車聯網場景下的MQTT協議

車聯網場景下的MQTT協議

本文將從EMQ車聯網行業用戶的實際案例體驗出發，對比不同物聯網通信協議在車聯網平台建設和應用中的優缺點，分享企業應該如何選擇合適的MQTT消息接入產品和服務根據自身情況，以及目前最流行的數據傳輸安全、數據集成等技術方案。

前言
MQTT協議長期以來一直是物聯網領域當之無愧的主流協議。憑藉其輕便、高效、可靠安全、雙向通信等特點，已被廣泛應用於多個行業的物聯網平台建設。那麼MQTT協議在車聯網場景中有什麼應用呢？

本文將從EMQ車聯網行業用戶的實際案例體驗出發，對比不同物聯網通信協議在車聯網平台建設和應用中的優缺點，分享企業應該如何選擇合適的MQTT消息接入產品和服務根據自身情況，以及目前最流行的數據傳輸安全、數據集成等技術方案。
MQTT協議適合車聯網嗎？
整個車聯網業務結構複雜，涉及多個通信環節。在本文中，我們將討論車聯網平台主要負責的雲端消息接入模塊。

MQTT 是一種基於發布/訂閱模型的物聯網通信協議。簡單易實現，支持QoS，包小。它佔據了物聯網協議的一半。在車聯網場景下，MQTT仍然能夠靈活、快速、安全地接入海量車機系統，保證複雜網絡環境下消息的實時性和可靠性。其主要應用優勢如下：

開放的消息協議，簡單易實現。市面上有大量成熟的軟件庫和硬件模塊，可有效降低車輛接入的難度和成本；
提供靈活的發布訂閱和主題設計，可以通過大量主題進行消息通信，處理各種車聯網服務；
Payload格式靈活，消息結構緊湊，可靈活承載各種業務數據，有效減少車機網絡流量；
提供三種可選的QoS等級，可適應車輛和設備的不同網絡環境；
提供在線狀態感知和會話保留能力，方便管理車輛在線狀態和離線消息保留。
綜上所述，MQTT協議如果搭配具有海量車端連接、軟實時、高並發數據吞吐量、多重安全保障能力的消息中間件產品，無疑會給車聯網平台的建設帶來便利。
與MQTT相比，其他協議有什麼區別？
到目前為止，大多數車聯網客戶更喜歡 MQTT 協議。我們也遇到過一些客戶選擇了私有TCP、HTTP等其他協議，但從最終結果來看，MQTT是車聯網場景的最佳選擇。

在接觸MQTT協議之前，華南某大型主機廠採用私有化的TCP協議（ACP協議）搭建車聯網服務平台。經過長時間的協議規範設計和開發，車聯網平台的主要功能已經基本實現。但隨著車聯網業務場景的不斷增加和車輛數量的不斷增長，私有化 TCP 的弊端也逐漸凸顯：協議私有化定義和版本維護困難，所有協議功能（如keep alive、斷線重連、離線消息等）都需要定制開發，專有協議也需要定制開發終端硬件適配，導致成本高、週期長、更新迭代慢。隨著 MQTT 協議生態的不斷完善及其在車聯網平台通信協議選擇中的廣泛採用，OEM 開始在新一代車聯網平台開發中採用 MQTT 協議。 EMQX物聯網接入平台提供的完善。 MQTT協議的支持不僅降低了開發成本，縮短了開發週期，還實現了更多的功能場景和運維方式。
華東某大型整車廠目前庫存超過100萬輛。之前的車聯網平​​台是使用私有 TCP 協議構建的。面對數百萬車輛的海量消息通信，私有TCP協議維護成本高，信息可靠。性能得不到保障，日常系統維護和功能擴展開發工作量大。隨著MQTT協議在集團內部車聯網平台的廣泛採用，整車廠也啟動了MQTT協議的改造升級。目前部分機型已經通過OTA升級進行了升級。未來，他們計劃分階段逐步完成所有車型的升級。升級工作。

另一家車企客戶很早就聯繫了我們，但考慮到初期業務的簡單性和自身技術的選擇，最終還是採用了自建HTTP服務的形式訪問車機。隨著業務的發展，傳統的請求-響應模式通信已經無法滿足新的業務需求。同時，隨著功能和終端數量的增加，整個平台的通信量呈指數級增長，使用HTTP訪問導致性能瓶頸。客戶最終選擇了 MQTT 作為接入協議，並使用 EMQX 提供的數據接入方案解決了之前的業務問題。

一般來說，私有協議的特點是封閉性和排他性。它們旨在解決配方早期的特定問題，導致缺乏靈活性。業務調整後往往難以滿足新的需求。企業必須在協議中添加更多協議。特徵;或者因為訪問量的增加，私有協議的服務器端過早地達到了性能和可擴展性的瓶頸。上述原因最終導致用戶的關注點從業務開發轉向接入層和中間件的開發，無形中增加了平台項目的成本。因此，MQTT協議自然成為車聯網領域最適合的主流協議。
如何選擇 MQTT 消息接入產品/服務？
在平台設計中，系統架構設計和產品選型是一個嚴謹的過程。用戶首先要結合應用場景評估產品功能是否滿足業務需求，性能和擴展性能否支撐平台的短期設計能力以及未來可能的增長；產品使用成本也是一個重要的考慮因素，產品本身的成本、IaaS基礎設施、開發集成、維護工作等都會影響客戶的總擁有成本；此外，還應結合產品的全球化能力進行評估。對於有海外業務的項目，產品能否支持全球部署，能否滿足各地區的合規性，能否避免雲計算提供商鎖定這些是選擇產品的依據。

