در پروتکل MQTT، پیام‌ها واحد اصلی انتقال داده بین دستگاه‌ها هستند. هر پیام شامل اطلاعات مشخصی است که به دستگاه‌ها امکان می‌دهد داده‌ها را به صورت امن، قابل اعتماد و سازماندهی‌شده ارسال و دریافت کنند. درک ساختار پیام‌ها برای طراحی سیستم‌های IoT کارآمد و مدیریت صحیح ارتباطات حیاتی است.
اجزای اصلی پیام MQTT
پیام‌های MQTT شامل سه بخش اصلی هستند:
۱. Topic (موضوع پیام): هر پیام در MQTT به یک topic خاص ارسال می‌شود. موضوع مانند یک مسیر یا کانال است که پیام‌ها بر اساس آن طبقه‌بندی و هدایت می‌شوند. دستگاه‌ها می‌توانند به یک یا چند موضوع مشترک شوند و تنها پیام‌هایی که به آن موضوع ارسال می‌شوند را دریافت کنند.
۲. Payload (بار پیام): Payload همان داده واقعی است که قرار است منتقل شود. این داده می‌تواند به صورت متن ساده، JSON، باینری یا هر فرمت دیگری باشد. اندازه Payload در MQTT معمولاً کوچک نگه داشته می‌شود تا مصرف پهنای باند و منابع دستگاه به حداقل برسد.
۳. QoS (Quality of Service – کیفیت سرویس): این بخش مشخص می‌کند که چگونه ارسال پیام تضمین می‌شود. MQTT سه سطح QoS دارد:
QoS 0: پیام یکبار ارسال می‌شود و هیچ تضمینی برای دریافت آن وجود ندارد. این حالت سبک‌ترین و سریع‌ترین نوع ارسال است.
QoS 1: پیام حداقل یکبار به مقصد می‌رسد. در صورت عدم دریافت، پیام دوباره ارسال می‌شود تا مطمئن شویم دریافت شده است.
QoS 2: پیام دقیقاً یکبار و بدون تکرار به مقصد می‌رسد. این سطح بالاترین تضمین را ارائه می‌دهد اما نیازمند منابع بیشتری است.
ویژگی‌های اضافی پیام‌ها
علاوه بر بخش‌های اصلی، پیام‌های MQTT می‌توانند شامل ویژگی‌های اختیاری مانند Retain Flag و Message ID باشند. Retain Flag باعث می‌شود آخرین پیام ارسال‌شده در موضوع ذخیره شود تا هر مشترک جدید به محض اتصال آن را دریافت کند. Message ID برای مدیریت QoS و پیگیری پیام‌ها استفاده می‌شود.
جمع‌بندی
ساختار پیام‌های MQTT ساده و در عین حال انعطاف‌پذیر است و امکان مدیریت ارتباطات بین دستگاه‌های مختلف IoT را به شکل بهینه فراهم می‌کند. درک این ساختار باعث می‌شود بتوانیم پیام‌ها را به درستی طراحی کرده و با کنترل موضوع، بار و کیفیت سرویس، عملکرد سیستم‌های هوشمند را بهینه کنیم. در بخش‌های بعدی، نحوه ایجاد و ارسال این پیام‌ها با استفاده از پایتون به صورت عملی آموزش داده خواهد شد.