Connext DDS e a IoT industrial:as 5 principais coisas a saber

O padrão Data Distribution Service (DDS) tem sido um padrão de conectividade confiável no mercado aeroespacial e de defesa desde seu lançamento em 2004, ganhando credibilidade em grandes sistemas de missão crítica. Hoje, seus recursos de alto desempenho o fizeram emergir como uma tecnologia de destaque para a Internet das Coisas Industrial (IIoT). No entanto, embora a tecnologia seja comprovada, o mercado de IIoT ainda é novo e, portanto, resulta em alguns equívocos em relação ao DDS.

Eu gostaria de esclarecer as coisas e dizer a você as 5 principais coisas que você precisa saber sobre o padrão DDS e a implementação do Connext DDS da RTI no IIoT.

1 DDS não é o mesmo que as outras soluções de conectividade IoT

O DDS tende a se misturar ao número crescente de soluções de conectividade distribuída para IIoT, como MQTT, AMQP e CoAP. Cada um pode mover dados entre aplicativos distribuídos, mas, na realidade, existem muitas limitações e requisitos nos aplicativos de controle em tempo real que não são atendidos por essas soluções. Isso inclui:restrições de recursos da plataforma, pequena latência de entrega de dados, entrega confiável de alto rendimento para muitos destinos, inicialização e reinicialização de aplicativos dinâmicos, nenhum ponto único de falha e muito mais.

O DDS é a única estrutura desenvolvida desde o início para não apenas resolver esses problemas, mas também fornecer seus recursos em uma plataforma centrada em dados. As soluções centradas em dados já existem há muito tempo. Por exemplo, basta dar uma olhada em qualquer aplicativo de banco de dados. Esses aplicativos são baseados nos dados definidos em tabelas e na interação de gravação de dados no banco de dados e leitura de dados do banco de dados. No mundo da IIoT, no entanto, é sobre os dados que são produzidos e consumidos pelos aplicativos em tempo real. Em outras palavras, trata-se de dados em movimento, não de dados em repouso. Esse conceito permite que o DDS seja mais do que apenas uma estrutura para construir aplicativos distribuídos, mas sim uma plataforma sobre a qual os aplicativos distribuídos podem crescer e evoluir por meio de seus dados e recursos ao longo do tempo.



^{Figura 1:o DDS funciona por meio de uma estrutura centrada em dados para compartilhamento eficiente de dados}

A centralização de dados permite que os aplicativos descubram e compartilhem dados precisos, fornecendo uma filtragem eficiente com base em intervalos ou limites de dados. Outros protocolos IIoT exigem que essa filtragem seja feita no código do aplicativo. Além disso, o DDS fornece um rico conjunto de configurações comportamentais de Qualidade de Serviço (QoS), tornando-o ideal para aplicativos que exigem entrega de dados em tempo real com alta confiabilidade, mesmo quando um transporte confiável não está disponível. Como o DDS funciona de maneira ponto a ponto, os sistemas baseados em DDS são inerentemente maciçamente paralelos, sem nenhum ponto único de falha ou ataque. Isso torna os sistemas baseados em DDS extremamente adequados para aplicativos de autonomia de borda onde baixa latência, alta confiabilidade e escalabilidade massiva são fundamentais.

2. DDS é amplamente utilizado em infraestrutura crítica

Quinze anos atrás, o DDS foi rapidamente adotado pela indústria aeroespacial e de defesa. Durante esse tempo, as implementações de DDS tornaram-se totalmente caracterizadas e testadas em batalha. Com o advento da IIoT, o DDS também decolou no mundo industrial comercial. Aqui está uma amostra dos tipos de aplicativos que usam DDS:

• Monitoramento de pacientes de saúde
• robôs cirúrgicos
• Veículos autônomos
• Transporte Hyperloop
• Sistemas de geração de energia eólica
• Controle de tráfego aéreo
• Sistemas de transporte coletivo
• Imagens médicas
• Sistemas de lançamento espacial
• Geração de energia para usinas elétricas
• Operações de mineração
• Perfuração de petróleo e gás
• Robótica
• Distribuição de energia da rede inteligente

Então, o que torna o DDS tão aplicável em todos esses tipos de aplicativos? Bem, não apenas a centralização de dados fornece uma plataforma para crescimento e evolução, mas também fornece um conjunto rico de QoS que permite que cada um desses espaços de aplicativos resolva os problemas que são exclusivos de seus requisitos.

