ID.nl logo
Zekerheid & gemak

Alles over het internet-of-things-protocol MQTT

De naam MQTT zal niet bij veel mensen een belletje doen rinkelen, maar het internet-of-things-protocol vormt de basis van talloze systemen in domotica. We kijken naar de werking van dit protocol en de verschillende manieren waarop je het kunt inzetten.

Het internet der dingen (internet of things, IoT) is de laatste jaren een hype, maar de meest gebruikte technologie om al die apparaten met elkaar te laten praten bestaat al twintig jaar: MQTT (Message Queuing Telemetry Transport). De eerste versie van het MQTT-protocol werd namelijk al in 1999 geschreven door Andy Stanford-Clark van IBM en Arlen Nipper van Arcom (later Eurotech).

Hun bedoeling was om een licht protocol te ontwikkelen dat met een efficiënt gebruik van bandbreedte allerlei soorten gegevens kon doorsturen met verschillende vormen van quality of service (QoS). En laat dat nu net een combinatie van eigenschappen zijn die essentieel is in het internet of things. Het mag dan ook niet verbazen dat talloze IoT-projecten ervoor gekozen hebben om onder de motorkap MQTT te gebruiken. Overigens toonde MQTT-uitvinder Stanford-Clark in 2009 de mogelijkheden al door zijn domoticasysteem via MQTT met Twitter te verbinden.

Centrale tussenpartij

Een cruciale rol in MQTT is weggelegd de ‘broker’, een centrale tussenpartij die de communicatie tussen zenders en ontvangers in goede banen leidt. In traditioneler taalgebruik zouden we het de server noemen. De broker is niet de enige afwijkende term die het MQTT-protocol gebruikt: een zender heet er uitgever (‘publisher’) en een ontvanger abonnee (‘subscriber’). Beide zijn vormen van clients. Uiteraard kan een client ook zowel zenden als ontvangen.

De broker zorgt ervoor dat uitgevers en abonnees niet van elkaars bestaan hoeven te weten: alles verloopt via de broker. Dat gaat als volgt: de broker beheert onderwerpen (‘topics’) met inhoud (‘payloads’). Een abonnee die in een onderwerp geïnteresseerd is, abonneert zich daarop bij de broker. Een uitgever die een boodschap wil sturen, publiceert zijn inhoud op een specifiek onderwerp door dit naar de broker te sturen. Zodra de broker een boodschap voor een onderwerp ontvangt, stuurt hij die door naar alle clients die op dit onderwerp geabonneerd zijn.

Hiërarchische onderwerpen

Een onderwerp kunnen we dus beschouwen als een soort locatie waarvan de naam bij uitgever en abonnee bekend is. Maar om hier wat systematiek in te brengen, definieert MQTT de onderwerpen als hiërarchische namen, gescheiden door een slash (/), zoals in url’s. Elke toepassing is voor de rest volledig vrij in de keuze van de namen; in tegenstelling tot url’s zijn er dus geen vastgelegde topdomeinen.

Wil je wat orde in je MQTT-netwerk houden, dan is het aan te raden om een systeem voor je onderwerpen te gebruiken. Een domoticatoepassing als Home Assistant doet dat door de onderwerpen van de volgende vorm te maken:

<discovery_prefix>/<component>/[<node_id>/]<object_id>/&lt;&gt;</object_id></node_id></component></discovery_prefix>

Daarbij is discovery_prefix standaard gelijk aan homeassistant. Component het type component, zoals binary_sensor enzovoort. Een voorbeeld van een onderwerp is:

homeassistant/sensor/slaapkamer_temperature/state

Dat bevat als inhoud de temperatuur van een temperatuursensor in de slaapkamer, bijvoorbeeld 18.7.

Wildcards

MQTT kent ook ‘wildcards’ voor onderwerpen. Een client die in alle onderwerpen onder homeassistant/sensor/slaapkamer_temperature geïnteresseerd is, abonneert zich dan op:

homeassistant/sensor/slaapkamer_temperature/#

Hij krijgt dan ook boodschappen over de onderwerpen:

homeassistant/sensor/slaapkamer_temperature/last_updated
homeassistant/sensor/slaapkamer_temperature/last_changed

Enzovoort.En als een client in alle onderwerpen van Home Assistant geïnteresseerd is, abonneert hij zich op:

homeassistant/#

Soms ben je geïnteresseerd in alle onderwerpen met een specifieke naam van het onderste niveau, ongeacht het niveau erboven. Daarvoor gebruik je de wildcard +. Zo abonneer je je bijvoorbeeld eenvoudig op de boodschappen over de laatste veranderingen van alle sensoren in Home Assistant:

homeassistant/sensor/+/last_changed

De hiërarchische opbouw van onderwerpen maakt dit heel eenvoudig.

