MQTT-SN协议¶
MQTT-SN 协议是 MQTT 的直系亲属，它使用 UDP 进行通信，标准的端口是1884
MQTT-SN 的主要目的是为了适应受限的设备和网络,比如一些传感器,只有很小的内存和CPU,TCP 对于这些设备来说非常奢侈
还有一些网络,比如 ZIGBEE，报文的长度在300字节以下，无法承载太大的数据包
所以 MQTT-SN 的数据包更小巧
MQTT-SN 的官方标准下载地址: http://mqtt.org/new/wp-content/uploads/2009/06/MQTT-SN_spec_v1.2.pdf
MQTT-SN 最大的不同是:
Topic 使用 TopicId 来代替，而 TopicId 是一个16比特的数字
每一个数字对应一个 Topic,
设备和云端需要使用 REGISTER 命令映射 TopicId 和 Topic 的对应关系。
尽管MQTT-SN被设计成尽可能接近于MQTT，但那些低功耗、电池驱动、资源受限的设备所在网络场景为低速带宽、高连接失败、物理层数据包上线为128字节。文档提出了以下不同点:
CONNECT消息被拆分成三个消息（CONNECT，WILLTIPIC，WILLMSG），后两者用于客户端传递遗嘱主题和遗嘱消息等
在PUBLISH消息中主题（topic name）被替换成两个字节长度自然数（topic id），这个需要客户端通过注册流程进行获取对应的topic id
预定义（提前定义）topic id和topic name，省去中间注册流程，客户端和网关要求提前在其固件中指定
协议引入的自动发现机制可帮助客户端发现潜在的网关。若存在多个网关，彼此可协调是为主从互备或者负载均衡
“clean session”即可作用于订阅持久化，也被扩展作用于遗嘱特性（遗嘱主题和遗嘱消息）
针对休眠设备增加离线保活机制支持，当有消息时代理需要缓存，客户端被唤醒时再发送
在MQTT-SN架构图中，存在三种组件:
MQTT-SN 客户端
MQTT-SN 网关，可单独存在，也可以被集成到MQTT服务器中。需要承担MQTT-SN和MQTT协议之间的转换工作
MQTT-SN 转发器，负责转发当前客户端数据到不可直接访问的网关上去，针对客户端而言网关不可直接访问时，转发器作用就凸显。转发器封装MQTT-SN消息转发给网关，解封来自网关的消息发送给客户端。网关不能够篡改原始数据
目标:
MQTT for Sensor Networks is aimed at embedded devices on non-TCP/IP networks, such as Zigbee. MQTT-SN is a publish/subscribe messaging protocol for wireless sensor networks (WSN), with the aim of extending the MQTT protocol beyond the reach of TCP/IP infrastructure for Sensor and Actuator solutions.
MQTT-SN传输网关:
透明网关，会为每一个客户端都建立一个TCP连接到MQTT服务器的通道，这样会较为耗费网关网络资源，但模型简单
聚合网关，只建立一条TCP连接通道到MQTT服务器上，所有的客户端共享一个通道，很经济的说。
MQTT-SN常用流程进行的流程简单梳理 [1]:
Client Gateway Server/Broker
| | |
Generic Process | --- SERCHGW ----> | |
| <-- GWINFO ----- | |
| --- CONNECT ----> | |
| <--WILLTOPICREQ-- | |
| --- WILLTOPIC --> | |
| <-- WILLMSGREQ -- | |
| --- WILLMSG ----> | ---- CONNECT ----> |(accepted)
| <-- CONNACK ----- | <--- CONNACK ----- |
| --- PUBLISH ----> | |
| <-- PUBACK ----- | (invalid TopicId) |
| --- REGISTER ---> | |
| <-- REGACK ----- | |
| --- PUBLISH ----> | ---- PUBLISH ----> |(accepted)
| <-- PUBACK ----- | <---- PUBACK ----- |
| | |
// // //
| | |
SUBSCRIBE -->| --- SUBSCRIBE --> | ---- SUBSCRIBE --> |
[var Callback] | <-- SUBACK ------ | <--- SUBACK ------ |
| | |
// // //
| | |
| <-- REGISTER ---- | <--- PUBLISH ----- |<-- PUBLISH
| --- REGACK ----> | |
[exec Callback] | <-- PUBLISH ---- | |
| --- PUBACK ---> | ---- PUBACK ----> |--> PUBACK
| | |
// // //
| | |
active -> asleep| --- DISCONNECT -> | (with duration) |
| <-- DISCONNECT -- | (without duration) |
| | |
// // //
| | |
| | <--- PUBLISH ----- |<-- PUBLISH
| | ----- PUBACK ----> |
| | <--- PUBLISH ----- |<-- PUBLISH
| | ----- PUBACK ----> |
| | (buffered messages)|
asleep -> awake | | |
| --- PINGREQ ----> | |
awake state | <-- PUBLISH ---- | |
| <-- PUBLISH ---- | |
| <-- PINGRESP ---- | |
asleep <-awake | | |
MQTT-SN运行的协议栈:
基于MQTT-SN运行的架构图:
但实际上的其网络拓扑可能更为复杂，比如两个不同的传感器网络:
