Connext DDS 및 산업용 IoT:알아야 할 상위 5가지 사항

DDS(Data Distribution Service) 표준은 2004년 출시된 이후로 항공우주 및 국방 시장에서 신뢰할 수 있는 연결 표준이 되어 대규모 미션 크리티컬 시스템에서 신뢰를 얻고 있습니다. 오늘날 고성능 기능으로 인해 산업용 사물 인터넷(IIoT)을 위한 뛰어난 기술로 부상했습니다. 그러나 기술은 입증되었지만 IIoT 시장은 여전히 ​​신생하기 때문에 DDS에 대한 몇 가지 오해가 있습니다.

기록을 바로 세우고 IIoT에서 DDS 표준과 RTI의 Connext DDS 구현에 대해 알아야 할 상위 5가지 사항을 알려드리고자 합니다.

1. DDS는 다른 IoT 연결 솔루션과 다릅니다.

DDS는 MQTT, AMQP 및 CoAP와 같은 IIoT용 분산 연결 솔루션의 증가하는 수에 혼합되는 경향이 있습니다. 각각은 분산 응용 프로그램 간에 데이터를 이동할 수 있지만 실제로 이러한 솔루션으로 해결되지 않는 실시간 제어 응용 프로그램에 존재하는 많은 제한 사항과 요구 사항이 있습니다. 여기에는 플랫폼 리소스 제약, 짧은 데이터 전달 지연, 많은 대상에 대한 높은 처리량의 안정적인 전달, 동적 애플리케이션 시작 및 다시 시작, 단일 실패 지점 없음 등이 포함됩니다.

DDS는 이러한 문제를 해결할 뿐만 아니라 데이터 중심 플랫폼에서 기능을 제공하기 위해 처음부터 설계된 유일한 프레임워크입니다. 데이터 중심 솔루션은 오랫동안 사용되어 왔습니다. 예를 들어, 데이터베이스 응용 프로그램을 살펴보십시오. 이러한 응용 프로그램은 테이블에 정의된 데이터와 데이터베이스에 데이터 쓰기 및 데이터베이스에서 데이터 읽기의 상호 작용을 기반으로 합니다. 그러나 IIoT 세계에서는 애플리케이션이 실시간으로 생성하고 소비하는 데이터에 관한 것입니다. 즉, 정지 데이터가 아니라 움직이는 데이터에 관한 것입니다. 그런 다음 이 개념을 통해 DDS는 분산 응용 프로그램을 구축하기 위한 단순한 프레임워크가 아니라 분산 응용 프로그램이 시간이 지남에 따라 데이터와 기능을 통해 성장하고 발전할 수 있는 플랫폼이 될 수 있습니다.

^{그림 1:DDS는 효율적인 데이터 공유를 위한 데이터 중심 프레임워크를 통해 작동합니다.}

데이터 중심성은 애플리케이션이 정확한 데이터를 발견하고 공유할 수 있도록 하여 데이터 범위 또는 임계값을 기반으로 효율적인 필터링을 제공합니다. 다른 IIoT 프로토콜은 애플리케이션 코드 내에서 이 필터링을 수행해야 합니다. 또한 DDS는 다양한 QoS(서비스 품질) 동작 설정을 제공하므로 안정적인 전송을 사용할 수 없는 경우에도 높은 신뢰성으로 실시간 데이터 전달이 필요한 애플리케이션에 이상적입니다. DDS는 P2P 방식으로 작동하기 때문에 DDS 기반 시스템은 본질적으로 단일 실패 지점이나 공격이 없는 대규모 병렬입니다. 따라서 DDS 기반 시스템은 짧은 대기 시간, 높은 안정성 및 대규모 확장성이 가장 중요한 에지 자율성 애플리케이션에 매우 적합합니다.

2. DDS는 중요한 인프라에서 널리 사용됩니다.

15년 전 DDS는 항공우주 및 방위 산업에서 빠르게 채택되었습니다. 이 기간 동안 DDS 구현은 완전한 기능을 갖추었고 전투 테스트를 거쳤습니다. IIoT의 도래와 함께 DDS는 이제 상업 산업 세계에서도 시작되었습니다. 다음은 DDS를 사용하는 애플리케이션 유형의 샘플입니다.

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의료 환자 모니터링

수술 로봇

자율주행 차량

하이퍼루프 운송

풍력 발전 시스템

항공 교통 관제

대중교통 시스템

의료 영상

우주 발사 시스템

발전소 에너지 생성

채굴 작업

석유 및 가스 시추

로봇공학

스마트 그리드 배전

그렇다면 이러한 모든 유형의 애플리케이션에 DDS를 적용할 수 있는 이유는 무엇입니까? 데이터 중심성은 성장과 발전을 위한 플랫폼을 제공할 뿐만 아니라 이러한 각 애플리케이션 공간이 요구 사항에 고유한 문제를 해결할 수 있도록 하는 풍부한 QoS 세트를 제공합니다.

3. Connext DDS는 매우 안전합니다.

2년 전 OMG는 데이터/토픽 수준에서 시스템을 보호하기 위한 프레임워크를 제공하는 DDS 보안 사양을 발표했습니다. 모든 전송을 통해 실행되는 RTPS라는 유선 수준 프로토콜을 통해 작동합니다. RTI Connext 데이터 버스는 IIoT 시스템을 설계하고 보호하기 위해 설계된 최초의 연결 소프트웨어입니다. 수년 동안 애플리케이션은 물리적 경계 보안, 호스트 플랫폼 사용자 수준 보안 또는 네트워크 암호화 기반 보안으로 시스템을 보호해 왔습니다. 이제 DDS는 개발자에게 각 개별 데이터 흐름 또는 DDS 주제에 고유한 세분화된 보안 기능을 제공합니다. 이 기능은 인증, 권한 부여, 기밀성 및 무결성을 제공하는 동시에 다양한 데이터 주제를 보호할 수 있는 유연성을 제공합니다. 이는 무단 액세스, 변조 및 재생을 방지하면서 검색 정보, 메타데이터 및 데이터를 보호하는 데 도움이 됩니다.

