El documento de conectividad industrial a Internet evalúa los estándares básicos:DDS, OPC-UA, WebServices

El Consorcio de Internet Industrial ha publicado una parte importante de su guía de Arquitectura de Referencia:su documento Marco de Conectividad. En realidad, esto es bastante importante; este documento profundiza en los detalles sobre la conectividad para los sistemas IIoT, establece criterios para evaluar tecnologías / estándares de conectividad y presenta algunas tecnologías probables para los estándares de conectividad centrales, incluidos DDS, OPC-UA y WebServices. En otras palabras, aquí hay una guía realmente valiosa.

¿Qué es la conectividad para sistemas IIoT?

Según el documento de Conectividad industrial de Internet de las cosas, “la conectividad proporciona la capacidad de intercambiar información entre los participantes dentro de un dominio funcional, entre dominios funcionales dentro de un sistema y entre sistemas. La información intercambiada puede incluir actualizaciones de sensores, eventos, alarmas, cambios de estado, comandos y actualizaciones de configuración ". Más concretamente, la conectividad es la función transversal crítica que respalda la interoperabilidad dentro y entre los sistemas IIoT. El objetivo de este trabajo es ir más allá de la mezcolanza actual de estándares patentados y específicos de la industria vertical hacia un marco abierto basado en estándares IIoT.

Mirando la conectividad desde un punto de vista técnico, la figura 1 muestra dónde se encuentra la función de conectividad en una pila de red, conectividad e información, y divide la conectividad en 2 capas diferentes:transporte y marco. La capa de transporte proporciona interoperabilidad técnica, con " Bits y Bytes compartido entre terminales, utilizando un protocolo de comunicación definido sin ambigüedades ". La capa Framework proporciona interoperabilidad sintáctica, con " tipos de datos estructurados compartido entre puntos finales. Introduce una estructura común para compartir datos; es decir, una estructura de datos común está compartido. En este nivel, se utiliza un protocolo común para intercambiar datos; la estructura de los datos intercambiados está definida de manera inequívoca ". Abordar las necesidades de conectividad a través de la interoperabilidad sintáctica proporcionada por la capa del marco de conectividad y evaluar los estándares del marco de conectividad es una de las contribuciones importantes de este documento.

Figura 1. Conectividad, utilizando las funciones de red a continuación:Protocolo de Internet, proporciona las capas para comunicar mensajes y datos entre los participantes del sistema.

El concepto de un estándar básico de conectividad.

Para garantizar la interoperabilidad dentro y entre los sistemas IIoT, el documento del Marco de conectividad recomienda el uso de un estándar de conectividad central. La Figura 2 muestra cómo este estándar central se convierte en el bus de conectividad para el sistema, integrando dispositivos y aplicaciones nativos directamente y dispositivos y aplicaciones heredados o no estándar a través de pasarelas de protocolo o puentes. De esta manera, las entidades no estándar se pueden "normalizar" en el estándar de conectividad central. Esta arquitectura de referencia de conectividad central es fundamental para la guía de la CII para garantizar la interoperabilidad segura de dispositivo a dispositivo a aplicación para sistemas IIoT.

Figura 2. El uso de un estándar de conectividad central proporciona interoperabilidad e integración optimizada dentro y entre los sistemas IIoT.

Evaluación de estándares de conectividad.

Para reducir el desafío de integración e interoperabilidad en diferentes sistemas IIoT, un objetivo clave de la CII, el documento proporciona un método y una plantilla para evaluar tecnologías y estándares de conectividad para IIoT. Incluye evaluaciones de la mayoría de los estándares IIoT como DDS, OPC-UA, HTTP / WebServices, OneM2M, MQTT y CoAP. Muchos de estos estándares se dirigen a diferentes niveles de la pila de conectividad, como puede ver en la figura 3. En el documento se proporcionan más detalles sobre cada estándar.

Figura 3. Estándares de conectividad de IIoT y su ubicación en la pila de conectividad.

DDS como estándar de conectividad principal.

En la figura 3, puede ver que el documento evalúa 4 estándares del marco de conectividad, incluido DDS. Además, el documento del Marco de conectividad proporciona orientación sobre los requisitos para elegir núcleo estándares del marco de conectividad. Un marco de conectividad central debe:

• Proporcionar interoperabilidad sintáctica
  • Proporcionar una forma de modelar datos, un sistema de tipos (por ejemplo, DDS, OPCUA)
  • No puede ser solo un protocolo de mensajería "simple" (MQTT, COAP, etc.)
• Sea un estándar abierto con una gobernanza sólida:
  • de SDO como IEEE, OASIS, OMG, W3C, IETF
• Sea horizontal y neutral
• Sea estable y esté implementado en muchas industrias
• Tener puertas de enlace centrales definidas por estándares para todos los demás estándares centrales de conectividad
• Proporcione funciones básicas como publicar-suscribirse, solicitar-responder, descubrir, etc.
• Cumplir requisitos no funcionales:rendimiento, escalabilidad, seguridad, ...
• Cumplir con los criterios comerciales:no requerir componentes únicos de proveedores únicos, tener SDK compatibles, tener implementaciones de código abierto, etc.

En la figura 4, puede ver los 4 estándares del marco de conectividad central potencial evaluados en función de estos requisitos. DDS es compatible con todos los requisitos y es un estándar prometedor para los sistemas IIoT en todas las industrias.

Figura 4. Criterios de los estándares básicos de conectividad del IIoT aplicados a los estándares del marco de conectividad clave.

En particular, si compara DDS con otro estándar de marco de conectividad prometedor, OPC-UA, de la figura 5 a continuación, puede ver que abordan casos de uso de sistemas muy diferentes. Si su principal desafío es integrar aplicaciones de software en un sistema IIoT, DDS es una buena opción. Si su desafío es proporcionar una interfaz para su dispositivo perimetral para permitir que los integradores de sistemas lo integren más tarde, algo así como una celda de trabajo de fabricación, entonces OPC-UA es una buena opción.

Figura 5. Aspectos del sistema que no se superponen abordados por los estándares del marco de conectividad central.

Como puede ver, este documento de la IIC proporciona mucha orientación importante y conceptos aclaratorios para la conectividad IIoT. Puede usar su perfil de evaluación de estándares de conectividad IIoT para evaluar otros estándares que le pueden interesar para su sistema, o usar su guía para elegir entre los estándares líderes. Para obtener más detalles, descargue el documento usted mismo.