/sparkplug_host_id, kde sparkplug_host_id je unikátny názov hostiteľskej aplikácie.

Príklady:

Všetky typy správ výnimkou STATE majú binárny Sparkplug payload. Správy STATE majú JSON payload (obsahuje iba položky "online" (hodnota True/False) a "timestamp" (časová značka v milisekundách).

Sparkplug payload obsahuje metriky - každú požadovanú metriku je možné nakonfigurovať do jedného meraného bodu. Metrika obsahuje textový identifikátor (zadávaný v konfigurácii meraného bodu ako sparkplug_address), typ hodnoty, hodnotu (jednoduchá/pole/štruktúrovaná), voliteľne časovú značku a ďalšie atribúty. D2000 podporuje prácu s jednoduchými hodnotami a hodnotami typu pole - do meraného bodu sa uloží prvá položka poľa; je možné na meranom bode nakonfigurovať Cieľový stĺpec štruktúry, do ktorého sa uložia všetky položky poľa (resp. prvých N, ak nemá štruktúra dostatočný počet riadkov).
Pozn: ak príde metrika, ktorá má nastavený príznak is_null, meraný bod bude mať Invalid hodnotu.


Konfigurácia komunikačnej linky

Pozn: Štandardný port pre MQTT protokol je 1883 resp. 8883 pre SSL/TLS verziu. D2000 KOM obsahuje implementáciu SSL/TLS varianty protokolu, prípadne 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.

Parametre protokolu linky

Dialóg konfigurácia linky - záložka Parametre protokolu.
Ovplyvňujú niektoré voliteľné parametre protokolu. Môžu byť zadané nasledovné parametre protokolu linky:

Tab. č. 1

ParameterPopisJednotka / rozmerNáhradná hodnota
Full Debug
Zapnutie podrobných výpisov o posielaní a prijímaní hodnôt.YES/NONO
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
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).
Pozn: pre Payload Type=Sparkplug postačuje filter spBv1.0/# na príjem všetkých Sparkplug správ.		-#
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.
Pozn: niektoré MQTT brokery (PIXII.COM, Eclipse Mosquitto) 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
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.
Pozn: Ak Payload Type=Sparkplug a parameter Sparkplug Host ID nie je prázdny, tento parameter je ignorovaný a Clean Session Flag sa nastaví na YES (viď popis parametra Sparkplug Host ID).		YES/NONO

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_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

Publish Retain

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/NONO

Keep Alive

Parameter Keep Alive posielaný v rámci CONNECT správy.
Ak je nenulový, udáva interval v sekundách, do ktorého musí klient poslať nejakú správu (ak ju nepošle, MQTT broker ho môže odpojiť). Ak nemá dáta, ktoré by mohol poslať, pošle aspoň výzvu PING request. Nulová hodnota znamená, žte MQTT broker nevyžaduje periodické posielanie správ.

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 sec0

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.		0-3600 sec60

Payload Type

Nastavenie parsovania správy:

  • Text only - správa nie je parsovaná, priradí sa do meraného bodu s adresou IN_TOPIC
  • JSON - správa sa parsuje ako JSON dáta. Ak existuje meraný bod s adresou IN_TOPIC, celá správa bude priradená do neho.
    Ak existujú body s adresami JA=json_address, budú naplnené príslušnými dátami z JSON správy. Ak v správe také adresy neexistujú, budú merané body zneplatnené.
  • Sparkplug Host - správa sa parsuje ako Sparkplug B payload (binárne kódovaný), D2000 KOM proces sa správa ako Host Application (spotrebiteľ údajov).
  • Sparkplug Edge Node - správa sa parsuje ako Sparkplug B payload (binárne kódovaný), D2000 KOM proces sa správa ako Edge Node (producent údajov).

Text only

JSON

Sparkplug Host

Sparkplug Edge Node

Text only

Time Field Name

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.
Viac informácii o formáte názvu poľa viď body s adresami JA=json_address.

--
Time Mask
Maska pre parsovanie hodnoty v poli s časovou značkou. Špeciálne masky sú:
  • UNIX - číselná hodnota vyjadruje počet sekúnd od epochy 00:00:00 01.01.1970 UTC.
  • UNIXMS - číselná hodnota vyjadruje počet milisekúnd od epochy 00:00:00.000 01.01.1970 UTC.

