O documento apresenta o protocolo MQTT, discutindo seu funcionamento, aplicações e implementações. O protocolo MQTT é leve e otimizado para dispositivos IoT, utilizando o modelo de publicação/assinatura para transmitir dados através de tópicos com diferentes níveis de qualidade de serviço. Um exemplo demonstra o uso do protocolo com um dispositivo ESP32 e a plataforma AWS IoT.

1. DXC Proprietary and Confidential
July 24, 2018
Protocolo MQTT: Message
Queuing Telemetry Transport
Norberto Hideaki Enomoto
norberto.enomoto@dxc.com
Arquiteto de Soluções SOA | Integração | IoT

2. July 24, 2018 2DXC Proprietary and Confidential
Agenda
1. O que é Internet das Coisas - IoT?
2. Arquitetura
3. O Valor para o Negócio
4. Aplicabilidade
5. Motivação para utilizar o Protocolo
MQTT
6. Protocolo MQTT
7. Demo: ESP32 AWS IoT Button
8. Perguntas e Respostas

3. July 24, 2018 3DXC Proprietary and Confidential
O que é Internet das Coisas – IoT ?

4. July 24, 2018 4DXC Proprietary and Confidential
O que é Internet das Coisas – IoT?
• Qualquer objeto que possui tecnologia embarcada que esteja conectado a internet
• Este objeto pode interagir com o mundo através de sensores ou atuadores.

5. July 24, 2018 5DXC Proprietary and Confidential
O que é Internet das Coisas – IoT?

6. July 24, 2018 7DXC Proprietary and Confidential
Arquitetura de IoT

7. July 24, 2018 8DXC Proprietary and Confidential
Valor para o Negócio

8. July 24, 2018 9DXC Proprietary and Confidential
Valor de Negócio do IoT
Otimiza os processos de negócios e reduz os riscos e custos da
operação
Prever falhas de equipamentos e necessidades de manutenção para
melhorar a eficácia geral do equipamento
Inove com novos modelos de negócios e ofereça produtos como serviço
Oferecer experiências diferenciadas ao cliente e melhorar a qualidade
do produto

9. July 24, 2018 10DXC Proprietary and Confidential
Mapa do processo de negócios para a
iniciação de Projeto de IoT
Identifique os
objetivos de
negócio
Desenvolva
Casos de Uso
de IoT
Crie a Visão e o
Roadmap de IoT
Lance um Piloto
ou uma Prova
de Conceito
Atualize a Visão
e o Roadmap de
IoT
Implemente a
Iniciativa
Iterar e Validar
Obtenha o
suporte
interno
Verifique se
IT e Negócios
estão na
mesma
página
Iterar e Validar
Verifique o
suporte
interno

10. July 24, 2018 12DXC Proprietary and Confidential
DXC Focus
O valor de IoT esta na aplicação
Descrição
Módulo do usuário final do
dispositivo com sensores
conectados
Rede de oferta para
transmissão de dados /
controle para serviços
de IoT
Gerenciar a distribuição,
cadeia de suprimentos,
atendimento, manutenção
Aplicativos que
gerenciam e analisam
os dados
Fornecer integração
de sistemas; projetar,
desenvolver soluções
Parte da cadeia
de valor
5% – 30% 5% – 20% 20% – 30% 30% – 60% 20% – 30%
O que
Sensores, chips
embarcados, vending
machines, carros, cameras,
atuadores, etc.
Equipamento de rede,
conectividade, provedor
de serviços de rede,
agregadores
Faturamento,
provisionamento de
dispositivos, serviços de
campo
Plataformas IoT,
nuvem híbrida, análise
de dados serviços
gerenciados e
plataformas
Desenvolvimento e
teste de aplicativos,
UX / CX, soluções
verticais,
desenvolvimento de
API, integração com
outros sistemas
(CRM), ERP e
terceiros, segurança
Foco da DXC
Consultoria
Integração de
Sistemas
AplicaçãoProvisionamentoConectividadeDispositivos

