Protocolo MQTT: Telemetria e Eficiência

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Protocolo MQTT
MessageQueueTelemetryTransport
(Transporte de telemetria de fila de mensagens)
Prof. Luiz Eduardo C. Leite
Protocolo MQTT
O MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) é um protocolo de 
comunicação leve, baseado em publicação/assinatura 
(publish/subscribe), projetado para a transmissão eficiente de 
mensagens em redes com baixa largura de banda, alta latência ou 
conexões instáveis. 
• É amplamente utilizado em aplicações de Internet das Coisas (IoT) 
devido à sua simplicidade e eficiência.
• Casos de uso:
• Monitoramento e controle de dispositivos IoT.
• Sistemas de automação residencial.
• Telemetria para veículos e máquinas industriais.
• Comunicação entre sensores remotos.
Arquitetura do MQTT
• Publisher (Publicador): é o cliente 
MQTT que envia informações para os 
Subscribers, através de um tópico
específico no Broker.
• Broker: O Broker é o servidor 
intermediário da informação. É ele 
quem recebe os dados enviados pelos 
Publishers, realiza o tratamento da 
informação e repassa-a aos Subscribers
inscritos nos tópicos correspondentes.
• Subscriber (Assinante): Um dispositivo 
que se inscreve em tópicos no broker 
para receber mensagens relevantes.
• Publishers e Subscribers não 
comunicam-se diretamente em 
qualquer circunstância. De fato, eles 
nem sequer estão cientes da existência 
do outro.
Topic: /temperature
Tópicos MQTT
No contexto do MQTT, um tópico é uma string hierárquica que 
organiza e categoriza as mensagens enviadas e recebidas no sistema. 
• O tópico atua como um canal de comunicação onde as mensagens 
são publicadas por publicadores e recebidas por assinantes que se 
inscrevem no mesmo tópico.
• Tópicos são estruturados hierarquicamente usando uma barra ( / ) 
como separador. Exemplo:
• casa/sala/luz (indica informações da luz na sala de uma casa).
• casa/cozinha/temperatura (indica a temperatura na cozinha).
• Tópicos não precisam ser pré-definidos no broker; publicadores e 
assinantes simplesmente usam strings consistentes.
• Tópicos diferenciam maiúsculas de minúsculas. Por exemplo, 
Casa/Luz e casa/luz são tópicos diferentes.
Utilização de Tópicos no Broker
• Publicação:
• Um dispositivo envia uma mensagem ao broker associada a um tópico 
específico. Exemplo:
• Publicador: publica("casa/sala/luz", "ON").
• Assinatura:
• Outros dispositivos se inscrevem em tópicos para receber mensagens 
publicadas nesses canais. Exemplo:
• Assinante: subscribe("casa/sala/luz").
• Entrega de mensagens:
• O broker compara o tópico da mensagem publicada com os tópicos 
dos assinantes.
• Mensagens são entregues somente aos dispositivos com assinaturas 
compatíveis.
• Retenção de mensagens (opcional):
• O broker pode reter mensagens no tópico para novos assinantes que 
se inscrevam após a publicação.
QoS MQTT
• O MQTT oferece três níveis de garantia na entrega de 
mensagens:
• QoS 0: entrega melhor esforço (sem confirmação).
• QoS 1: entrega garantida pelo menos uma vez.
• QoS 2: entrega garantida exatamente uma vez.
Mensagems MQTT
• Cabeçalho Fixo:
• Contém informações essenciais para o protocolo ( 2 Bytes ):
• Tipo de controle (4 bits): indica o tipo da mensagem (por exemplo, CONNECT, PUBLISH, 
SUBSCRIBE).
• Flags (4 bits): usados para controle específico de cada tipo de mensagem (por exemplo, 
DUP, QoS e RETAIN para mensagens PUBLISH).
• Tamanho do restante da mensagem (Remaining Length): um campo de comprimento 
variável que indica o tamanho do cabeçalho variável e do payload.
• Cabeçalho Variável (dependente do tipo de mensagem):
• Presente em mensagens específicas, como PUBLISH, CONNECT ou SUBSCRIBE.