©PXimport

Verbinding en beveiliging

MQTT is ontworpen om over tcp/ip te draaien, meestal op poort 1883. Recentelijk is ook MQTT over WebSocket populair, omdat dit het mogelijk maakt om rechtstreeks in een webbrowser via MQTT te communiceren. Een JavaScript-client pakt de pakketten dan uit de WebSocket-laag uit en behandelt de MQTT-pakketten die erin zitten. MQTT over WebSocket verloopt meestal via poort 9001. Zowel MQTT over tcp/ip als MQTT over WebSocket zijn ook te gebruiken over een versleutelde verbinding, via tls.

Tot nu toe lijkt het alsof iedereen zomaar alle onderwerpen op je MQTT-broker kan uitlezen, en zo gebeurt het in veel lokale MQTT-installaties ook, maar de meeste MQTT-brokers bieden een gebruikersbeheer met bijbehorende authenticatie en gebruikersrechten. Je stelt dan in de configuratie van de broker in dat elke MQTT-client zich moet aanmelden met een gebruikersnaam en wachtwoord en lees- en schrijfrechten voor specifieke onderwerpen heeft. Zo voorkom je dat een willekeurige sensornode in je netwerk waarin iemand is ingebroken je hele domoticasysteem via MQTT kan aansturen.

Zelf aan de slag met MQTT

MQTT is in heel wat software ondersteund, dus je kunt het protocol zelf eenvoudig in je eigen projecten inzetten. Een eenvoudige manier om een Raspberry Pi, Arduino of ESP8266 via MQTT over internet te laten werken, is via de clouddienst Adafruit IO. Werk je liever in het ecosysteem van Amazon of Microsoft, gebruik dan AWS IoT respectievelijk Azure IoT Hub.

Je hoeft MQTT trouwens niet in de cloud te gebruiken: met het opensourceproject Eclipse Mosquitto, dat MQTT-protocols 3.1 en 3.1.1 ondersteunt, draai je eenvoudig een MQTT-broker op je eigen netwerk. Mosquitto komt ook met eenvoudige MQTT-clients voor op de opdrachtregel: mosquitto_pub en mosquitto_sub.

Wil je op een grafische manier MQTT-boodschappen doorzoeken, bekijken en publiceren, dan is MQTT Explorer een handig programma.

Wil je MQTT in je eigen programma’s gebruiken, dan is het project Eclipse Paho met bibliotheken in C, C++, Java, JavaScript, Python en Lua onmisbaar.

▼ Volgende artikel
AOC brengt 260 Hz en G-SYNC-compatibiliteit naar betaalbare 24- en 27-inch schermen
© AGON by AOC
Huis

AOC brengt 260 Hz en G-SYNC-compatibiliteit naar betaalbare 24- en 27-inch schermen

AGON by AOC breidt zijn G4-serie uit met twee snelle instapmonitors voor competitieve games: de AOC GAMING 24G4ZR (23,8 inch) en 27G4ZR (27 inch). Beide modellen combineren een Fast IPS-paneel met een verversingssnelheid tot 260 Hz (240 Hz standaard) en een lage bewegingsonscherpte.

De nieuwe G4ZR-modellen richten zich op gamers die vooral snelheid zoeken, maar tegelijkertijd op hun budget willen (of moeten) letten. AOC zet de monitors standaard op 240 Hz en laat je optioneel naar 260 Hz overklokken via het OSD-menu of de G-Menu-software. De responstijden worden opgegeven als 1 ms GtG en 0,3 ms MPRT, waarbij die laatste waarde vooral iets zegt over bewegingsscherpte met backlight-strobing ingeschakeld.

Voor vloeiend beeld ondersteunen de 24G4ZR en 27G4ZR Adaptive-Sync en zijn ze volgens AOC NVIDIA G-SYNC-compatibel. Ook is er MBR Sync, waarmee variabele verversingssnelheid en backlight-strobing tegelijk gebruikt kunnen worden. Dat moet tearing en haperingen tegengaan, terwijl snelle bewegingen scherper blijven.