Pozn: od nastavení časových parametrov stanice závisí, či je čas interpretovaný ako lokálny alebo UTC s nakonfigurovaným offsetom.

-yyyy-mm-dd hh:mi:ss.mss

Ignore Missing Time

Ignorovanie chýbajúcej časovej značky - pokiaľ sa v JSON payloade nevyskytuje, nevypíše sa varovanie.YES/NONO

Will Flag

Parameter Will Flag správy CONNECT. Hodnota Yes znamená, že server pošle záujemcom správu Last Will v prípade straty spojenia s D2000 KOM procesom.
Pozn: Ak Payload Type = Sparkplug Host a parameter Sparkplug Host ID nie je prázdny, tento parameter je ignorovaný a Last Will sa posiela (viď popis parametra Sparkplug Host ID).
Pozn: Ak Payload Type = Sparkplug Edge Node, tento parameter je ignorovaný a Last Will sa posiela (viď popis parametra Sparkplug Host ID).		YES/NONO

Will QoS

Úroveň potvrdzovania (QoS) použitá pri posielaní správy Last Will v prípade straty spojenia s D2000 KOM procesom.
Pozn: Ak Payload Type = Sparkplug Host a parameter Sparkplug Host ID nie je prázdny, tento parameter je ignorovaný a nastaví sa QoS_1 (viď popis parametra Sparkplug Host ID).
Pozn: Ak Payload Type = Sparkplug Edge Node, tento parameter je ignorovaný a Last Will sa posiela (viď popis parametra Sparkplug Host ID).		QoS_0
QoS_1
QoS_2		QoS_0

Will Retain

Nastavenie príznaku Retain použité pri posielaní správy Last Will v prípade straty spojenia s D2000 KOM procesom.
Pozn: Ak Payload Type = Sparkplug Host a parameter Sparkplug Host ID nie je prázdny, tento parameter je ignorovaný a Retain sa nastaví na YES (viď popis parametra Sparkplug Host ID).
Pozn: Ak Payload Type = Sparkplug Edge Node, tento parameter je ignorovaný a Last Will sa posiela (viď popis parametra Sparkplug Host ID).		YES/NONO

Will Topic

Topic použitý pri posielaní správy Last Will v prípade straty spojenia s D2000 KOM procesom.
Pozn: Ak Payload Type = Sparkplug Host a parameter Sparkplug Host ID nie je prázdny, tento parameter je ignorovaný (viď popis parametra Sparkplug Host ID).
Pozn: Ak Payload Type = Sparkplug Edge Node, tento parameter je ignorovaný a Last Will sa posiela (viď popis parametra Sparkplug Host ID).		-

Will Message

Obsah správy Last Will v prípade straty spojenia s D2000 KOM procesom.
Pozn: Ak Payload Type = Sparkplug Host a parameter Sparkplug Host ID nie je prázdny, tento parameter je ignorovaný (viď popis parametra Sparkplug Host ID).
Pozn: Ak Payload Type = Sparkplug Edge Node, tento parameter je ignorovaný a Last Will sa posiela (viď popis parametra Sparkplug Host ID).		-
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.		sec20
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.
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).		sec0.100
Max. Wait Retry
Počet opakovaní čítania z TCP spojenia. Pozri popis parametra Wait Timeout.-3

Payload Encoding

Kódovanie poľa Payload. MQTT protokol nešpecifikuje obsah poľa Payload, štandardné kódovanie ISO-8859-1 je vhodné na textový aj binárny obsah, UTF-8 je vhodné, ak sú prenášané UTF-8 kódované texty. Aktuálne podporované kódovania sú:

  • UTF-8

  • ISO-8859-1

  • Windows-1250

-

ISO-8859-1

Sparkplug parametre

Report Unknown Metrics

Parameter aktivuje výpisy neznámych metrík a tém (Topicov), ktoré nemajú vlastné stanice, ale skončia na stanici s adresou  ".*" (ak taká existuje). Výpisy budú v logu linky ako chybové hlášky aj keď je debug na linke vypnutý (na uľahčenie pridávania meraných bodov).YES/NONO

Nonstandard Topic

Aktivácia parsovania neštandardných SparkPlug topicov.
Štandardný topic má tvar 'namespace/group_id/message_type/edge_node_id/[device_id]' napr. 'spBv1.0/Owner/DDATA/devicebase1/local_inputs'.
Neštandardný topic má namiesto group_id niekoľko úrovní, napr. 'spBv1.0/Basel/Packaging/DDATA/Falcon11/plannedProductionQuantity'.
Pozn: zápis do meraných bodov na staniciach s neštandardným SparkPlug topicom nie je podporený.