11. DXC Proprietary and Confidential
July 24, 2018
Aplicabilidade

12. July 24, 2018 14DXC Proprietary and Confidential
Aplicabilidade - Automação Residencial

13. July 24, 2018 15DXC Proprietary and Confidential
Aplicabilidade – Estufa Inteligente

14. July 24, 2018 16DXC Proprietary and Confidential
Motivação para utilizar o
Protocolo MQTT

15. July 24, 2018 17DXC Proprietary and Confidential
Motivação para utilizar o Protocolo MQTT
• Desenvolvido para dispositivos com:
• Tamanho de código limitado;
• Banda de transmissão limitada;
• Principais plataformas de IoT possuem suporte ao protocolo MQTT: AWS, Azure, Google,
ThingSpeak, Tago.io, Konker, GE Predix.io, Siemens MindSphere e etc

16. July 24, 2018 18DXC Proprietary and Confidential
Motivação para utilizar Protocolo MQTT

17. July 24, 2018 19DXC Proprietary and Confidential
Protocolo MQTT

18. July 24, 2018 20DXC Proprietary and Confidential
Protocolo MQTT
MQTT, acrônimo de Message Queuing Telemetry Transport [1] (anteriormente conhecido como MQ
Telemetry Transport), é um protocolo de mensagens leve para sensores e pequenos dispositivos
móveis otimizado para redes TCP/IP não confiáveis ou de alta latência.[2] . O esquema de troca de
mensagens é fundamentado no modelo Publicador-Subscritor.
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/MQTT
Especificação: http://mqtt.org/

19. July 24, 2018 21DXC Proprietary and Confidential
Protocolo MQTT
• O protocolo de mensagens MQTT é projetado para um baixo consumo de banda de rede e
requisitos de hardware sendo extremamente simples e leve.
• Foi desenvolvido pela IBM e Eurotech e é projetado para enviar dados através de redes
intermitentes ou com baixa banda de dados, para isso o protocolo é desenvolvido em cima de
vários conceitos que garantem uma alta taxa de entrega das mensagens.
• O protocolo MQTT é baseado no TCP/IP e ambos, cliente e broker, necessitam da pilha TCP/IP
para o seu funcionamento.
• O MQTT está na mesma camada OSI que o HTTP, porém, a maior diferença entre os dois
protocolos é o tamanho do payload. No HTTP, o payload é maior, o que inviabiliza o seu uso em
conexões de baixa qualidade, como GSM por exemplo
http://docs.oasis-open.org/mqtt/mqtt/v3.1.1/mqtt-v3.1.1.html

20. July 24, 2018 22DXC Proprietary and Confidential
Protocolo MQTT
• Open source;
• Código pequeno (dependente da plataforma utilizada);
• Overhead pequeno nos pacotes (mínimo de 2 bytes);
• Confiável: 3 níveis de QoS;
• Segurança: SSL/TLS;
• Last will

21. July 24, 2018 23DXC Proprietary and Confidential
Protocolo MQTT

22. July 24, 2018 24DXC Proprietary and Confidential
• O MQTT utiliza o paradigma publish/subscribe
(pub/sub) para a troca de mensagens
• O paradigma pub/sub implementa um middleware
chamado de broker
• O broker é responsável por receber, enfileirar e
disparar as mensagens recebidas dos publishers
para os subscribers
• O publisher é responsável por se conectar ao broker
e publicar mensagens
• Já o subscriber é responsável por se conectar ao
broker e receber as mensagens que ele tiver
interesse
• O paradigma pub/sub utiliza o conceito de tópicos
para processar as mensagens, em que cada
mensagem é enviada para um determinado tópico
Protocolo MQTT

23. July 24, 2018 25DXC Proprietary and Confidential
Protocolo MQTT

24. July 24, 2018 26DXC Proprietary and Confidential
Protocolo MQTT - Tópico
• É uma FIFO (First In First Out);
• O limite de memória de uma fila é o limite da memória física do Broker;
• Possui a opção de retenção da informação:
• Com esta opção ativada, a mensagem será mantida no tópico até que todos os subscribers
do tópico a tenham recebido;
• Os subscribers que acabaram de se conectar ao tópico, tem acesso a informação de forma
imediata, não necessitando esperar a geração de uma nova mensagem.

