工业互联网连接文档评估核心标准：DDS、OPC-UA、WebServices

工业互联网联盟发布了其参考架构指南的一个重要部分：连接框架文档。这实际上非常重要；本文档深入探讨了 IIoT 系统连接的详细信息，建立了评估连接技术/标准的标准，并提出了一些适用于核心连接标准的可能技术，包括 DDS、OPC-UA 和 Web 服务。换句话说，这里有一些非常有价值的指导。

什么是 IIoT 系统的连接性？

根据工业物联网连接文档，“连接提供了在功能域内、系统内跨功能域和跨系统的参与者之间交换信息的能力。交换的信息可能包括传感器更新、事件、警报、状态变化、命令和配置更新。”更具体地说，连接性是支持 IIoT 系统内和跨 IIoT 系统互操作性的关键跨领域功能。这项工作的目标是超越当前专有和垂直行业特定标准的混杂，转向基于开放式 IIoT 标准的框架。

从技术角度来看 Connectivity，图 1 显示了 Connectivity 功能在 Network、Connectivity 和 Information 堆栈上的位置，并将 Connectivity 分为 2 个不同的层：Transport 和 Framework。传输层提供技术互操作性，具有“位和字节 使用明确定义的通信协议在端点之间共享。”框架层提供句法互操作性，具有“结构化数据类型 端点之间共享。引入共享数据的通用结构；即，一个通用数据结构 是共享的。在这个层面上，使用通用协议来交换数据；交换数据的结构是明确定义的。”通过连接框架层提供的句法互操作性解决连接需求并评估连接框架标准是本文档的重要贡献之一。

图 1. 连接，使用下面的网络功能 - 互联网协议，为系统参与者之间的消息和数据通信提供层。

核心连接标准的概念。

为确保 IIoT 系统内部和之间的互操作性，连接框架文件建议使用核心连接标准。图 2 显示了该核心标准如何成为系统的连接总线，通过协议网关或桥接器直接集成本地设备和应用程序以及传统或非核心标准的设备和应用程序。通过这种方式，可以将非标准实体“规范化”为核心连接标准。该核心连接参考架构是 IIC 指南的核心，该指南旨在确保 IIoT 系统的安全、设备到设备到应用程序的互操作性。

图 2. 使用核心连接标准可在 IIoT 系统内和跨 IIoT 系统提供互操作性和简化的集成。

评估连接标准。

为了减少不同 IIoT 系统之间的集成和互操作性挑战（IIC 的一个关键目标），该文件提供了一种评估 IIoT 连接技术和标准的方法和模板。它包括对大多数 IIoT 标准的评估，如 DDS、OPC-UA、HTTP/WebServices、OneM2M、MQTT 和 CoAP。正如您在图 3 中看到的那样，其中许多标准最终解决了不同级别的连接堆栈。文档中提供了每个标准的更多详细信息。

图 3. IIoT 连接标准及其在连接堆栈中的位置。

DDS 作为核心连接标准。

从图3可以看出，该文档评估了包括DDS在内的4个连接框架标准。此外，连接框架文档提供了有关选择核心的要求的指南 连接框架标准。核心连接框架必须：

• 提供句法互操作性
  • 提供建模数据、类型系统（例如 DDS、OPCUA）的方法
  • 不能只是一个“简单”的消息传递协议（MQTT、COAP 等）
• 成为具有强大治理的开放标准：
  • 来自 IEEE、OASIS、OMG、W3C、IETF 等 SDO
• 保持水平和中立
• 稳定并部署在许多行业
• 拥有适用于所有其他连接核心标准的标准定义的核心网关
• 提供像 这样的核心功能 发布-订阅、请求-回复、发现等
• 满足非功能性需求：性能、可扩展性、安全性……
• 满足业务标准：不需要来自单一供应商的单一组件、具有受支持的 SDK、具有开源实现等。

在图 4 中，您可以看到根据这些要求评估的 4 个潜在的核心连接框架标准。 DDS 支持所有要求，是适用于所有行业的 IIoT 系统的有前途的标准。

图 4. 应用于关键连接框架标准的 IIoT 连接核心标准标准。

特别是，如果您将 DDS 与另一个有前途的连接框架标准 OPC-UA 进行比较，请从下图 5 中看到，您可以看到它们解决了非常不同的系统用例。如果您的主要挑战是在 IIoT 系统中集成软件应用程序，那么 DDS 是一个不错的选择。如果您面临的挑战是为您的边缘设备提供一个接口，以允许系统集成商稍后将其集成为制造工作单元之类的东西，那么 OPC-UA 是一个不错的选择。

图 5. 核心连接框架标准解决的非重叠系统方面。

如您所见，该 IIC 文档为 IIoT 连接提供了许多重要的指导和阐明概念。您可以使用其 IIoT 连接标准评估配置文件来评估您可能对系统感兴趣的其他标准，或使用其指南在领先标准中进行选择。如需更多详细信息，请自行下载文档。