RTI의 보안 구현은 보안과 관련된 애플리케이션에 소스 코드를 포함할 필요를 완전히 제거합니다. 모든 보안은 외부 구성 파일을 통해 구성되므로 소프트웨어 프로그래머가 보안 전문가일 필요가 없고 보안 전문가가 소프트웨어 프로그래머일 필요가 없습니다. 또한 DDS Secure 표준은 알려지지 않은 보안 침해에 대해 미래에 대비할 수 있도록 설계되었습니다. 이것은 두 부분에 의존하는 솔루션으로 수행됩니다. 첫째, 인증, 액세스 제어 및 암호화의 개념을 참가자, 판독기, 작성자 및 검색과 같은 DDS 엔터티에 연결하는 프레임워크입니다.

^{그림 2:DDS 보안 프레임워크}

그런 다음 플러그인 아키텍처를 사용하여 인증, 접근 제어, 암/복호화, 데이터 태깅 및 로깅 기능을 최신의 최고의 솔루션으로 제공할 수 있습니다. DDS Secure에 대한 자세한 내용은 이 링크를 참조하십시오.

4. Connext DDS는 정교하고 다양한 IoT 통신 패턴을 지원합니다.

Connext DDS를 통해 새로운 시스템을 개발할 수 있는 풍부한 기능 세트가 있습니다. 개발자는 QoS 정책을 보고 압도될 수 있습니다. 약 23개의 고급 QoS 정책이 있으며 각 정책에는 여러 개별 설정이 있을 수 있습니다. 그러나 알람/이벤트 데이터 또는 스트리밍 비디오 데이터와 같은 특정 사용 사례는 이러한 QoS 정책 중 일부만 사용합니다. RTI는 각 애플리케이션 또는 사용 사례의 동작 요구 사항을 분석한 다음 올바른 QoS 정책을 적용하여 원하는 동작을 달성하는 기능을 통해 개발을 단순화합니다.

모든 응용 프로그램은 고유하며 일반적으로 응용 프로그램당 5-6개의 QoS 정책 하위 집합을 사용합니다. DDS의 시장 리더인 RTI의 Connext DDS는 개별 문제를 해결할 수 있는 능력을 향상시키는 다른 많은 QoS 기능도 제공합니다. 예를 들어 존재하는 분산 응용 프로그램 문제의 블록을 예로 들어 보겠습니다.

^{그림 3:일반적인 분산 시스템 문제}

RTI의 Connext DDS는 이러한 각 문제를 해결하는 QoS 동작을 제공합니다.

^{그림 4:Connext DDS QoS 정책}

대부분이 DDS 표준에 정의되어 있지만 RTI Connext DDS에 고유한 일괄 처리, 전송, 다중 채널 및 흐름 제어와 같은 몇 가지가 있습니다.

RTI의 사례 + 코드 예제와 같이 공개적으로 사용 가능한 리소스와 사용 사례에 사용할 수 있는 예제가 있으므로 개발자는 단순히 다른 매개변수에 사소한 변경을 적용하고 배포된 환경을 기반으로 원하는 작업을 달성할 수 있습니다. 자세한 내용은 시작하기 페이지를 참조하십시오.

5. Connext DDS 애플리케이션은 진화할 수 있습니다.

Connext DDS는 데이터 중심 설계를 통해 미래를 보장합니다. 과거 및 미래 설계와의 통합을 위해 작동하는 방식을 설명하기 위해 시스템이 시간이 지남에 따라 어떻게 진화하는지 살펴보겠습니다. Connext DDS의 표준 워크플로는 애플리케이션 간 통신에 사용할 데이터 주제를 정의하는 것입니다. 이러한 주제는 응용 프로그램 통신 무결성, 대역폭 사용 효율성, 데이터 가용성 검색 및 필터링 효율성과 같은 몇 가지 주요 속성을 제공하기 위해 강력하게 유형화되었습니다. 그러나 주어진 주제에 대한 데이터 유형을 강력하게 정의함으로써 이러한 정의는 본질적으로 정적이 됩니다. 향후 릴리스에서 데이터 유형을 발전시키기 위해 OMG는 DDS용 확장 가능 및 동적 주제 유형(X-유형)이라는 표준을 추가했습니다. 이 표준은 개발자가 데이터 유형 내에서 개별 데이터 필드를 추가/변경/삭제할 수 있도록 할 뿐만 아니라 일부 필드를 각 데이터 게시에 포함할 필요가 없는 선택적 필드로 정의하는 메커니즘을 제공합니다. Connext DDS는 업데이트된 데이터 유형을 사용하는 최신 애플리케이션과 기존 애플리케이션을 상호 운용할 수 있도록 유형 확장성을 지원합니다.

DDS에 대한 관심이 커짐에 따라 질문, 신화 및 혼란도 커졌습니다. Connext DDS에 대한 실제 사실과 이것이 실시간 통신 문제를 해결하는 데 어떻게 도움이 되는지 알아보려면 저에게 연락해 주시기 바랍니다. 자세한 내용은 저에게 연락하거나 www.rti.com을 방문하십시오.