因無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單、成本低、易于部署，最近，從商業(yè)和技術(shù)角度對(duì)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的研究興趣正在增強(qiáng)。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)可用于不同的領(lǐng)域，從測(cè)繪偵察到自動(dòng)化過(guò)程控制。典型的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)由大量電池供電的傳感器和制動(dòng)器組成，這些傳感器和制動(dòng)器通常配備了有限的存儲(chǔ)和處理能力。重要的是這些設(shè)備使用無(wú)線通信，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)數(shù)通常非常巨大，采用有線基建部署的成本過(guò)于昂貴。自然的，這種網(wǎng)絡(luò)是非常動(dòng)態(tài)的：無(wú)線鏈接隨時(shí)可能臨時(shí)斷開(kāi)，節(jié)點(diǎn)可能經(jīng)常損壞和替換。在這種情況下，傳統(tǒng)的使用地址進(jìn)行獨(dú)立節(jié)點(diǎn)間通信的方法將會(huì)變成惡夢(mèng)。固定網(wǎng)絡(luò)下的應(yīng)用和需要擴(kuò)展無(wú)線傳感器的設(shè)備將需要管理、維持同大量節(jié)點(diǎn)的通信。大多數(shù)情況下，它們不想了解信息的目標(biāo)設(shè)備的地址或標(biāo)識(shí)，而是更感興趣數(shù)據(jù)的內(nèi)容。比如，一個(gè)資產(chǎn)跟蹤應(yīng)用更感興趣某一資產(chǎn)的當(dāng)前位置，而不是信息的GPS接收機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址。此外，多個(gè)應(yīng)用可能對(duì)相同的傳感數(shù)據(jù)感興趣，但用途不同。在這種情況下，節(jié)點(diǎn)必須平行地管理、維持同多個(gè)應(yīng)用的通信。這可能超出這些簡(jiǎn)單、低成本的傳感器設(shè)備的有限能力。
　　另一個(gè)問(wèn)題是使用的網(wǎng)絡(luò)尋址方案的不同。比如，TCP/IP網(wǎng)絡(luò)下的應(yīng)用如何尋址一個(gè)運(yùn)行于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的傳感設(shè)備。
　　上述問(wèn)題可以采用數(shù)據(jù)中心通信方案來(lái)克服，在這種方案中，信息被分發(fā)到接收者不是基于網(wǎng)絡(luò)地址，而是基于內(nèi)容、興趣的用途。一個(gè)廣為人知的數(shù)據(jù)中心通信方案就是“發(fā)布/訂閱”消息系統(tǒng)，該系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，主要得益于其可擴(kuò)展性和對(duì)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞闹С?。向無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展企業(yè)發(fā)布/訂閱系統(tǒng)同時(shí)將實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫集成，傳感器收集的數(shù)據(jù)將像其他企業(yè)信息一樣可以被所有應(yīng)用使用，能夠從任何的企業(yè)應(yīng)用控制傳感器。這可以通過(guò)例如使用MQTT協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)，MQTT協(xié)議是一個(gè)開(kāi)源、輕量級(jí)發(fā)布/訂閱協(xié)議，被設(shè)計(jì)專(zhuān)用于機(jī)器到機(jī)器、移動(dòng)應(yīng)用。它對(duì)在帶寬有限的網(wǎng)絡(luò)或可間斷的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行的通信進(jìn)行了優(yōu)化。但是，MQTT要求一個(gè)類(lèi)似TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)，能夠提供有序、低丟包率的連接，但這對(duì)于無(wú)線傳感等簡(jiǎn)單、低成本的設(shè)備來(lái)說(shuō)太過(guò)于復(fù)雜。
　　本文的目的是詳細(xì)說(shuō)明MQTT-SN，一個(gè)應(yīng)于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的發(fā)布/訂閱協(xié)議。MQTT-SN可以認(rèn)為是MQTT適配無(wú)線通信環(huán)境特性的版本。由于對(duì)衰弱和干涉干擾的敏感性，無(wú)線廣播鏈接一般比有線鏈接有更高的失敗率，同時(shí)有更低的傳輸效率。例如，基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)提供了在2.4GHz基帶上最高250kbit/s的帶寬。而且，為了應(yīng)對(duì)傳輸錯(cuò)誤，它們的數(shù)據(jù)包非常小，在IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)中，物理層的數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度被限制在128字節(jié)以下，128字節(jié)的半數(shù)還可能被MAC層、網(wǎng)絡(luò)層、安全層等頭信息占用掉。
　　MQTT-SN同樣為在低成本、電池供電、處理和存儲(chǔ)資源有限的設(shè)備上的實(shí)現(xiàn)提供了優(yōu)化。
　　起初，MQTT-SN被開(kāi)發(fā)用于運(yùn)行在ZigBee APS層之上。ZigBee是一個(gè)旨在為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)定義開(kāi)放、全球性的通信標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放工業(yè)聯(lián)盟。為了實(shí)現(xiàn)全球化，ZigBee選擇了IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)做為物理層和MAC層的協(xié)議，然后在此標(biāo)準(zhǔn)之上增加要求的網(wǎng)絡(luò)層、安全層和應(yīng)用層，這些層為不同供應(yīng)商的產(chǎn)品間提供互操作性。
　　MQTT-SN設(shè)計(jì)時(shí)以底層網(wǎng)絡(luò)服務(wù)透明化為原則。任何網(wǎng)絡(luò)只要能夠提供任意節(jié)點(diǎn)和特殊節(jié)點(diǎn)（如網(wǎng)關(guān)）間雙向數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的都應(yīng)該能夠支持MQTT-SN。例如一個(gè)簡(jiǎn)單的允許從源端向指定目標(biāo)端發(fā)送數(shù)據(jù)消息的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)就能滿足要求。如果采用了網(wǎng)關(guān)發(fā)現(xiàn)流程，則還需要廣播數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。為了減少這種發(fā)現(xiàn)流程所產(chǎn)生的廣播流量，一個(gè)適合的方法是讓MQTT-SN向底層指明廣播半徑。