لماذا يغذي MQTT الموجة التالية من ابتكار إنترنت الأشياء الصناعية

مع استمرار إنترنت الأشياء الصناعية (IIoT) في إعادة تشكيل التصنيع والطاقة والنقل والمرافق، ازداد الطلب على بروتوكولات الاتصالات الموثوقة والخفيفة الوزن. من بين العديد من المتنافسين, MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) باعتباره الخيار الأفضل لاتصال إنترنت الأشياء IIoT. ولكن لماذا اكتسب هذا البروتوكول هذه الهيمنة في البيئات الصناعية؟ تستكشف هذه المقالة الأسباب الرئيسية وراء الأهمية المستمرة لبروتوكول MQTT في إنترنت الأشياء، ونقاط قوته التقنية وإمكاناته المستقبلية.

فهم صعود إنترنت الأشياء واحتياجات الاتصال الخاصة به

تربط إنترنت الأشياء بين الأصول الصناعية - أجهزة الاستشعار والآلات وأنظمة التحكم والمنصات - لتمكين تبادل البيانات في الوقت الحقيقي والتحليلات التنبؤية والأتمتة. ومع ذلك، فإن هذا الاتصال ينطوي على تحديات: يمكن أن تكون الشبكات غير موثوقة، وقد يكون عرض النطاق الترددي محدودًا، وغالبًا ما يكون لدى الأجهزة الحد الأدنى من طاقة المعالجة.

ولمواجهة هذه التحديات، تتطلب إنترنت الأشياء IIoT بروتوكولاً يتسم بـ

• خفيف الوزن
• موثوقة عبر الشبكات غير المستقرة
• قابلة للتطوير لملايين الأجهزة
• تأمين
• سهولة التنفيذ عبر أنظمة متنوعة

و يتفوق MQTT في تلبية جميع هذه المعاييروهذا هو السبب في استمرار نمو استخدامه في القطاعات الصناعية.

بروتوكول MQTT: بروتوكول مصمم لتحقيق الكفاءة وقابلية التوسع

MQTT هو بروتوكول قائم على النشر والاشتراك مصمم خصيصًا للبيئات محدودة الموارد. على عكس نماذج الطلب والاستجابة التقليدية مثل HTTP، يقلل MQTT من استخدام النطاق الترددي ويدعم الاتصال غير المتزامن.

المزايا التقنية الرئيسية لـ MQTT:

• منخفضة عرض النطاق الترددي الاستهلاك: مثالية للاتصالات ذات النطاق الضيق أو الاتصالات الخلوية (3G، 4G، NB-IoT، LTE-M).
• الحد الأدنى من استخدام الطاقة: مناسب للأجهزة المتطورة التي تعمل بالبطارية.
• دعم الجلسات المستمرة: يمكن للأجهزة إعادة الاتصال دون فقدان البيانات.
• مدمج جودة الخدمة (جودة الخدمة): يضمن توصيل الرسائل حتى في الظروف غير المستقرة.
• التصفية على أساس الموضوع: يحسن كفاءة التوجيه ونمطية النظام.

هذه الميزات تجعلها فعالة بشكل خاص في البيئات الصناعية، حيث يكون وقت التعطل وفقدان البيانات غير مقبول.

حالات استخدام إنترنت الأشياء في العالم الحقيقي

إن MQTT ليس مجرد بروتوكول نظري، بل إنه يمكّن الابتكار بشكل فعال في مختلف القطاعات.

• التصنيع الذكي: تستخدم المصانع MQTT لمراقبة أداء المعدات واكتشاف الأعطال وتنسيق سير العمل الآلي في الوقت الفعلي.
• إدارة الطاقة: شبكات الطاقة والعدادات الذكية تعتمد على MQTT لنقل بيانات الاستهلاك بشكل آمن وموثوق.
• النفط والغاز: تستخدم الحفارات البعيدة ذات الاتصال المحدود MQTT لإرسال تحديثات الحالة وإشارات الإنذار إلى منصات المراقبة المركزية.
• الخدمات اللوجستية وإدارة الأسطول: تقوم المركبات بإرسال الموقع واستخدام الوقود والتشخيصات عبر MQTT إلى لوحات التحكم المركزية لتحسين المسار والصيانة التنبؤية.

