宣布 OPC UA/DDS 网关标准

系统设计人员和系统集成商在部署复杂的工业物联网 (IoT) 系统时面临的最重要挑战之一是不同连接解决方​​案和标准的集成。

在 RTI，我们一直致力于加速工业物联网革命。在过去几年中，我们开发了标准连接网关，以确保 DDS 系统可以轻松与其他核心连接框架集成。今年，我们一直致力于标准 OPC UA/DDS 网关，这是两个最著名的工业物联网通信框架之间的桥梁。我们很高兴地宣布，对象管理组 (OMG) 刚刚采用了此网关。

OPC UA/DDS 网关规范

去年，OMG 和 OPC 基金会宣布了一项针对 DDS 和 OPC UA 连接标准的合作战略。该公告发布后，OMG 发布了一份提案请求 (RFP)，以定义标准 OPC UA/DDS 网关，以实现 DDS 和 OPC UA 应用程序之间的透明互操作性。

我们接受了挑战，并根据 DDS 和 OPC UA 用户和供应商的意见整理了一份 140 页的提案，该提案在 3 月的 OMG 技术会议上被投票通过。这篇博文概述了新规范，并描述了我们为验证新标准而开发的原型。

规格概览

OPC UA/DDS 网关规范的目标是使 DDS 和 OPC UA 应用程序能够使用每个特定框架的本机机制透明地互操作。在实践中，这意味着解决两个不同的问题：

• 构建 OPC UA 到 DDS 的桥接器，使 DDS 应用程序能够在 AddressSpace 中运行 使用以标准 DDS 数据为中心的发布-订阅功能和 RPC over DDS 机制的 OPC UA 服务器。
• 构建 DDS 到 OPC UA 桥，使 OPC UA 客户端应用程序能够使用标准 OPC UA 服务作为一等公民参与 DDS 全球数据空间。

图1：OPC UA/DDS网关概念

OPC UA 到 DDS 桥

OPC UA to DDS Bridge 使 DDS 应用程序能够读取、写入和订阅 AddressSpace 中的信息 OPC UA 服务器。网关的这一侧满足了我们在社区中看到的一些用例。例如，它可以将支持 OPC UA 的设备集成到需要 DDS 可扩展性和 QoS 功能的更大系统中。图 2 说明了这些类型的部署，其中几个 DDS 应用程序使用 DDS-RTPS 有线协议订阅两个使用 OPC UA 二进制协议的 OPC UA 服务器提供的信息。

图 2：OPC UA 到 DDS 桥接

OPC UA 到 DDS Bridge 的行为非常简单。一方面，网关实例化一个 OPC UA 客户端，该客户端能够连接到服务器并使用 OPC UA Services 执行一组操作 （例如，使用属性服务集 阅读 和写 ，并使用订阅 和 MonitoredItems 服务集 订阅数据更改和事件）。另一方面，网关实例化一组DataReaders 和 DataWriters 能够处理与 DDS 端所需的交互。

该规范将暴露给 DDS 应用程序的信息分为两类：

• 服务集映射 - 使用 OMG RPC over DDS 规范中定义的机制提供与大多数标准 OPC UA 服务等效的 DDS 服务。这些映射使 DDS 请求者可以调用服务，例如 Read 或写 执行等效的 OPC UA Service 操作或调用浏览服务 导航地址空间 服务器的。
• 订阅模型映射 - 为 DDS 应用程序提供 OPC UA 服务器的简化映射 .这种映射允许系统集成商结合MonitoredItems 为一个或多个 DDS 主题订阅，提供了一种强大的方法来模拟 DDS 应用程序如何传输和使用信息。

为了方便系统集成商的工作，我们定义了一个 XML 语法来配置 OPC UA 到 DDS 桥接器。下面的代码片段显示了一个简单的 OPC UA/DDS 网关配置文件。

 
 <类型> 
 <结构>... 
  
  
 ... 
 ... 
  
 ... 
 <订阅> 
 ... 
 ... 
 ... 
 ... 
 <映射>... 
  
  
  
 

清单 1：OPC UA/DDS 网关配置示例（OPC UA 到 DDS 桥接器）

配置文件组织如下：

• 它定义了描述 DDS 主题的 DDS 类型，这些主题将作为配置文件中指定的映射的结果而创建。这些可以跨 OPC UA/DDS 网关配置使用，这些配置可能部署在不同的进程或机器中。
• 它定义了一个网关实例，用于实例化一个 OPC UA 到 DDS 桥（它也可以包含一个 DDS 到 OPC UA 桥）。一方面，该桥使用 OPC UA 连接（实例化 OPC UA 客户端以连接到服务器）和 DomainParticipant 另一方面（处理 DDS 实体的创建）。
• 它配置了我们想要向 DDS 应用程序公开的服务集（例如，属性服务集 启用一次性读取或写入地址空间中的信息 OPC UA 服务器 ).
• 它配置了一组 OPC UA 输入（即订阅 OPC UA MonitoredItems ) 和 DDS 输出（DDS 的发布主题 ）。可以组合输入和输出，以便 MonitoredItems 输入中指定的可以分配给一个或多个 DDS 输出的字段。此过程由映射部分中的分配处理。

