Qu'est-ce que le protocole MQTT ?
Lorsque nous parlons du protocole MQTT à nos clients, on nous répond souvent : MQT... Quoi ? Pas étonnant pour les professionnels de l'industrie. Essayons ensemble de mieux comprendre les spécificités de ce protocole de communication standard et indispensable au sein de vos plateformes industrielles à l'ère de l'IoT Industriel (IIoT). AVEVA l'a intégré à tous les niveaux de son offre... c'est dire l'importance de ce dernier et le rôle qu'il jouera probablement dans vos applications à venir.
Définition de l'acronyme MQTT
MQTT signifie Message Queuing Telemetry Transport, ce que l’on peut traduire par transport de télémétrie avec file d’attente de messages. Chaque mot de cet acronyme reflète une caractéristique essentielle du protocole :
- Message Queuing (file d’attente de messages) : les messages sont organisés pour être délivrés de manière fiable, même en cas de perte temporaire de connexion,
- Telemetry (télémétrie) : il s’agit de la transmission à distance de données, souvent issues de capteurs ou d’équipements industriels,
- Transport (transport) : le protocole assure l’acheminement rapide et efficace de ces messages entre les différentes parties du système.
Initialement développé par IBM dans les années 1990 pour surveiller des pipelines pétroliers, MQTT est aujourd’hui largement adopté dans l’industrie connectée pour sa simplicité, sa légèreté et sa robustesse.
Pourquoi le protocole MQTT a-t-il été créé ?
En 1999, Andy Stanford-Clark et Arlen Nipper ont créé le protocole MQTT dans le but de proposer un moyen de communication léger et efficace en termes de bande passante. Le protocole MQTT supporte également plusieurs niveau de qualité de service. Ce sont exactement pour ces raisons que le protocole MQTT est aujourd'hui utilisé pour les besoins de l'IoT Industriel.
MQTT vs autres protocoles (HTTP, CoAP, AMQP…)
Dans l’univers de la communication industrielle et de l’IoT, plusieurs protocoles peuvent être utilisés pour échanger des données entre machines ou systèmes. MQTT se distingue par sa légèreté et son efficacité, mais il n’est pas le seul choix possible. Voici un aperçu des différences avec d'autres protocoles couramment utilisés :
- HTTP (HyperText Transfer Protocol) : protocole classique du web, basé sur un modèle client/serveur. Il est plus lourd que MQTT et moins adapté aux communications temps réel ou à faible bande passante.
- CoAP (Constrained Application Protocol) : conçu spécifiquement pour les appareils à faibles ressources. Plus léger que HTTP, il fonctionne en UDP, contrairement à MQTT qui utilise TCP, ce qui peut le rendre plus rapide mais moins fiable selon le réseau.
- AMQP (Advanced Message Queuing Protocol) : plus complet et sécurisé que MQTT, il propose des fonctions avancées de gestion des files de messages. En revanche, il est aussi plus complexe et plus gourmand en ressources, donc moins adapté aux capteurs ou objets connectés.
Chaque protocole répond à des besoins spécifiques. MQTT est généralement préféré lorsqu’il s’agit de transmettre des messages simples, fréquemment, sur des réseaux instables ou contraints.
Comment fonctionne le protocole MQTT dans une architecture industrielle ?
MQTT offre un mécanisme de messagerie Souscription/Publication extrêmement léger. Il est très utile pour se connecter aux sites distants, sur lesquels l'empreinte hardware est très légère. MQTT utilise le principe de "Publisher/Subscriber" pour connecter les systèmes entre eux. Il assure ce fonctionnement en segmentant totalement l'émetteur (publisher) du récepteur (subscriber). L'émetteur transmet un message à un système central (appelé aussi Broker MQTT) auquel s'abonne tous les systèmes souhaitant récupérer des données provenant des émetteurs. Les Publishers et Subscribers sont totalement autonomes, en d'autres termes ils n'ont pas besoin de s'identifier respectivement pour échanger des données.
Architecture Publish/Subscribe : une communication souple et efficace
Le modèle Publish/Subscribe de MQTT repose sur un principe simple : les machines (ou systèmes) qui envoient des données ne s’adressent pas directement à celles qui les reçoivent. Elles publient leurs messages sur des “topics” (sujets), et seuls les systèmes abonnés à ces topics les reçoivent. Ce découplage facilite énormément la gestion des architectures industrielles distribuées : on peut ajouter ou modifier des équipements sans reconfigurer tout le réseau. Résultat : une communication flexible, scalable et parfaitement adaptée à des usines en constante évolution.
