Die Technologiebranche liebt Akronyme, und hier ist eines, das für viele Menschen neu sein könnte: MQTT. Und während das Akronym selbst nicht viel verrät, hilft auch die erweiterte Version – Message Queue Telemetry Transport – nicht viel weiter und vermittelt auch keinen Eindruck von seinem Potenzial. Aber als Kommunikationsprotokoll, das den effizienten und zuverlässigen Austausch von Daten zwischen IoT-Geräten und Cloud-Anwendungen ermöglicht, wird MQTT bereits in einer Reihe von Sektoren eingesetzt und wahrscheinlich eine wichtige Rolle bei der Verwirklichung von Smart-City-Zielen spielen.

MQTT: ein Protokoll für jedes angeschlossene Gerät

MQTT wurde als extrem zuverlässiges und leichtgewichtiges Messaging-Transportprotokoll entwickelt, das sich ideal für die Verbindung entfernter Geräte mit geringem Code Footprint und minimaler Netzwerk-Bandbreite eignet.

Es ist einfach zu programmieren, skalierbar und zuverlässig und ermöglicht eine komplette Systemarchitektur aller Arten von Sensoren bis hin zur Server- oder Cloud-basierten Anwendung. Als OASIS-Standard basiert MQTT auf offenen Standards, was dazu beitragen dürfte, dass es schnell allgegenwärtig wird.

MQTT, das auf dem bekannteren und gut etablierten TCP/IP-Protokoll aufbaut, findet seinen Weg in die zunehmend vernetzte städtische Infrastruktur: Straßenlaternen, Ampeln, Parkmanagementsysteme, Ladestationen, Fahrradstationen, Luft-, Wetter-, Lärm- und Erschütterungssensoren und vieles mehr. Die daraus gewonnenen Daten können dann in zahlreichen Anwendungen genutzt werden, die wiederum Vorteile für Stadtverwaltungen, Dienstleistungsanbieter und die Bürger selbst bringen.

Vom Echtzeit-Video bis zur Datenerstellung

Traditionell lag der Hauptnutzen von Sicherheitskameras in der Bereitstellung von qualitativ hochwertigem Videomaterial. Auch wenn dies nach wie vor eine Kernfunktion ist, werden die heutigen vernetzten IP Videokameras, insbesondere mit Deep-Learning-basierten Edge-Analysen in den Kameras selbst, immer intelligentere Sensoren. Und mit dieser Intelligenz werden wertvolle Daten erzeugt, die über das reine Video hinausgehen.

Vereinfacht ausgedrückt: Ob ein Sensor nun auf Geräusche, Rauch, Temperatur oder Bewegung reagiert, er wandelt diese Informationen in Daten um, die als Nachricht an eine Anwendung übertragen werden können, die dann eine entsprechende Reaktion auslöst, sei es automatisch oder von Menschen.

Das Potenzial von MQTT für intelligente Städte

Die Vision von intelligenten Städten beruht auf dem effizienten Datenaustausch zwischen angeschlossenen Geräten, Sensoren und cloudbasierten Anwendungen. Ob es darum geht, den Verkehr und das Transportwesen zu verwalten, die Sicherheit der Menschen auf ihrem Weg durch die Stadt zu gewährleisten, die Luftqualität und andere Umweltfaktoren zu überprüfen oder die schnellste und angemessenste Reaktion von Notdiensten zu ermöglichen – die intelligente Kombination von Daten aus IoT-Geräten ist unerlässlich. Die Zuverlässigkeit der MQTT-Nachrichtenübermittlung, selbst über Telekommunikationsnetze mit schlechter Qualität, kann eine grundlegende Rolle dabei spielen, dass intelligente Städte ihre Ziele in Bezug auf die Sicherheit der Bürger und die allgemeine Lebensqualität erreichen.

Ein Beispiel für einen Anwendungsfall: Ein Sensor, der eine Verschlechterung der Luftqualität in den Straßen einer Stadt feststellt, könnte MQTT nutzen, um dies mit Live-Verkehrsdaten zu verknüpfen, um festzustellen, ob ein erhöhtes Verkehrsaufkommen in bestimmten Bereichen zu einem Anstieg der Luftverschmutzung führt. Dies könnte dann zu einer automatischen Umleitung des Verkehrs über weniger stark befahrene Straßen führen, wodurch die Luftverschmutzung auf ein akzeptables Niveau sinken könnte.

