Оптимизация IIoT связности с Industrial Internet Reference Architecture

Сегодня Industrial Internet Consortium (IIC) выпустил Industrial Internet Reference Architecture (IIRA). IIC, крупнейший IoT консорциум с более чем 170 участниками (iiconsortium.org), фокусируется исключительно на промышленных системах. Первый публичный релиз IIRA предоставляет высокоуровневую системную архитектуру, охватывающую бизнес-цели до системной интероперабельности, устанавливая ключевые технические руководства и определяя, что возможно — а что нет — в промышленной связности.

В Real-Time Innovations (RTI) мы видим архитектуру связности IIRA как гейм-ченджер. «Связность» — крупнейший барьер для الناشвающего Industrial Internet of Things (IIoT). IIRA принимает распределенный подход «шины данных», упрощающий интероперабельность в то время как доставляющий топовую производительность, надежность и безопасность.

Сила общей архитектуры

IIoT фундаментально о построении распределенных систем, интеллектуально коммуницирующих. Цель IIRA — дать возможность всем компонентам выполнять, масштабироваться, эволюционировать и работать оптимально через общую архитектуру.

Чтобы реализовать это, нам нужна общая архитектура, охватывающая вычислительные способности, интероперирующая по вендорам и мостая отрасли. Со временем общие технологии заменяют беспокойные системы. Однако инкрементальное принятие и интеграция существующей технологии равнозначно критичны. IIC архитектура смешивает множество технологий связности в единое будущее, поддерживая видение высоко связанного мира.

Этот вызов интероперабельности — где RTI преуспевает. Мы участвуем в 15 стандартах и консорциумах, охватывающих морские системы, авионику, энергетику, медицинские устройства, беспилотники, потребительскую электронику, промышленный контроль, вещание ТВ. IIC опирается на этот опыт для информирования своей архитектуры.

Вызов интеграции

При подключении многих систем возникает классическая проблема «N-квадрат» интерконнекта. Каждая пара систем должна совпадать по протоколу, модели данных, паттерну коммуникации и QoS параметрам — надежность, скорость данных, временные дедлайны. Пока мост может решить одну пару, масштабирование до N систем потребовало бы N² мостов — запретительный подход.

Одно решение — ограничить все системы единым набором стандартов, как в европейской Generic Vehicle Architecture (GVA) и Германии Industrie 4.0. Это упрощает интеграцию, но ограничивает масштаб, оставляя многие отраслево-специфичные требования неудовлетворенными и затрудняя легаси-интеграцию.

На другом полюсе, единственная Enterprise Service Bus (ESB) предлагает односторонний перевод, избегая N-квадрат проблемы. Однако ESB централизованы, медленны и негодны для высокоскоростных, мелкозернистых требований промышленных приложений.

Базовый стандарт связности IIRA

IIRA принимает средний путь. Он вводит «Connectivity Core Standard» (Базовый стандарт связности), который распределен, а не централизован. Некоторые конечные точки подключаются напрямую к ядру; другие — через шлюзы, переводящие к базовому стандарту. Это устраняет N-квадрат проблему, сохраняя скорость и надежность.

Все легаси и низкопроизводительные технологии связности мостятся к ядру через единственный шлюз на стандарт, снижая количество трансформаций до N, количества стандартов связности.

Ядро должно поддерживать быстрое обнаружение данных, надежные паттерны обмена и комплексный QoS — надежность доставки, упорядочивание, долговечность, срок жизни, отказоустойчивость — для удовлетворения строгих требований промышленных приложений, которые могут требовать микросекундную доставку или миллионы значений данных.

Безопасность должна быть тесно интегрирована с архитектурой. Паттерны ядра — публикация/подписка, многоадресная рассылка, динамическое plug-and-play обнаружение — должны быть зеркалены механизмами безопасности. Когда безопасность рассматривается как еще один QoS параметр, она может применяться или обновляться без изменений кода, предоставляя мощную, гибкую защиту.

Безопасность расширяется за пределы ядра; шлюзы могут защищать любую другую технологию связности, используемую в экосистеме.

DDS как базовый стандарт

Пока IIRA не предписывает конкретный стандарт, Data Distribution Service (DDS) естественно подходит. DDS предлагает автоматизированное обнаружение, все требуемые паттерны коммуникации, QoS настройки и интегрированную безопасность, делая его идеальным кандидатом для базового стандарта.

Проверенная история DDS — энергетические системы, медицинская визуализация, диспетчеризация авиации, SCADA, оборона — сформировала дизайн IIRA, давая уверенность в его масштабируемости и резилиентности.

Спасибо!

Я хочу поблагодарить команды, построившие IIRA. Это крупное усилие поддерживалось многими компаниями, с RTI лидирующим в связности, распределенных данных и интероперабельности. Поздравляю с первым релизом.