산업 인터넷 연결 문서에서 핵심 표준 평가:DDS, OPC-UA, WebServices

Industrial Internet Consortium은 참조 아키텍처 지침의 중요한 부분인 연결 프레임워크 문서를 발표했습니다. 이것은 실제로 매우 중요합니다. 이 문서는 IIoT 시스템의 연결에 대한 세부 정보를 제공하고 연결 기술/표준을 평가하기 위한 기준을 설정하며 DDS, OPC-UA 및 WebServices를 포함한 핵심 연결 표준에 대한 몇 가지 가능한 기술을 제시합니다. 즉, 여기에는 정말 가치 있는 지침이 있습니다.

IIoT 시스템의 연결성이란 무엇입니까?

Industrial Internet of Things Connectivity 문서에 따르면 "연결은 기능 도메인 내의 참가자, 시스템 내의 기능 도메인 및 시스템 간에 정보를 교환할 수 있는 기능을 제공합니다. 교환되는 정보에는 센서 업데이트, 이벤트, 경보, 상태 변경, 명령 및 구성 업데이트가 포함될 수 있습니다." 보다 구체적으로 말하면 연결성은 IIoT 시스템 내부 및 전체에서 상호 운용성을 지원하는 중요한 교차 기능입니다. 독점 및 수직 산업별 표준이 뒤섞인 현재를 넘어 개방형 IIoT 표준 기반 프레임워크로 이동하는 것이 이 작업의 목표입니다.

기술적인 관점에서 연결성을 살펴보면 그림 1은 연결 기능이 네트워크, 연결 및 정보 스택에 있는 위치를 보여주며 연결을 전송 및 프레임워크의 2가지 다른 계층으로 나눕니다. Transport 계층은 "비트 및 바이트 명확하게 정의된 통신 프로토콜을 사용하여 끝점 간에 공유됩니다." 프레임워크 계층은 "구조화된 데이터 유형 엔드포인트 간에 공유됩니다. 데이터를 공유하기 위한 공통 구조를 도입합니다. 즉, 공통 데이터 구조 공유됩니다. 이 수준에서 공통 프로토콜이 데이터를 교환하는 데 사용됩니다. 교환되는 데이터의 구조가 명확하게 정의되어 있습니다." 연결 프레임워크 계층에서 제공하는 구문 상호 운용성을 통해 연결 요구 사항을 해결하고 연결 프레임워크 표준을 평가하는 것은 이 문서의 중요한 기여 중 하나입니다.

그림 1. 아래의 네트워킹 기능을 사용하는 연결 – 인터넷 프로토콜은 시스템 참가자 간에 메시지와 데이터를 통신하기 위한 계층을 제공합니다.

핵심 연결 표준의 개념.

IIoT 시스템 내부 및 전체에서 상호 운용성을 보장하기 위해 Connectivity Framework 문서에서는 핵심 연결 표준을 사용할 것을 권장합니다. 그림 2는 이 핵심 표준이 프로토콜 게이트웨이나 브리지를 통해 기본 장치와 응용 프로그램을 직접 통합하거나 레거시 또는 비핵심 표준 장치와 응용 프로그램을 통합하여 시스템의 연결 버스가 되는 방법을 보여줍니다. 이러한 방식으로 비표준 엔터티를 핵심 연결 표준으로 "정규화"할 수 있습니다. 이 핵심 연결 참조 아키텍처는 IIoT 시스템을 위한 안전한 장치 대 장치 간 상호 운용성을 보장하기 위한 IIC 지침의 핵심입니다.

그림 2. 핵심 연결 표준을 사용하면 IIoT 시스템 내부 및 전체에서 상호 운용성과 간소화된 통합을 제공합니다.

연결 표준 평가.

IIC의 주요 목표인 다양한 IIoT 시스템 간의 통합 및 상호 운용성 문제를 줄이기 위해 이 문서는 IIoT에 대한 연결 기술 및 표준을 평가하는 방법과 템플릿을 제공합니다. 여기에는 DDS, OPC-UA, HTTP/WebServices, OneM2M, MQTT 및 CoAP와 같은 대부분의 IIoT 표준에 대한 평가가 포함됩니다. 이러한 표준 중 다수는 그림 3에서 볼 수 있는 것처럼 연결 스택의 다양한 수준을 처리하는 것으로 나타났습니다. 각 표준에 대한 자세한 내용은 문서에 나와 있습니다.

그림 3. IIoT 연결 표준 및 연결 스택에서의 위치.

핵심 연결 표준으로서의 DDS.

그림 3에서 문서가 DDS를 포함한 4개의 연결 프레임워크 표준을 평가함을 알 수 있습니다. 또한 연결 프레임워크 문서는 코어 선택 요구 사항에 대한 지침을 제공합니다. 연결 프레임워크 표준. 핵심 연결 프레임워크는 다음을 충족해야 합니다.

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구문 상호 운용성 제공

• 모델 데이터, 유형 시스템(예:DDS, OPCUA)
• 단순한 "단순한" 메시징 프로토콜(MQTT, COAP 등)이 될 수 없습니다.

강력한 거버넌스로 개방형 표준 되기:

• IEEE, OASIS, OMG, W3C, IETF와 같은 SDO

수평 및 중립

안정적이며 다양한 산업 분야에 배포

다른 모든 연결 핵심 표준에 대한 표준 정의 핵심 게이트웨이 보유

다음과 같은 핵심 기능 제공 게시-구독, 요청-응답, 검색 등

성능, 확장성, 보안 등 비기능적 요구사항 충족

비즈니스 기준 충족:단일 공급업체의 단일 구성요소가 필요하지 않음, SDK 지원, 오픈 소스 구현 등

그림 4에서 이러한 요구 사항에 대해 평가된 4가지 잠재적인 핵심 연결 프레임워크 표준을 볼 수 있습니다. DDS는 모든 요구 사항을 지원하며 모든 산업 분야의 IIoT 시스템에 대한 유망한 표준입니다.

그림 4. 주요 연결 프레임워크 표준에 적용된 IIoT 연결 핵심 표준 기준.

특히 아래 그림 5에서 DDS를 다른 유망한 연결 프레임워크 표준인 OPC-UA와 비교하면 매우 다른 시스템 사용 사례를 다루고 있음을 알 수 있습니다. 주요 과제가 IIoT 시스템에서 소프트웨어 애플리케이션을 통합하는 것이라면 DDS가 좋은 선택입니다. 시스템 통합자가 나중에 이를 제조 작업 셀과 같이 통합할 수 있도록 에지 장치에 대한 인터페이스를 제공하는 것이 문제라면 OPC-UA가 좋은 선택입니다.

그림 5. 핵심 연결 프레임워크 표준에서 다루는 비중첩 시스템 측면.

보시다시피, 이 IIC 문서는 IIoT 연결에 대한 많은 중요한 지침과 명확한 개념을 제공합니다. IIoT 연결 표준 평가 프로필을 사용하여 시스템에 관심이 있을 수 있는 다른 표준을 평가하거나 지침을 사용하여 주요 표준 중에서 선택할 수 있습니다. 자세한 내용은 문서를 직접 다운로드하십시오.