MQTT verstehen: Das schlanke Kommunikationsprotokoll für das IoT

MQTT steht für Message Queue Telemetry Transport und zählt heute zu den meistgenutzten Kommunikationsprotokollen im Internet of Things. Seine Stärke liegt in der schlanken, ressourcenschonenden Übertragung von Daten – auch über instabile oder bandbreitenschwache Verbindungen. Dieser Beitrag erklärt, woher das Protokoll kommt, wie es funktioniert und welche Konzepte Sie für den Einstieg kennen sollten.

Herkunft und Einsatzgebiete

MQTT wurde ursprünglich von IBM entwickelt und diente dem Datentransfer von einfachen Geräten zu SCADA-Systemen über eine Satellitenkommunikation. Ein frühes Anwendungsgebiet war die Überwachung von Öl-Pipelines – ein Szenario, in dem genau jene Eigenschaften gefragt sind, die MQTT bis heute auszeichnen: geringer Overhead und Robustheit bei eingeschränkter Konnektivität.

Heute kommt das Protokoll branchenübergreifend zum Einsatz, unter anderem in:

Industrie & Energie. Maschinen- und Anlagendaten, Energiemonitoring und Prozessüberwachung.

Gebäudeautomation. Sensorik und Aktorik in der vernetzten Gebäudetechnik.

Transport & Logistik. Telemetrie und Tracking entlang der Lieferkette.

Medizin & Gesundheitswesen. Überwachung und Datenübertragung im klinischen Umfeld.

Das Prinzip: Publish und Subscribe

MQTT basiert auf einer Publish-Subscribe-Kommunikation und kennt zwei Arten von Teilnehmern: den Broker und die Clients. Ein Client kann dabei sowohl als Publisher (Sender) als auch als Subscriber (Empfänger) auftreten. Entscheidend ist: Clients kommunizieren nie direkt miteinander – die Kommunikation läuft immer über einen MQTT-Broker, der Nachrichten entgegennimmt und an die passenden Empfänger verteilt.

Welchen Broker sollten Sie nutzen?

Für erste Tests können Sie kostenfreie, öffentlich erreichbare MQTT-Broker aus dem Internet verwenden. Alternativ hosten Sie einen eigenen Broker in Ihrer Cloud-Umgebung.

Für die lokale Kommunikation innerhalb Ihres Netzwerks ist es jedoch oft sinnvoll, den Broker selbst lokal zu betreiben. Das lässt sich komfortabel über Docker realisieren und hält die Datenflüsse vollständig in Ihrer eigenen Infrastruktur.

Topics: die Adressierung der Nachrichten

Die Zuordnung von Nachrichten erfolgt über sogenannte Topics. Jede MQTT-Nachricht besteht aus einer Payload und dem zugehörigen Topic. Die Schreibsyntax eines Topics ähnelt einer URL und kann frei definiert werden – etwa als hierarchische Pfadstruktur, die Ihre Geräte und Datenpunkte sinnvoll abbildet.

QoS-Level: wie zuverlässig wird zugestellt?

QoS steht für Quality of Service und legt fest, wie zuverlässig eine Nachricht zugestellt werden soll. MQTT unterscheidet drei Stufen von QoS 0 bis QoS 2 – von der einfachen, unbestätigten Zustellung bis zur garantiert genau einmaligen Übermittlung. Welche Stufe sich für welches Szenario eignet, zeigt die obenstehende Abbildung.

Wildcards: mehrere Topics auf einmal abonnieren

Abonniert ein Client ein Topic, kann er über zwei Wildcards mehrere Topics gleichzeitig erfassen und so mehrere Nachrichten gebündelt auslesen:

+ ersetzt genau ein Topic-Level innerhalb der Hierarchie.

# darf nur am Ende eines Topics stehen und gibt sämtliche Nachrichten ab dieser Ebene aus.

Fazit

MQTT ist ein bewährtes, schlankes Protokoll, das sich vom Pipeline-Monitoring per Satellit bis zur modernen Gebäude- und Industrieautomation durchgesetzt hat. Wer die Grundkonzepte – Publish/Subscribe über einen Broker, Topics als Adressierung, QoS-Level für die Zustellgarantie und Wildcards für flexible Abonnements – verstanden hat, verfügt über das Rüstzeug für die ersten eigenen IoT-Projekte.