Giao thức MQTT là gì? Tìm hiểu về giao thức MQTT trong IoT

Thời đại công nghệ càng ngày càng phát triển khiến cho nhu cầu kết nối càng cao. Người dùng không chỉ có nhu cầu tương tác trực tiếp giữa người và máy mà còn mong muốn mọi thứ đều trở nên dễ dàng.Internet of Things (IoT) đã và đang lan tỏa trong cộng đồng với thông điệp mọi thứ đều có thể kết nối. Đó là lý do MQTT ra đời với mục đích hỗ trợ liên lạc hiệu quả.

Giáo thức MQTT là một trong những giáo thức được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng IoT và điều khiển thiết bị. Nếu bạn muốn tìm hiểu về nó, hãy đọc bài viết này để biết thêm chi tiết!Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu kỹ hơn về MQTT là gì và các thuật ngữ liên quan tới nó trong bài viết này.

MQTT là gì?

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) là một giao thức truyền thông nhị phân nhẹ, mở và dễ sử dụng được phát triển vào những năm đầu thập kỷ 2000 bởi IBM. Ban đầu, nó được thiết kế để giải quyết các vấn đề liên quan đến truyền thông giữa các thiết bị có tài nguyên hạn chế, như các cảm biến và các thiết bị IoT (Internet of Things). Nhưng từ đó, MQTT đã trở thành một trong những giao thức phổ biến nhất trong lĩnh vực IoT và các ứng dụng liên quan đến truyền thông giữa các máy chủ và thiết bị.

Cách Hoạt Động Của Giáo Thức MQTT

MQTT hoạt động dựa trên mô hình “publish-subscribe.” Trong mô hình này, các thiết bị được phân thành hai vai trò chính: “publisher” (người xuất bản) và “subscriber” (người đăng ký). Thiết bị xuất bản gửi các thông điệp (messages) đến các chủ đề (topics) mà các thiết bị đăng ký sẽ nhận. Giao thức này đơn giản, nhẹ nhàng, và tiết kiệm băng thông, giúp nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng IoT.

Các khái niệm cơ bản trong giao thức MQTT

Nếu bạn đang tìm hiểu về giao thức MQTT thì nên biết đến những thuật ngữ cơ bản sau:

Publish/Subscribe (Xuất bản – Đăng ký)

Hệ thống Xuất bản – Đăng ký có lẽ không xa lạ với người dùng MQTT. Nó được coi như cách thức hoạt động của giao thức. Một thiết bị có thể xuất bản một tin nhắn về chủ đề hoặc đăng ký về chủ đề nào đó để nhận tin nhắn. Quy trình cụ thể có thể thấy trong ví dụ sau:

• Thiết bị 1 xuất bản về một chủ đề X.
• Thiết bị 2 đăng ký về chủ đề X đó.
• Thiết bị 2 sẽ nhận được tin nhắn về chủ đề do thiết bị 1 xuất bản.

Messages – Thông điệp, tin nhắn

Messages hay tin nhắn có thể hiểu là lượng thông tin bạn muốn trao đổi giữa các thiết bị. Nó xuất hiện ở nhiều dạng ví dụ như: văn bản, lệnh, số đọc,…

Topics – Chủ đề trong MQTT

Topics ở đây chính là các chủ đề trong giao thức MQTT. Nó là cách người dùng đăng ký lượng tin nhắn đến hoặc nơi bạn muốn xuất bản thông điệp. Chủ đề sẽ thể hiện bằng những dấu gạch chéo “/” – cấp độ chủ đề. Ví dụ bạn tạo topics như sau: systems/home/mqtt

Các chủ đề cũng phân biệt theo chữ thường và chữ hoa để tạo sự khác biệt.

Broker – Nhà trung gian

Khái niệm cuối cùng liên quan tới MQTT chính là Broker. Bạn có thể hiểu nó là một nơi trung gian nhận về tất cả các thông điệp, tin nhắn. Sau đó Broker tiến hành lọc tin nhắn theo chủ đề, kiểm tra ai quan tâm chủ đề. Cuối cùng tiến hành xuất bản, đưa tin nhắn đến những người đã đăng ký tương ứng.

Hiện nay có rất nhiều trình trung gian phát triển nhằm hỗ trợ người dùng và các doanh nghiệp tốt hơn. Tùy vào nhu cầu và mục đích của tổ chức mà lựa chọn Broker phù hợp nhất cho mình.

Lợi ích của MQTT trong IoT

Tối ưu hóa sử dụng băng thông

MQTT được thiết kế để tiết kiệm băng thông mạng, điều này rất quan trọng khi các thiết bị IoT thường hoạt động trong môi trường có tài nguyên hạn chế. Giao thức này sử dụng tiêu chuẩn nhị phân thay vì văn bản, giúp giảm thiểu lượng dữ liệu được truyền đi và tiết kiệm năng lượng.

Độ tin cậy cao

MQTT đảm bảo rằng các thông điệp được gửi từ các thiết bị IoT sẽ được giao đến đích một cách đáng tin cậy. Nó sử dụng cơ chế xác nhận giao nhận (Acknowledgment) để đảm bảo rằng Broker đã nhận được thông điệp từ thiết bị xuất bản.

Thích ứng với nhiều loại mạng

Giao thức MQTT có thể thích ứng với nhiều loại mạng, bao gồm cả mạng không dây và mạng có dây. Điều này làm cho nó trở thành lựa chọn lí tưởng cho các ứng dụng IoT hoạt động trên nền tảng mạng phức tạp.

Cách triển khai MQTT trong dự án IoT

Xác định chủ đề và nội dung thông điệp

Trước khi triển khai MQTT, bạn cần xác định các chủ đề (Topics) và nội dung thông điệp mà các thiết bị sẽ gửi và nhận.

Cài đặt Broker

Sau khi xác định chủ đề và nội dung thông điệp, bạn cần cài đặt một máy chủ MQTT, còn được gọi là Broker. Các thiết bị IoT sẽ kết nối và gửi thông điệp thông qua Broker này.

Cài đặt và cấu hình Client

Tiếp theo, cài đặt và cấu hình các thiết bị IoT như các khách hàng (Clients). Đảm bảo rằng các thiết bị đăng ký vào các chủ đề mà chúng muốn nhận thông điệp.

Kiểm tra và triển khai

Trước khi triển khai thực tế, hãy thử nghiệm giao thức MQTT trong một môi trường giả lập để đảm bảo tính ổn định và đáng tin cậy.

Tổng kết về giao thức MQTT