EMQ 的車聯網客戶在選型過程中經常會與雲計算提供商的物聯網消息接入 SaaS 服務進行比較。相比之下，EMQX的優勢主要在於私有部署和標準化能力——支持私有部署到任意云平台，無平台鎖定，提供標準MQTT協議，這也是車聯網客戶普遍看重的一點。

避免雲計算供應商鎖定有助於企業用戶獲得競爭優勢，並可以減少公司暫停與雲計算供應商合作的影響。另一方面，多雲支持也可以充分利用不同雲計算提供商的技術和商業優勢。例如，一些在全球開展業務的公司可以選擇國內外不同的雲計算提供商。

此外，相當多的客戶看重 EMQX 較低的使用成本。根本原因是由於計費方式不同，業務規模越大，雲計算提供商的接入服務成本就越高。
但是，在成本方面也有例外。此前，部分車企用戶在評估了雲提供商的接入服務和EMQX後，在考慮到自身運維成本和風險後，最終放棄了私有部署，選擇了雲提供商的接入服務。隨著 EMQ 全託管 MQTT 消息服務——EMQX Cloud 的推出，這個問題也得到了解決。通過 EMQX Cloud，用戶現在可以免除基礎設施管理和維護的負擔，同時保持與私有部署、跨雲跨平台等一致的成本預算清晰可控的優勢，進行互聯網的建設。車輛平台無後顧之憂。

對於有私有部署需求的客戶，EMQX 也有自己獨特的優勢。 EMQX 提供全球商業支持，高產品性能帶來海量連接和吞吐能力，規則引擎和數據橋提供快速集成能力。同時，在車聯網領域，高可靠易擴展的架構能力和雲端一體化的V2X信息交互能力也讓EMQX在支持私有部署的同類產品中脫穎而出。

2018年上汽大眾在設計研發新一代車聯網系統時，SC部門考慮到新車聯網大並發、低時延、高吞吐的場景需求，參考了主流的新車聯網系統架構國內外，最終採用了基於MQTT的系統。協議打造新一代車聯網平台。

在本項目中，MQTT和EMQX強大的規則引擎數據集成能力和通用總線能力的特點，有效滿足了客戶在復雜網絡中對消息實時可靠性的要求，解決了項目時間緊、任務重、以及快速發展和對接需求的需要。
查看客戶成功案例：上汽大眾攜手EMQ打造新一代智能車聯網系統

您使用什麼技術解決方案？
EMQX 作為消息中間件，提供了豐富靈活的集成能力，每個功能都提供不同的技術方案供用戶選擇。經過長期的使用總結，比較流行的技術方案如下：
安全
在傳輸鏈路層，我們建議用戶開啟 TLS 加密傳輸，但大部分雲計算​​提供商的負載均衡產品不支持 TLS 終止。在生產部署過程中，需要部署額外的組件如 HAProxy 來卸載 TLS 證書。另外，部分客戶需要國家加密算法TLS加密傳輸，我們也提供定制化解決方案。

訪問 TBox 最常見的方法是使用證書身份驗證。 EMQX 提供可擴展的認證鏈，支持第三方認證平台擴展（如 PKI 系統），支持外部數據源和基於用戶名/密碼的內部數據庫認證。

此外，大部分用戶都開啟了 EMQX 認證功能，並為不同的 TBox 終端分配了相應的發布和訂閱權限，有效保護數據安全。
數據整合
將流經 EMQX 的海量車聯網數據與業務系統連接起來，是客戶最重要的能力。 EMQX 內置規則引擎和數據橋接能力，可以將 MQTT 數據流式傳輸到 Kafka、各種 SQL/NoSQL/時序數據庫，在實際項目中，絕大多數客戶使用 Kafka 作為後端流處理組件。

Kafka 專注於數據的存儲和讀取，而 EMQX 專注於客戶端和服務器之間的通信。 EMQX 用於快速接收和處理來自大量物聯網設備的消息。 Kafka 可以收集和存儲這些數據並將其發送給後端程序進行分析和處理，這種架構是目前應用最廣泛的數據集成方案。
寫在最後
當前，汽車電子的快速發展助推了車聯網產業的技術升級。智能交通和汽車行業未來市場前景可觀。可以預見，更多的車主、消費者和自行車製造商將從中受益。基於完善的MQTT協議和EMQX強大的產品能力，可以幫助車聯網平台開發者快速搭建一個健壯靈活的車聯網平​​台。 EMQ 也將緊跟行業發展趨勢，推動消息傳輸、邊緣計算等相關技術的開發和落地，為自動駕駛、車輛協同、車聯網用戶提供更快、更好、更智能的消息服務基礎設施。