YES/NONO

Ignore Unknown Quality

V rámci metriky je možné definovať vlastnosť (Property) s názvom Quality typu Int32. Podľa Sparkplug štandardu musí nadobúdať hodnoty 0=BAD, 192=GOOD, 500=STALE. Akúkoľvek inú hodnotu D2000 Kom proces reportuje ako chybu. Parametrom Ignore Unknown Quality je možné potlačiť tento chybový výpis.

YES/NONO

Browse Dataset Mode

Parameter udáva, ktoré adresy metriky typu Dataset sa zobrazia pri browsovaní:

  • Columns only: zobrazí sa pre každý stĺpec datasetu jedna adresa (napr. Dataset[*]^ColA)
  • Items only: zobrazí sa adresa každej položky (napr. Dataset[1]^ColA, Dataset[2]^ColA, ...)
  • Columns + Items: zobrazia sa adresy pre stĺpce aj pre položky
-
Columns only

Item Separator

Oddeľovač jednotlivých úrovní v šablónach (Templates) použitý pri zadávaní adresy meraného bodu v Sparkplug režime.
Prednastavená hodnota je "->", takže adresa meraného bodu môže byť napr. SA=Template1->SubTemplate2->Item. Pokiaľ by sa v mene šablón vyskytovala dvojica "->", je možné nahradiť tento oddeľovač (napr. "=>").


->

Sparkplug Host ID

Ak Payload Type = Sparkplug Host

Identifikátor Host aplikácie (D2000 je Host aplikácia). 
Ak je zadaný, D2000 KOM proces pošle podľa MQTT Sparkplug štandardu správu STATE po pripojení sa k MQTT serveru. Touto správou oznamuje, že žije (ekvivalent NBIRTH a DBIRTH správ, ktoré posielajú zariadenia typu Edge Node a Device). Zároveň nastaví v CONNECT správe Will Topic/Will Message podľa Sparkplug štandardu, s Will QoS=QoS_1, Will Retain=YES, Clean Session Flag=YES.
Ak identifikátor zadaný nie je, D2000 KOM správu STATE neposiela (a nastavenie Will parametrov je konfigurovateľné).
Podľa MQTT Sparkplug štandardu je identifikátor povinný pre režim Sparkplug Host.

Ak Payload Type = Sparkplug Edge Node

Identifikátor Primary Host aplikácie (Host aplikácie, ktorá je pre tento Edge Node definovaná ako primárna).
Ak je identifikátor zadaný, D2000 KOM proces čaká po pripojení sa k MQTT serveru na správu STATE. Keď ju dostane a obsahuje online=true, pošle DBIRTH správu s definíciami a hodnotami všetkých výstupných meraných bodov stanice zodpovedajúcej Edge Node a voliteľne NBIRTH pre stanice zodpovedajúce Device/Sensor zariadeniam (ak sú také definované). Pokiaľ STATE správa obsahuje online=false (tj. Host aplikácia nie je pripojená k MQTT serveru), D2000 KOM sa odpojí od MQTT servera a skúša ďalší MQTT server podľa konfigurácie komunikačnej linky - ak je nakonfigurovaných viacero MQTT serverov. Ak je nakonfigurovaný jediný MQTT server, D2000 KOM čaká na prijatie STATE správy s online=true.
Ak nie je identifikátor zadaný, D2000 KOM proces pošle NBIRTH a prípadne DBIRTH správy okamžite po pripojení sa k MQTT serveru (a následne posiela NDATA/DDATA správy so zmenami hodnôt).
Podľa MQTT Sparkplug štandardu je identifikátor voliteľný pre režim Sparkplug Edge Node.
Pozn: Bez ohľadu na hodnotu parametra Sparkplug Host ID sa nastaví v CONNECT správe Will Topic/Will Message podľa Sparkplug štandardu, s Will QoS=QoS_1, Will Retain=YES, Clean Session Flag=YES.