25. July 24, 2018 27DXC Proprietary and Confidential
Protocolo MQTT - Tópico

26. July 24, 2018 28DXC Proprietary and Confidential
Protocolo MQTT - Tópico
• Cada tópico possui um nome (formato UTF-8);
• Podem existir sub-tópicos. Acrescente o caracter “/”;
• Exemplo:
• Tópico: sensores
• Sub-tópico: temperatura e umidade
Resultado (2 sub-tópicos e um tópico “pai”):
• sensores/temperatura
• sensores/umidade

27. July 24, 2018 29DXC Proprietary and Confidential
Protocolo MQTT - Tópico
Multi-level wildcard: “#”
• Utilizado para ler todos os sub-tópicos a partir de um certo nível:
• Exemplo:
casa/sala/sensores/temperatura
casa/sala/sensores/umidade
casa/sala/sensores/luminosidade
• Receber mensagens de todos os sensores da sala:
casa/sala/#

28. July 24, 2018 30DXC Proprietary and Confidential
Protocolo MQTT - Tópico
• Single level wildcard: “+”
• Utilizado para ler todos os tópicos somente do nível desejado:
• Exemplo:
casa/sala/sensores
casa/cozinha/sensores
casa/quarto/sensores
• Receber mensagens de todos os sensores da casa:
casa/+/sensores/#

29. July 24, 2018 31DXC Proprietary and Confidential
Protocolo MQTT - Tópico
Sistema: “$”
• Utilizado somente para o sistema do Broker:
• Totalmente dependente da implementação do Broker:
• Exemplo para o Broker Mosquitto:
• Total de bytes recebidos:
$SYS/broker/bytes/received
• Total de bytes enviados:
$SYS/broker/bytes/sent

30. July 24, 2018 32DXC Proprietary and Confidential
QoS 0 - at Most Once (Fire and Forget): o nível mais
baixo é um serviço não reconhecido. A mensagem é
entregue no máximo uma vez. Não tem garantia de
entrega. A mensagem não é persistida. A mensagem
pode ser perdida se o cliente estiver desconectado ou
se o servidor falhar. Este é o modo mais rápido de
transferência.
QoS 1 - at Least Once: o nível do serviço é
reconhecido. Aqui cada receptor reconhece a recepção
das informações publicadas. Se não for recebido, as
informações podem ser enviadas novamente. Isto
garante que as informações sejam entregues pelo
menos uma vez;
Qos 2 - exactly once: o nível mais alto e chamado de
serviço assegurado. Aqui as informações não só são
reconhecidas, mas enviadas em duas etapas. Primeiro
ele é transmitido e depois entregue. Cada passo é
reconhecido. Isso é possível para garantir que o
conteúdo seja entregue exatamente uma vez para
cada assinante. Este é o modo mais demorado de
transferência.
Protocolo MQTT - QoS

31. July 24, 2018 33DXC Proprietary and Confidential
Protocolo MQTT - Last will
• Mecanismo no qual o Cliente especifica uma mensagem de “testamento” e um tópico para
publicá-la;
• O Broker mantém esta mensagem e, ao detectar uma desconexão inesperada do Cliente, faz o
publish do “testamento” no tópico configurado;
• Útil para reportar uma desconexão para o sistema/aplicação;
• Dessa maneira, subscribers podem ficar sabendo da desconexão do publisher.

32. July 24, 2018 34DXC Proprietary and Confidential
Brokers MQTT
https://mosquitto.org/
http://www.hivemq.com/
Linguagens com suporte ao MQTT
Java
JavaScript
Python
C
C++
C#
Golang
Protocolo MQTT

33. July 24, 2018 35DXC Proprietary and Confidential
Protocolo MQTT

34. July 24, 2018 36DXC Proprietary and Confidential
Demo: ESP32

35. July 24, 2018 37DXC Proprietary and Confidential
ESP32
Características
Dual core 32bits LX6 Xtensa
Bluetooth 4.2 BLE
448KB ROM
520KB SRAM
16KB SRAM no RTC
3x SPI
2x I2C
2x I2S
SDIO/SD/MMC
3x UART
CAN
Ethernet 10/100Mbps
IR (Infrared)
16x PWM
Sensor de Temperatura interno
Sensor touch de 10 canais
ADC de 12bits e suporte para até 18 canais (multiplexado)
DAC de 8bits e 2 canais

36. July 24, 2018 38DXC Proprietary and Confidential
ESP32 – AWS IoT Button

37. July 24, 2018 39DXC Proprietary and Confidential
Perguntas & Respostas

38. DXC Proprietary and Confidential
Obrigado