DDS 到 OPC UA 桥

DDS 到 OPC UA 桥使 OPC UA 客户端应用程序能够作为一等公民参与 DDS 全球数据空间。网关的这一侧还满足我们与 DDS 和 OPC UA 用户讨论的其余用例。例如，它使现有的 OPC UA 客户端和工具能够浏览 DDS 应用程序在不同 DDS 域中交换的主题和实例，甚至可以为这些主题的成员配置定制的订阅。图 3 说明了这些类型的部署，其中 OPC UA 客户端应用程序使用 OPC UA 二进制协议访问 DDS 应用程序使用其原生 DDS-RTPS 有线协议提供的信息。

图 3：DDS 到 OPC UA 桥

简而言之，DDS to OPC UA Bridge 定义了一个 OPC UA 信息模型来表示 DDS 全局数据空间。也就是说，它定义了一组对象和变量节点来表示 DDS 域、主题、实例和数据类型。我们在嵌入网关的 OPC UA 服务器中部署此信息模型。此服务器提供所有标准机制，使客户端能够浏览 DDS 全局数据空间中的信息，并使用适当的 OPC UA 服务集读取、写入或订阅信息 .

在规范中，我们还定义了 XML 语法来配置 DDS 到 OPC UA Bridge，这允许系统集成商决定 DDS 全局数据空间的哪些部分在 AddressSpace 中表示 OPC UA 服务器，因此暴露给 OPC UA 客户端。下面的代码片段显示了一个简单的 OPC UA/DDS 网关配置文件。

 
 <类型> 
 <结构>... 
  
  
 ... 
 ... 
 ... 
  
 <域> 
 
...
 
 ... 
  
 <域> 
 
...
 
  
  
  
 

清单 2：OPC UA/DDS 网关配置示例（DDS 到 OPC UA 桥）

配置文件组织如下：

• 对于 OPC UA 到 DDS 桥接器，它定义了将由 OPC UA/DDS 网关配置实例化的 DDS 数据类型。
• 它定义了一个 OPC UA 网关实例，用于将 DDS 实例化到 OPC UA 桥接器。在这种情况下，网桥使用上面配置的 OPC UA 服务器和一组 DDS DomainParticipant 来访问 DDS 全局数据空间。
• 它配置 DDS 域 将在 AddressSpace 中表示 OPC UA 服务器。
• 它配置 DDS Topics 将在 AddressSpace 中表示 OPC UA 服务器。可以通过主题组显式选择或选择主题，主题组提供语法来指定主题名称、类型名称等的正则表达式。

原型和演示

为了制定规范、测试我们解决方案的可行性并收集用户和供应商的反馈，我们开发了许多原型和演示，并在不同的会议和贸易展览会上展示过。

去年，我们在 Embedded World 和汉诺威工业博览会上展示了我们的第一个原型。我们在 RTI 路由服务上构建了我们的原型，这是最著名的 RTI 服务之一，它提供了一个可插拔的 API 来构建适配器以桥接不同的连接技术。我们专注于 OPC UA 订阅模型到 DDS 的映射以及启用该映射的配置机制。

今年，我们将在汉诺威工业博览会上展示网关的另一面。我们将展示 OPC UA/DDS 网关的简单原型，它能够通过嵌入式 OPC UA 服务器在 DDS 全局数据空间中公开信息。我们将展示通用 OPC UA 客户端应用程序可以通过简单地使用本机 OPC UA 服务订阅 DDS 全局数据空间中的信息。

如果您正在参加汉诺威工业博览会，请到我们位于 IIC 展馆（8 号展厅 #C24）的展位观看现场演示！如果您无法完成，我们将很快发布有关新演示的更多详细信息，敬请期待！

OPC UA/DDS 网关作为核心连接网关

总之，我们想强调 OPC UA/DDS 网关在工业物联网革命背景下的重要性。

去年，工业互联网联盟发布了工业互联网连接框架 (IICF)，这是一个参考架构，定义了一套评估连接技术的标准，并引入了一种解决工业物联网连接挑战的新方法。

正如我们在之前的一篇博文中所解释的那样，IICF 引入了核心连接标准的概念，这些标准被选为特定功能领域的基线，这提出了特定领域的技术要求和权衡。为了评估这些标准，IICF 根据业务（例如目的、成熟度或稳定性）、使用（例如架构、安全性或安全性）、功能（例如数据建模、通信模式或 API、QoS 功能）和实​​现（例如，性能或可扩展性考虑）。基于这些标准，IICF 确定并推荐了四个核心连接标准：DDS、OPC UA、HTTP/Web 服务和 oneM2M。

为特定功能域选择基线核心连接标准可以简化工业物联网连接挑战，因为传统系统和其他连接技术可以通过特定于域的网关集成到更广泛的系统中。然而，复杂的工业物联网系统通常跨越功能域，需要集成不同的核心连接框架。为了解决这个问题，IICF 引入了核心连接网关的概念（见图 4）。核心连接网关必须基于标准并保留数据的句法结构，以确保透明的互操作性。

图 4：标准连接网关允许跨域的互操作性。

RTI 全力投资于标准连接网关的开发。今年我们专注于 OPC UA/DDS 网关，以在工业物联网的两个最著名的通信框架之间架起一座桥梁。在 RTI Connext DDS 5.3.0 中，我们引入了 RTI Web 集成服务的第一个通用访问版本：第一个标准连接网关。这项新服务基于 OMG Web-Enabled DDS 规范，允许在浏览器上运行的 Web 应用程序作为一等公民参与 DDS 全球数据空间。

我们相信互操作性是工业物联网成功的关键，并将继续努力帮助企业实现工业互联网革命。