--

Convert Datatype/Timestamp to Text

Pridanie textovej reprezentácie typu hodnoty (napr. Int32) a časovej značky do textového meraného bodu IN_SP2JS slúžiaceho na konverziu Sparkplug payloadu na JSON.

YES/NONO

Konfigurácia komunikačnej stanice

Poznámka: v prípade SparkPlug MQTT servera má Topic tvar 'namespace/group_id/message_type/edge_node_id/[device_id]', kde message_type udáva typ správy (napr. DDATA, DBIRTH, DDEATH).
Je možné použiť namiesto message_type regulárny výraz (napr. spBv1.0/Sparkplug Devices/.*/MyDevice/Sensor2), aby boli pokryté všetky typy správ.
Ak Payload Type=Sparkplug, je možné vynechať časti namespace aj message_type a zapísať Topic v skrátenom tvare 'group_id/edge_node_id/[device_id]' (napr. Sparkplug Devices/MyDevice/Sensor2).

Pozn: Ak je adresa stanice v skrátenom tvare, nespracúvajú sa pre ňu príkazy (DCMD, NCMD). Ak je v tvare regulárneho výrazu ('namespace/group_id/.*/edge_node_id/[device_id]'), stanica spracúva aj príkazy (včítane príkazu posielaného D2000 KOM procesom, ak Send Node Control/Rebirth=YES). Preto odporúčame adresu stanice v skrátenom tvare. Pokiaľ je potrebné spracovávať aj príkazy (od iných Host Applications), tak vytvoriť inú stanicu s adresou v tvare regulárneho výrazu (napr. spBv1.0/Sparkplug Devices/DCMD/MyDevice).


Tlačidlo Browse otvorí browsovací dialóg pre adresu stanice. Pokiaľ je komunikácia funkčná, zobrazí sa dialóg s doteraz prijatými Topicmi. Tlačidlom Refresh je možné zoznam prijatých Topicov vyčistiť. Dvojité kliknutie na konkrétny riadok spôsobí, že sa hodnota zo stĺpca Address vloží do konfigurácie stanice, z ktorej bol browsovací dialóg otvorený.
Poznámka: v stĺpci Station sa zobrazuje stanica, ktorej bol Topic priradený (na základe vyššie uvedených priorít spracovania). Pre Sparkplug adresy sa zobrazuje skrátený tvar adresy.

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 slovoPlný názovPopisJednotkaNáhradná hodnota

SWT

Station Will TopicWill 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).

SWP

Station Will PayloadObsah 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.

FPT

Payload Type

Nastavenie parsovania správy (preťaženie linkového parametra Payload Type):

  • Default - rešpektuje sa linkový parameter Payload Type
  • Text only - správa nie je parsovaná, priradí sa do meraného bodu s adresou IN_TOPIC
  • JSON - správa sa parsuje ako JSON dáta. Ak existuje meraný bod s adresou IN_TOPIC, celá správa bude priradená do neho.
    Ak existujú body s adresami JA=json_address, budú naplnené príslušnými dátami z JSON správy. Ak v správe také adresy neexistujú, budú merané body zneplatnené.
  • Sparkplug - správa sa parsuje ako Sparkplug B payload (binárne kódovaný).
Default
Text only
JSON
Sparkplug		Default

FTF

Time Field Name

Ak Payload Type=JSON, tak názov poľa s časovou značkou - preťaženie linkového parametra Time Field Name. 

--

FTM

Time MaskMaska pre parsovanie hodnoty v poli s časovou značkou - preťaženie linkového parametra Time Mask).

Pozn: od nastavení časových parametrov stanice závisí, či je čas interpretovaný ako lokálny alebo UTC s nakonfigurovaným offsetom.

--

Sparkplug parametre



SR

Send Node Control/RebirthPri štarte D2000 KOM procesu sa pošle na SparkPlug stanicu príkaz (NCMD alebo DCMD) s metrikou 'Node Control/Rebirth'. Odpoveďou by mala byť správa (NBIRTH/DBIRTH) so všetkými aktuálnymi metrikami.YES/NOYES

Konfigurácia meraných bodov

Možné typy hodnôt meraných bodov: Ci, Co, TxtI, TxtO, Qi, Ci, Co, Ai, Ao, Di, Do, TiR, ToR, TiA, ToA.