• Exemplos de campos possíveis:
• Tópico: obrigatório em mensagens PUBLISH (string UTF-8 que indica o canal de 
comunicação).
• Packet Identifier: necessário para mensagens com QoS 1 e 2.
• Campos específicos do tipo de mensagem, como username e password no CONNECT.
• Payload:
• Contém os dados da mensagem (se aplicável).
• Por exemplo, em uma mensagem PUBLISH, o payload contém o dado que está 
sendo enviado.
• É opcional e pode ter tamanho de 0 bytes.
Por que MQTT?
• Tempo de Resposta e Performance
• Na arquitetura HTTP REST, a conexão do cliente com o servidor é 
intermitente.
• A arquitetura MQTT permite que os clientes permaneçam 
persistentemente conectados ao Broker, fornecendo uma 
comunicação bidirecional entre o cliente e o servidor.
• Devido à conexão permanente, a necessidade de conectar e 
desconectar para cada transferência de dados não é necessária. 
• O ping keep alive do MQTT tem uma sobrecarga muito menor em 
comparação com as chamadas de conexão de reconexão que o 
HTTP REST faz. 
• As mensagens do MQTT são menores do que as mensagens 
human readble da arquitetura HTTP REST.
Por que MQTT ?
Comparação
MQTT até 25 vezes mais rápido!
Por que MQTT?
• Consumo de Energia
• Quando comparado diretamente para a mesma transferência de 
dados usando HTTP REST e MQTT, a arquitetura MQTT consome 
20% menos energia. 
• No caso do HTTP REST, a maior parte da energia é perdida nos 
recursos usados ​​na conexão e desconexão e na limpeza de 
recursos no servidor e no cliente. 
• Portanto, quando você constrói um dispositivo remoto operado 
por bateria, o MQTT ajuda você com uma vida útil da bateria 
maior.
Por que MQTT
• Segurança
• A maioria dos dispositivos hoje é implantada atrás de um firewall 
por razões de segurança. 
• Mesmo implementando um servidor REST nos dispositivos 
clientes, a conexão com eles será dificultada ou até impedida 
pelos firewalls.
• Por limitações da arquitetura HTTP REST, o servidor não pode 
iniciar uma conexão e enviar dados para os clientes sob 
demanda. 
• O MQTT resolve inerentemente esse problema de comunicação 
bidirecional com as conexões persistentes.
Exemplos de Brokers MQTT
• Mosquitto: implementação de um broker MQTT de código aberto, desenvolvida pela 
Eclipse Foundation.
• Disponível para diversas plataformas, incluindo Linux, Windows, macOS e 
dispositivos embarcados como o Raspberry Pi.
• https://mosquitto.org/
• Maqiatto: plataforma online que fornece um broker MQTT hospedado na nuvem.
• Permite que desenvolvedores testem e implementem soluções baseadas no 
protocolo MQTT sem a necessidade de configurar ou hospedar seu próprio broker.
• https://www.maqiatto.com/ 
• Adafruit IO: plataforma baseada na nuvem projetada para integrar dispositivos IoT e 
gerenciar dados de sensores e dispositivos conectados.
• Funciona como um broker MQTT, mas com algumas características adicionais.
• Fornece uma plataforma mais abrangente, com funcionalidades de 
armazenamento, visualização e automação de dados, o que o diferencia de um 
broker MQTT tradicional.
• https://io.adafruit.com/ 
https://mosquitto.org/
https://www.maqiatto.com/
https://io.adafruit.com/
	Slide 1: Protocolo MQTT Message Queue Telemetry Transport (Transporte de telemetria de fila de mensagens) 
	Slide 2: Protocolo MQTT
	Slide 3: Arquitetura do MQTT
	Slide 4: Tópicos MQTT
	Slide 5: Utilização de Tópicos no Broker
	Slide 6: QoS MQTT
	Slide 7: Mensagems MQTT
	Slide 8: Por que MQTT?
	Slide 9: Por que MQTT ?
	Slide 10: Por que MQTT?
	Slide 11: Por que MQTT
	Slide 12: Exemplos de Brokers MQTT