Le broker MQTT : le relais central de vos données industrielles
Au cœur de l’architecture MQTT se trouve le broker, qui agit comme un hub de communication. Il reçoit tous les messages publiés, identifie les abonnés concernés, et leur transmet uniquement les données utiles. Ce fonctionnement centralisé permet de simplifier les échanges, de limiter le trafic inutile et d'assurer un bon niveau de sécurité. Dans une usine connectée, le broker joue un rôle essentiel pour organiser, filtrer et distribuer l'information en temps réel entre tous les systèmes.
Topics, QoS, rétention : des mécanismes clés pour une transmission maîtrisée
Avec MQTT, chaque message est associé à un topic, c’est-à-dire une sorte de canal ou d’adresse, comme /atelier1/machineA/température. Les systèmes s’abonnent aux topics pertinents pour eux. MQTT propose aussi trois niveaux de QoS (Quality of Service) pour adapter la fiabilité de transmission selon l’importance des données : de la livraison au plus vite (QoS 0) à la garantie de réception sans doublon (QoS 2). Enfin, la rétention des messages permet de conserver le dernier message publié sur un topic, utile pour les systèmes qui se connectent avec un peu de retard.
Quels sont les avantages de MQTT pour les environnements industriels ?
Transmission fiable même en conditions instables
MQTT a été pensé pour fonctionner sur des réseaux instables, à faible bande passante ou avec une connectivité intermittente. Grâce à ses options de QoS et à la rétention des messages, il garantit que les données critiques peuvent toujours être transmises, même si la connexion est temporairement coupée. Un atout majeur dans les usines distantes ou les infrastructures industrielles déployées sur le terrain.
Optimisation des échanges entre machines, capteurs et systèmes SCADA
Avec son architecture Publish/Subscribe, MQTT facilite les échanges directs et ciblés entre les objets connectés, les automates, les capteurs, et les plateformes de supervision (SCADA, MES…). Résultat : moins de trafic réseau inutile, une meilleure réactivité, et des données qui circulent uniquement vers les bons destinataires. Cela permet d’alléger les architectures et de gagner en efficacité.
Un protocole compatible avec les contraintes réseau industrielles
MQTT est léger, peu gourmand en ressources, et fonctionne sur le protocole TCP/IP, déjà très répandu dans les environnements industriels. Il peut donc s’intégrer facilement dans des infrastructures existantes, sans nécessiter de matériel spécifique ou de reconfiguration complexe. Il est aussi bien adapté aux réseaux filaires qu’aux connexions sans fil ou aux VPN industriels.
Quels cas d’usage concrets de MQTT dans l’IoT industriel ?
Supervision d’équipements à distance via MQTT + IHM web
Grâce à MQTT, des équipements isolés ou mobiles peuvent transmettre leurs données en temps réel à une interface web. Cela permet d'assurer une supervision industrielle des machines à distance, sans infrastructure lourde, et avec une excellente réactivité.
Remontée de données temps réel vers les solutions AVEVA
MQTT permet d’alimenter des plateformes comme AVEVA System Platform ou CONNECT avec des données fraîches issues du terrain. Résultat : une vue temps réel centralisée, sans surcharge réseau, même en multisite.
Suivi énergétique, maintenance prédictive, traçabilité
En connectant des capteurs via MQTT, il devient simple de suivre la consommation énergétique, d’anticiper les pannes ou d’assurer la traçabilité des lots. Le protocole offre une base fiable pour l’amélioration continue et l’optimisation industrielle.
Comment intégrer le protocole MQTT à AVEVA System Platform
AVEVA System Platform est un framework applicatif industriel unifié permettant de rapidement concevoir ses applications métiers, et de les fédérer au sein d'une plateforme technique unique assurant des services communs tels que : la gestion de la sécurité, la modélisation des actifs/fonctions, l'audit trail des modifications, la redondance applicative, le stockage des données, la connexion vers les équipements...
L'intérêt du support du protocole MQTT au sein de System Platform est évident. Grâce à cette fonction native, vous pouvez intégrer tout type d'objets IoT à vos processus industriels, que ce soit pour en assurer la visualisation au travers d'AVEVA InTouch ou pour optimiser vos activités de maintenance ou de production.
Imaginez une solution de mesure de vibration, ou de température communiquant via le protocole MQTT pour assurer la maintenance prédictive de vos actifs ? Très simple avec cette approche et peu coûteux en termes d'infrastructure technique.
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