MQTT

Was bedeutet MQTT?

MQTT steht für Message Queuing Telemetry Transport und bezeichnet ein standardisiertes Kommunikationsprotokoll für die Übertragung von Sensordaten und Steuerungsbefehlen in vernetzten Systemen. Das Protokoll arbeitet nach dem Publish-Subscribe-Prinzip: Geräte veröffentlichen Nachrichten zu bestimmten Themen (Topics), während andere Geräte diese Themen abonnieren und automatisch alle zugehörigen Nachrichten empfangen. Ein zentraler Broker verwaltet die Verteilung der Nachrichten zwischen den Teilnehmern.

Das Protokoll wurde Ende der 1990er Jahre für die Anbindung von Ölpipeline-Sensoren über Satellitenverbindungen entwickelt. MQTT wurde 2014 OASIS-Standard und ist als ISO/IEC 20922:2016 veröffentlicht. Die Version MQTT 5.0 erweitert das Protokoll um Funktionen wie Nachrichtenablaufzeit, erweiterte Fehlerbehandlung und Metadaten.

Wie funktioniert MQTT?

Das Protokoll nutzt drei Komponenten: Publisher senden Nachrichten, Subscriber empfangen sie, und ein Broker vermittelt zwischen beiden. Ein Temperatursensor (Publisher) sendet Messwerte an das Topic "halle/zone1/temperatur". Alle Systeme, die dieses Topic abonniert haben, erhalten die Daten automatisch – ohne dass Publisher und Subscriber sich direkt kennen müssen.

MQTT definiert drei Quality-of-Service-Stufen (QoS): QoS 0 überträgt Nachrichten ohne Bestätigung, QoS 1 garantiert mindestens eine Zustellung, QoS 2 stellt sicher, dass jede Nachricht genau einmal ankommt. Der Fixed Header einer MQTT-Nachricht benötigt minimal zwei Bytes, was das Protokoll auch für Mobilfunkverbindungen und batteriebetriebene Geräte geeignet macht.

Praxisbeispiel aus der Industrie

Ein Maschinenbauer vernetzt 150 Produktionsmaschinen über MQTT mit einem zentralen MES. Jede Maschine publiziert Betriebsdaten wie Stückzahlen, Störmeldungen und Energieverbrauch unter eigenen Topics. Die Instandhaltung abonniert alle Störmeldungs-Topics, das Controlling die Produktionszahlen, das Energiemanagement die Verbrauchsdaten. Mit persistenten Sessions können die Maschinen Nachrichten lokal puffern und nach Wiederherstellung der Verbindung nachsenden.

Abgrenzung

MQTT unterscheidet sich von OPC UA durch die einfachere Struktur ohne integriertes Informationsmodell. Während OPC UA semantische Beschreibungen von Maschinendaten mitliefert, überträgt MQTT reine Nutzdaten. HTTP-basierte REST-APIs arbeiten nach dem Request-Response-Prinzip und eignen sich weniger für ereignisgesteuerte Echtzeitkommunikation. Für harte Echtzeit-Anforderungen mit Zykluszeiten im einstelligen Millisekundenbereich bleiben Feldbusse wie PROFINET die bessere Wahl.

Normen und Rechtsgrundlagen

MQTT ist als ISO/IEC 20922:2016 standardisiert. Die OASIS-Organisation veröffentlicht die Spezifikationen als offenen Standard. Bei der Übertragung personenbezogener Daten über MQTT gelten die Anforderungen der DSGVO, insbesondere zur Verschlüsselung und Zugriffskontrolle.