في كل حالة من هذه الحالات, MQTTأثبتت موثوقيتها وقابليتها للتوسع أنها أساسية لنجاح استراتيجيات إنترنت الأشياء.

الأمان في أنظمة إنترنت الأشياء IIoT القائمة على MQTT

يعد الأمن مصدر قلق كبير في البيئات الصناعية. وفي حين أن MQTT نفسه بروتوكول بسيط، إلا أنه يمكن تأمينه من خلال:

• TLS التشفير: يمنع اعتراض البيانات.
• اسم المستخدم/كلمة المرور أو مصادقة الرمز المميز: يحد من الوصول غير المصرح به.
• قوائم التحكم في الوصول (ACLs): ضمان قيام الأجهزة المصرح لها فقط بنشر مواضيع معينة أو الاشتراك فيها.

يجب على المستخدمين الصناعيين الجمع بينه وبين البنى الأمنية القوية لضمان سلامة البيانات وخصوصيتها.

دور MQTT في التكامل بين الحافة والسحابة

مع الاستخدام المتزايد للحوسبة الطرفية، فإنها تلعب دورًا حاسمًا في ربط البيانات بين الأجهزة الطرفية والمنصات السحابية. فهي تتيح المزامنة الفعّالة في الوقت الفعلي تقريباً، مما يسمح للشركات بما يلي:

• إجراء تحليلات الحافة
• الاستجابة بشكل أسرع للحالات الشاذة
• تقليل أحمال البيانات السحابية
• الحفاظ على العمليات أثناء انقطاع الخدمات السحابية

وسطاء MQTT مثل موسكيتو, EMQXوالحلول التجارية مثل AWS إنترنت الأشياء الأساسية و أزور إنترنت الأشياء المحور توفير نماذج نشر مرنة للأنظمة التي تعمل بنظام MQTT.

مستقبل MQTT في إنترنت الأشياء: نحو MQTT 5.0 وما بعده

أحدث إصدار, MQTT 5.0، يقدم تحسينات رئيسية مثل:

• خصائص المستخدم لتحسين وسم البيانات الوصفية
• انتهاء صلاحية الجلسة و انتهاء صلاحية الرسالة لإدارة أكثر ذكاءً للأجهزة
• التفاعلات بين الطلب والاستجابة لحالات الاستخدام الأكثر ثراءً بين العميل والخادم

تعمل هذه الميزات على وضع MQTT للتعامل مع سيناريوهات إنترنت الأشياء الأكثر تعقيدًا، بما في ذلك التحليلات القائمة على الذكاء الاصطناعي والروبوتات المنسقة والصيانة التنبؤية على نطاق واسع.

الأفكار النهائية: لماذا يغذي MQTT الموجة التالية من ابتكار إنترنت الأشياء الصناعية

إن النمو الهائل في إنترنت الأشياء الصناعي مدفوع بالحاجة إلى اتصال قوي وخفيف الوزن وقابل للتطوير. يبرز بروتوكول MQTT باعتباره البروتوكول الذي يلبي هذه الاحتياجات على أفضل وجه.

يفسر اعتماده الواسع في مختلف القطاعات ونقاط قوته التقنية ودعمه لبنى إنترنت الأشياء الحديثة لماذا يغذي MQTT الموجة التالية من ابتكار إنترنت الأشياء الصناعية.

مع استمرار الصناعات في التحول الرقمي وتوسيع نطاق الأنظمة المتصلة، ستلعب MQTT دورًا أساسيًا في ضمان انتقال البيانات المهمة بشكل موثوق - من الحافة إلى السحابة وفي كل مكان بينهما.