산업 인터넷 참조 아키텍처로 IIoT 연결성 최적화

오늘 산업인터넷컨소시엄(IIC)이 산업 인터넷 참조 아키텍처(IIRA)를 발표했습니다. 170개 이상의 회원사를 둔 최대 IoT 컨소시엄(iiconsortium.org)인 IIC는 산업 시스템에만 집중합니다. IIRA의 첫 공개 버전은 비즈니스 목표부터 시스템 상호운용성까지 아우르는 높은 수준의 시스템 아키텍처를 제공하며, 산업 연결성에서 무엇이 가능하고 불가능한지 정의하는 핵심 기술 가이드라인을 수립합니다.

Real-Time Innovations(RTI)에서 우리는 IIRA의 연결 아키텍처를 게임 체인저로 봅니다. '연결성'은 새로운 산업용 사물인터넷(IIoT)의 가장 큰 장애물입니다. IIRA는 상호운용성을 단순화하면서 최고 성능, 신뢰성, 보안을 제공하는 분산 '데이터 버스' 접근 방식을 채택합니다.

공통 아키텍처의 힘

IIoT는 본질적으로 지능적으로 통신하는 분산 시스템 구축에 관한 것입니다. IIRA의 목표는 공유 아키텍처를 통해 모든 구성 요소가 수행, 확장, 진화, 최적으로 작동하도록 하는 것입니다.

이를 실현하려면 컴퓨팅 역량을 아우르고, 벤더 간 상호운용하며, 산업을 연결하는 공통 아키텍처가 필요합니다. 시간이 지남에 따라 공통 기술이 맞춤형 시스템을 대체합니다. 그러나 점진적 채택과 기존 기술 통합도 마찬가지로 중요합니다. IIC 아키텍처는 여러 연결 기술을 통합된 미래로 혼합하여 고도로 연결된 세계의 비전을 지원합니다.

이 상호운용성 과제는 RTI가 잘하는 영역입니다. 우리는 해군 시스템, 항공전자, 전력, 의료 기기, 무인 차량, 소비자 전자, 산업 제어, 방송 TV에 이르는 15개 표준 및 컨소시엄에 참여합니다. IIC는 그 경험을 아키텍처에 반영합니다.

통합 과제

많은 시스템을 연결할 때 고전적인 'N-제곱' 상호연결 문제가 발생합니다. 각 시스템 쌍은 프로토콜, 데이터 모델, 통신 패턴, 신뢰성, 데이터 속도, 타이밍 데드라인 같은 QoS 파라미터를 맞춰야 합니다. 브리지는 단일 쌍을 해결할 수 있지만, N개 시스템으로 확장하려면 N²개의 브리지가 필요합니다. 이는 감당할 수 없는 접근법입니다.

한 가지 해결책은 유럽 일반 차량 아키텍처(GVA)와 독일의 인더스트리 4.0에서 볼 수 있듯 모든 시스템을 단일 표준 세트로 제한하는 것입니다. 이는 통합을 단순화하지만 범위를 제한하여 많은 산업별 요구사항을 충족하지 못하고 레거시 통합을 어렵게 만듭니다.

다른 극단에서는 단일 엔터프라이즈 서비스 버스(ESB)가 N-제곱 문제를 피하는 단방향 번역을 제공합니다. 그러나 ESB는 중앙 집중식이고 느리며 산업 애플리케이션의 고속, 세분화된 요구에 부적합합니다.

IIRA 연결 핵심 표준

IIRA는 중간 경로를 채택합니다. 중앙 집중식이 아닌 분산된 '연결 핵심 표준'을 도입합니다. 일부 엔드포인트는 핵심에 직접 연결되고, 다른 엔드포인트는 핵심 표준으로 변환하는 게이트웨이를 통해 연결됩니다. 이는 N-제곱 문제를 제거하면서 속도와 신뢰성을 유지합니다.

모든 레거시 및 저성능 연결 기술은 표준당 단일 게이트웨이를 통해 핵심에 브리지되어 변환 횟수를 N(연결 표준 수)으로 줄입니다.

핵심은 신속한 데이터 발견, 견고한 교환 패턴, 포괄적인 QoS(전송 신뢰성, 순서, 내구성, 수명, 내결함성)를 지원하여 마이크로초 전송이나 수백만 데이터 값이 필요한 산업 애플리케이션의 엄격한 요구를 충족해야 합니다.

보안은 아키텍처와 밀접하게 통합되어야 합니다. 핵심의 패턴(발행/구독, 멀티캐스트, 동적 플러그앤플레이 발견)은 보안 메커니즘에 의해 반영되어야 합니다. 보안이 또 다른 QoS 파라미터로 취급되면 코드 변경 없이 적용하거나 업데이트할 수 있어 강력하고 유연한 보호를 제공합니다.

보안은 핵심을 넘어 확장됩니다. 게이트웨이는 생태계에서 사용되는 다른 연결 기술도 보호할 수 있습니다.

핵심 표준으로서의 DDS

IIRA가 특정 표준을 규정하지는 않지만, 데이터 배포 서비스(DDS)는 자연스럽게 적합합니다. DDS는 자동 발견, 필요한 모든 통신 패턴, QoS 설정, 통합 보안을 제공하여 핵심 표준의 이상적인 후보가 됩니다.

DDS의 입증된 실적(전력 시스템, 의료 영상, 항공 교통 관제, SCADA, 국방)은 IIRA 설계에 영향을 주었으며, 그 확장성과 복원력에 대한 확신을 주었습니다.

감사합니다!

IIRA를 구축한 팀들에게 감사드립니다. 이 대규모 노력은 많은 기업의 지원을 받았으며, RTI가 연결성, 분산 데이터, 상호운용성 작업을 주도했습니다. 첫 출시를 축하합니다.