MQTT implementácia podporuje tri režimy práce:


Typ boduAdresaPopis
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 na 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_VALUE

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).
Body pre parsovanie JSON správ

TxtI, TxtO, Qi,
Ci, Co,
Ai, Ao,
Di, Do,
TiR, ToR, TiA, ToA

JA=json_address

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. 
Pre JSON správy, ktoré môžu byť štruktúrované, je podporená syntax level1.level2.level3 ..., napr. rx.current a pokiaľ obsahujú polia (indexované od 1) tak aj level1[index1].level2[index2].level3 ..., napr. rx.gwrx[1].time.
Keďže samotná JSON správa môže byť pole, adresa môže začínať aj indexom, napr. JA=[1].batt_cell_v_avg

Príklady viď popis meraných bodov typu Envelope protokolu LoRaWAN.

Body pre parsovanie Sparkplug správ

TxtI, TxtO, Qi,
Ci, Co,
Ai, Ao,
Di, Do,
TiR, ToR, TiA, ToA

Vstupné body:
SA=sparkplug_address

Výstupné body:
ST=type;SA=sparkplug_address

Pokiaľ Payload Type=Sparkplug, správa je parsovaná ako Sparkplug dáta (binárny formát postavený na Google Protocol Buffers). Sparkplug dáta obsahujú metriky, ktoré majú textové identifikátory (sparkplug_address).

Čítanie položiek šablón (Templates) je možné zadaním sparkplug_address vo formáte <TemplateName1><Separator><TemplateName2><Separator> ... <Separator><ItemName> kde:

  • <TemplateNameX> je názov šablóny/vnorenej šablóny
  • <Separator> je oddeľovač jednotlivých úrovní (štandardne znaky "->", ktoré je možné zmeniť parametrom Item Separator, ak by sa táto sekvencia vyskytovala v názvoch šablón/položiek)
  • <ItemName> je názov položky najhlbšie vnorenej template

Príklady adries položiek šablón:
SA=Template1->SubTemplate2->Item
SA=secUDT→sec

Čítanie položiek datasetov (ekvivalent štruktúrovaných premenných v D2000) je možné zadaním sparkplug_address vo formáte <DatasetName>[<Row>]^<ColumnName> kde:

  • <DatasetName> je názov datasetu (môže byť aj súčasť štruktúry, napr. Template1->SubTemplate2->Dataset3)
  • <Row> je číslo stĺpca (1..N) alebo znak "*". V tom prípade je možné nakonfigurovať Cieľový stĺpec štruktúry do ktorého sa zapíšu všetky riadky (do meraného bodu sa zapíšu hodnoty z prvého riadku príslušného stĺpca)
  • <ColumnName> je názov stĺpca datasetu

Príklady adries položiek datasetov:
SA=Performance[3]^ActivePower
SA=Machine2->Parameters[1]^ActivePower
SA=DHS/Formation Data->Reservoir Parameter[*]^Gas density

Pri výstupných bodoch je nutné uviesť aj typ hodnoty. Podporované sú jednoduché typy (nie položky šablón alebo datasetov):

  • Int8
  • Int16
  • Int32
  • Int64
  • UInt8
  • UInt16
  • UInt32
  • UInt64
  • Float
  • Double
  • Boolean
  • String
  • DateTime
  • Text

PUBLISH správa vytvorená pri zápise obsahuje Topic odvodený od adresy stanice. Typ správy závisí od adresy stanice - či sa jedná o Edge Node (NCMD) alebo Device/Sensor (DCMD). Payload obsahuje časovú značku, typ hodnoty (type) zapisovanú hodnotu (zakódovanú podľa špecifikovaného typu hodnoty) a názov metriky (sparkplug_address).

TxtI

IN_SP2JS

Meraný bod slúži na konverziu Sparkplug payloadu na JSON reprezentáciu, ktorá môže byť následne spracovaná napr. v ESL skripte. V závislosti od parametra Convert Datatype/Timestamp to Text sa pridáva aj textová reprezentácia typu hodnoty a časovej značky.
Príklad hodnoty:

{"metrics":[{"datatype":3,"int_value":7338992,"name":"Corrected Vol Acc Stn","timestamp":1729664005479}],"seq":32,"timestamp":1729664005479}

Po formátovaní do čitateľnej formy:

{
    "metrics": [
        {
            "datatype": 3,
            "int_value": 7338992,
            "name": "Corrected Vol Acc Stn",
            "timestamp": 1729664005479
        }
    ],
    "seq": 32,
    "timestamp": 1729664005479
}

Príklad komplexnejšej hodnoty obsahujúcej properties a dataset a zobrazujúcej aj textovú reprezentáciu dátového typu (datatype_txt) a časovej značky (timestamp_txt) v dôsledku nastaveného parametra Convert Datatype/Timestamp to Text.

{
    "metrics": [
        {
            "datatype": 12,
            "datatype_txt": "String",
            "name": "Node Properties/Configuration",
            "string_value": "{}",
            "timestamp": 1730305529539,
            "timestamp_txt": "30-10-2024 17:25:29.539"
        },
        {
            "alias": 30064771073,
            "datatype": 5,
            "datatype_txt": "Uint8",
            "int_value": 0,
            "name": "Node Properties/Missing Param",
            "properties": {
                "keys": [
                    "usage"
                ],
                "values": [
                    {
                        "string_value": "technical information",
                        "type": 12,
                        "type_txt": "String"
                    }
                ]
            },
            "timestamp": 1730305529537,
            "timestamp_txt": "30-10-2024 17:25:29.537"
        },
        {
            "alias": 0,
            "dataset_value": {
                "columns": [
                    "topic_name",
                    "offset",
                    "length",
                    "crc"
                ],
                "num_of_columns": 4,
                "rows": [
                    {
                        "row": [
                            "N/A",
                            0,
                            0,
                            0
                        ]
                    }
                ],
                "types": [
                    12,
                    7,
                    7,
                    7
                ],
                "types_txt": [
                    "String",
                    "UInt32",
                    "UInt32",
                    "UInt32"
                ]
            },
            "datatype": 16,
            "datatype_txt": "DataSet",
            "name": "Node Control/FW Update",
            "timestamp": 1730305529537,
            "timestamp_txt": "30-10-2024 17:25:29.537"
        }
    ],
    "seq": 0,
    "timestamp": 1730305529536,
    "timestamp_txt": "30-10-2024 17:25:29.536"
}


Poznámka: je možné monitorovať aj stav iných Sparkplug Host Application pripojených k MQTT serveru. Ak je Identifikátor Host Application napr. "ACME", tak je potrebné vytvoriť stanicu s adresou "spBv1.0/STATE/ACME" (alebo v skrátenom tvare "ACME") a na nej meraný bod typu Di s adresou "JA=online" (keďže Host Application posiela STATE správu s JSON payloadom).


Browse

Pre merané body v Sparkplug režime je možné zistiť zoznam metrík, pokiaľ KOM proces beží a komunikácia s MQTT serverom je nadviazaná.
Po kliknutí na tlačidlo Browse sa otvorí okno MQTT Item Browser a zobrazí sa zoznam doteraz načítaných metrík. Zoznam objektov sa vytvára dynamicky v dôsledku prijatých správ .

Zoznam objektov je dynamický, t.j. pri príchode novej hodnoty do KOM procesu je aktualizovaný. Podporované je aj filtrovanie v jednotlivých stĺpcoch (s výnimkou časového stĺpca Time), v maske je možné používať hviezdičky (napr. *Short*).

Dvojité kliknutie na konkrétny riadok spôsobí, že sa hodnota zo stĺpca Address vloží do konfigurácie meraného bodu, z ktorého bolo okno MQTT Item Browser otvorené. Zároveň sa vloží aj do clipboardu.

Tlačidlo Refresh spôsobí vymazanie zoznamu hodnôt v CNF aj v KOM procese a prípadne poslanie Rebirth príkazu (ak Send Node Control/Rebirth=YES).

V stĺpci Value sa nachádza prijatá hodnota.

Literatúra

Odkazy
Oficiálna stránka MQTT protokolu http://mqtt.org

Stránka MQTT Sparkplug protokolu https://sparkplug.eclipse.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


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.



O protokole MQTT si môžete prečítať blog 


Revízie dokumentu


Komunikačné protokoly