©AGON by AOC

Beeldkwaliteit, standaard en aansluitingen

Qua beeldkwaliteit kiest AOC voor Fast IPS, wat doorgaans snellere pixelovergangen combineert met IPS-eigenschappen zoals brede kijkhoeken. De 27-inch variant haalt volgens AOC 121,5% sRGB en 92,3% DCI-P3; de 23,8-inch versie 111,7% sRGB en 87,7% DCI-P3. De helderheid is 300 cd/m² en de kijkhoeken zijn 178 graden, zodat kleuren ook bij een schuine kijkpositie redelijk consistent blijven.

De ZR-modellen krijgen een volledig verstelbare standaard met 130 mm hoogteverstelling, plus kantelen, draaien en pivot. Handig als je je schermhoogte en -hoek precies wilt afstellen voor lange sessies. Daarnaast zijn de monitoren VESA 100x100-compatibel voor een arm- of wandmontage. Aansluiten kan via 2x HDMI 2.0 en 1x DisplayPort 1.4. Verder noemt AOC flicker-free en een hardwarematige low blue light-stand om vermoeide ogen te beperken.

©AGON by AOC

Naast de twee nieuwe modellen komen later ook varianten met een eenvoudiger voet die alleen kan kantelen: de 24G4ZRE en 27G4ZRE. Die gebruiken volgens AOC hetzelfde paneel en dezelfde snelheidsspecificaties, maar zijn bedoeld voor wie geen uitgebreide ergonomie nodig heeft.

Beschikbaarheid en prijzen

De AOC GAMING 24G4ZR, 27G4ZR, 24G4ZRE en 27G4ZRE hebben de volgende adviesprijzen: de 24G4ZR kost 149 euro en de 27G4ZR 169 euro. De tilt-only varianten zijn goedkoper: 129 euro voor de 24G4ZRE en 149 euro voor de 27G4ZRE.

Wat betekent MPRT?

MPRT staat voor 'Moving Picture Response Time' en gaat over bewegingsscherpte: hoe scherp een object blijft als het snel over het scherm beweegt. Fabrikanten halen lage MPRT-waardes vaak met backlight-strobing (de achtergrondverlichting knippert heel kort), wat bewegingen scherper kan maken. In ruil daarvoor kan het beeld wat donkerder worden en werkt het niet altijd even prettig voor iedereen.

▼ Volgende artikel
Gerucht: Nexon werkt aan Starcraft-shooter voor Blizzard
Huis

Gerucht: Nexon werkt aan Starcraft-shooter voor Blizzard

Het Zuid-Koreaanse zou een shooter gebaseerd op Starcraft in ontwikkeling hebben voor IP-eigenaar Blizzard.

Dat claimt The Korean Economic Daily. Een team binnen Nexon dat gespecialiseerd is in shooters zou zich op dit moment volledig richten op de nog onaangekondigde game. De ontwikkeling zou nog niet lang geleden zijn gestart, en dus zou de shooter nog lang op zich laten wachten.

Verdere details zijn er nog niet, behalve dat Choi Jun-ho ook bij het project betrokken zou zijn. Hij maakte eerder de populaire Shinppu-mapmod voor Starcraft.

Starcraft

Er gaan al langer geruchten over een shooter gebaseerd op Starcraft. Vorig jaar meldde Bloomberg-journalist Jason Schreier al in zijn boek 'Play Nice: The Rise, Fall and Future of Blizzard Entertainment' dat Blizzard aan een shooter zou werken. Volgens Schreier is de shooter van Nexon echter niet gerelateerd aan de shooter van Blizzard - het zouden om twee afzonderlijke projecten gaan.

De Starcraft-reeks bestaat uit real-time strategygames. De eerste verscheen in 1998, en een vervolg kwam in 2010 uit. Blizzard heeft al vaker geprobeerd shooters gebaseerd op de Starcraft-franchise te maken, maar die werden vooralsnog altijd geannuleerd.

Mogelijke onthulling op Blizzcon

Voor het eerst in enkele jaren organiseert Blizzard op 12 en 13 december de Amerikaanse beurs Blizzcon, waar alles rondom de uitgever wordt gevierd. Het is mogelijk dat één van de hierboven genoemde shooters daar wordt onthuld.