In einem schwerwiegenderen und plötzlichen Szenario könnte eine rasche Verschlechterung der Luftqualität, der sofort eine sichere Schwelle überschreitet, durch einen Brand verursacht werden, der gefährlich giftigen Rauch erzeugt. In diesem Fall könnten über MQTT übermittelte Nachrichten die Notdienste alarmieren, PTZ-Kameras veranlassen, den betroffenen Bereich zur visuellen Überprüfung zu fokussieren, und automatisch vorab aufgezeichnete Nachrichten abspielen, um die öffentliche Sicherheit zu gewährleisten.

Während die Luftqualität ein Schwerpunktbereich für intelligente Städte ist, werden kritische Infrastrukturen durch zahlreiche Arten von Sensoren geschützt, die ebenfalls über MQTT verbunden werden könnten. Gasumspannwerke beispielsweise verfügen über Sensoren, die sowohl Druck als auch Leckagen überwachen. Über MQTT gesendete Warnungen über das Erreichen oder Überschreiten akzeptabler Messschwellen durch diese Sensoren könnten eine frühzeitige Warnung vor einer möglichen katastrophalen Explosion auslösen, wodurch wiederum die Notdienste alarmiert und das betroffene Gebiet schnell evakuiert werden könnte.

Die Rolle von Partnern

Während wir uns bei Axis darauf konzentrieren, IP Videosicherheitskameras und IP Audiosensoren von höchster Qualität zu liefern, ist es unsere Partnerlandschaft, die innovativ ist, um die Anwendungen zu entwickeln, die die Hardware optimal nutzen. Mit der Aufnahme von MQTT in die AXIS Camera Application Platform (ACAP) – die offene Anwendungsplattform, die es Axis Partnern ermöglicht, Anwendungen zu entwickeln, die auf Axis Netzwerk-Kameras und Video-Encodern heruntergeladen und installiert werden können – kann das Potenzial von MQTT erforscht werden.

Laut Göran Andersson, CTO beim Axis-Partner Sensative AB, ist die standardisierte Natur von MQTT einer seiner Hauptvorteile: „Im IoT-Geschäft ist MQTT ein Standardprotokoll, und die Integrationsplattform von Sensative spricht es nativ an. Mit der MQTT ACAP-Software in der Kamera können wir ein Ereignis/einen Alarm extrahieren, d. h. die Kamera als reinen IoT-Sensor nutzen, ohne jemals auf das Videobild zuzugreifen, das hochsensibel sein könnte. Beispielsweise verwenden wir jetzt Axis-Kameras für die Personenzählung in Büroumgebungen für das Gebäudemanagement und die COVID-19-bezogene Sicherung der maximal zulässigen Personenzahl – alles wird in Echtzeit in die Gebäudemanagementsysteme integriert. Die Verwendung von MQTT vereinfacht die Komplexität der Konfiguration von IP-Netzwerken für die Zwei-Wege-Kommunikation und senkt die Belastung der Server durch die Reduzierung des Daten-Overheads.“

Das Leben in einer datengesteuerten Welt

In den letzten zehn Jahren ging es vor allem um „Big Data“: wie wir das Potenzial der riesigen Datenmengen, die durch das Internet der Dinge und vernetzte Geräte aller Art entstehen, nutzen können. Aber „kleine Daten“ sind genauso wichtig, vielleicht sogar noch wichtiger.

Der effiziente, zuverlässige und sofortige Austausch von kleinen Datenpaketen und Nachrichten zwischen IoT-Geräten und angeschlossenen Sensoren und Anwendungen ermöglicht es, geeignete Maßnahmen zu ergreifen, die den Bürgern in den Städten der Welt zugutekommen. MQTT ist eine aufregende Technologie in dieser Welt der „kleinen Daten“, und wir werden ihre Entwicklung mit großem Interesse verfolgen.

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