3. Connext DDS é altamente seguro

Dois anos atrás, a OMG lançou a especificação DDS Security, que fornece uma estrutura para proteger sistemas no nível de dados / tópico. Ele funciona por meio de um protocolo de nível de fio denominado RTPS, que é executado em qualquer transporte. O barramento de dados RTI Connext é o primeiro software de conectividade projetado para arquitetar e proteger sistemas IIoT. Durante anos, os aplicativos protegeram seus sistemas com segurança de perímetro físico, segurança de nível de usuário de plataforma de host ou segurança baseada em criptografia de rede. Agora, o DDS oferece ao desenvolvedor a capacidade de segurança refinada que é exclusiva para cada fluxo de dados individual ou Tópico DDS. Esse recurso oferece flexibilidade para proteger diferentes tópicos de dados, enquanto fornece autenticação, autorização, confidencialidade e integridade. Isso ajuda a proteger as informações de descoberta, metadados e dados, ao mesmo tempo que protege contra acesso não autorizado, adulteração e reprodução.

A implementação de segurança da RTI remove completamente a necessidade de ter qualquer código-fonte incluído no aplicativo relacionado à segurança. Toda a segurança é configurada por meio de arquivos de configuração externos, permitindo assim que seus programadores de software não precisem ser especialistas em segurança e seus especialistas em segurança não precisem ser programadores de software. Além disso, o padrão DDS Secure foi arquitetado para ser à prova de futuro contra violações de segurança desconhecidas. Isso é realizado com a solução baseada em duas partes:primeiro, uma estrutura que conecta os conceitos de autenticação, controle de acesso e criptografia a entidades DDS, como participantes, leitores, escritores e descoberta.



^{Figura 2:A estrutura de segurança DDS}

Então, por meio do uso de uma arquitetura de plug-in, as funções de autenticação, controle de acesso, criptografia / descriptografia, marcação de dados e registro podem ser fornecidas com as melhores e mais recentes soluções. Consulte este link para obter mais informações sobre o DDS Secure.

4. O Connext DDS é sofisticado e suporta muitos padrões de comunicação IoT

Existe um rico conjunto de funcionalidades para desenvolver um novo sistema por meio do Connext DDS. Os desenvolvedores podem olhar para suas políticas de QoS e ficar confusos. Existem aproximadamente 23 políticas de QoS de alto nível, cada uma das quais pode ter uma série de configurações individuais. Mesmo assim, um caso de uso específico, como dados de alarme / evento ou dados de streaming de vídeo, usaria apenas algumas dessas políticas de QoS. O RTI simplifica o desenvolvimento por meio da capacidade de decompor os requisitos comportamentais de cada aplicativo ou caso de uso e, em seguida, aplicar as políticas de QoS corretas para atingir o comportamento desejado.

Cada aplicativo é único e usa um subconjunto das políticas de QoS, normalmente de 5 a 6 por aplicativo. Como líder de mercado de DDS, o Connext DDS da RTI também oferece muitos outros recursos de QoS que aumentam sua capacidade de resolver seus problemas individuais. Por exemplo, pegue este bloco de problemas de aplicativos distribuídos que existem:



^{Figura 3:Problemas comuns de sistema distribuído}

O Connext DDS da RTI fornece comportamentos de QoS que tratam de cada um destes problemas:



^{Figura 4:Políticas de QoS do Connext DDS}

Embora a maioria deles seja definida no padrão DDS, há alguns deles, como Lote, Transportes, Multi-Canal e Controle de Fluxo, que são exclusivos do RTI Connext DDS.

Existem recursos publicamente disponíveis e exemplos disponíveis para casos de uso, como exemplos de Caso + Código da RTI, para que os desenvolvedores possam simplesmente aplicar pequenas alterações em diferentes parâmetros e atingir a operação desejada com base no ambiente implantado. Para obter mais informações, visite a página de introdução.

5. Os aplicativos Connext DDS são evolutíveis

O Connext DDS é à prova de futuro por meio de seu design centrado em dados. Para ilustrar como funciona para integração com designs do passado - e do futuro, vamos ver como um sistema evolui ao longo do tempo. O fluxo de trabalho padrão no Connext DDS é definir os tópicos de dados que serão usados ​​para a comunicação entre os aplicativos. Esses tópicos são fortemente tipados para fornecer vários atributos principais, como integridade de comunicação do aplicativo, eficiência de uso de largura de banda

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