Kerangka Kerja dan Transportasi:Memilih Solusi Konektivitas IIoT Terbaik
Membangun infrastruktur sistem terdistribusi di lanskap Industrial Internet of Things (IIoT) yang sedang berkembang saat ini bisa menjadi tugas yang menakutkan, untuk sedikitnya. Jika Anda seorang pengembang atau arsitek sistem, Anda tahu bahwa ada banyak alat dan protokol yang tersedia untuk digunakan untuk memindahkan data dalam aplikasi terdistribusi Anda. Belum lagi kemungkinan membangun solusi kustom Anda sendiri secara langsung pada soket TCP atau UDP. Bukankah lebih bagus jika banyak pekerjaan yang perlu dilakukan sebelum Anda dapat membuat keputusan tentang infrastruktur berikutnya sudah dilakukan untuk Anda?
Kamu tahu apa? Pekerjaan telah selesai dan sekarang tersedia untuk membantu Anda membuat keputusan itu. Anda pasti bertanya, "Siapa yang melakukan semua penelitian ini dan apakah itu bias oleh beberapa perusahaan yang ingin menjual solusi mereka sendiri?" Kabar baiknya adalah penelitian ini diselesaikan oleh konsorsium independen, Industrial Internet Consortium (IIC). Itu dilakukan dengan cara vendor-netral, tidak bias dan informasi yang dihasilkan sekarang tersedia untuk Anda.
Penafian penuh:Ya, saya bekerja untuk perusahaan yang menyediakan infrastruktur untuk Internet Industri, tetapi tidak berarti saya mengatakan bahwa solusi kami adalah solusi terbaik. Jawaban sebenarnya untuk pertanyaan, "Apa solusi terbaik?" adalah, "Itu tergantung."
Jawabannya tergantung pada apa yang Anda butuhkan dari solusi infrastruktur:
- Apakah Anda hanya perlu mengirim byte data dari titik A ke titik B?
- Apakah Anda memerlukan data yang dikirimkan dengan andal?
- Apakah Anda memerlukan kesadaran yang berpusat pada data agar infrastruktur dapat memberikan beberapa keputusan pengiriman yang efisien untuk solusi yang lebih cerdas?
- Berapa banyak penanganan data yang ingin Anda serahkan ke infrastruktur?
Jawaban atas pertanyaan kritis ini, dan banyak lagi, adalah apa yang saya selidiki di posting ini. Pada akhir posting ini, semoga Anda memiliki informasi yang Anda butuhkan untuk membuat keputusan yang tepat tentang solusi terbaik untuk aplikasi unik Anda.
Tentang Industrial Internet Consortium (IIC)
IIC dibentuk pada tahun 2014 oleh beberapa pemain yang sangat besar di lanskap Internet Industri. Perusahaan pendiri (Cisco, Intel, AT&T, IBM, dan GE) berangkat untuk membuat organisasi yang hanya berfokus pada kebutuhan aplikasi Internet Industri. Sekarang konsorsium terdiri dari lebih dari 250 perusahaan baik besar maupun kecil. Hasil dari konsorsium ini mencakup seperangkat dokumen yang menguraikan kebutuhan dan solusi potensial untuk jenis aplikasi Internet Industri ini. Dokumen IIC Industrial Internet Connectivity Framework (IICF), dokumen panduan, sangat cocok untuk membantu Anda menentukan solusi terbaik untuk contoh berbasis pasar. Selain berbagai dokumen, mereka juga telah membuat testbeds yang akan digunakan untuk membuktikan kemampuan berbagai teknologi untuk memenuhi berbagai contoh pasar dunia nyata. Informasi tentang dokumen yang tersedia dan testbeds berbasis pasar dapat ditemukan di situs web IIC.
Menyampaikan Data:Transportasi dan Kerangka Kerja
Ada banyak solusi yang tersedia saat ini untuk mendapatkan data antar aplikasi. Dalam dokumen IICF, solusi ini dipecah menjadi dua kategori:transportasi dan kerangka kerja. Mari kita lihat dua jenis solusi transfer data ini untuk melihat di mana mereka cocok di tumpukan keseluruhan lapisan konektivitas. Gambar 1 di bawah menunjukkan tumpukan konektivitas ini.
Gambar 1. Tumpukan Kerangka Konektivitas IIC
Hampir semua orang yang membaca dokumen ini telah melihat tumpukan konektivitas seperti ini, tetapi tumpukan IIC memiliki satu perbedaan yang jelas:lapisan transport dan kerangka kerja.
Biasanya, kami cenderung mengelompokkan semua solusi yang Anda lihat dalam kategori transport dan framework, tetapi ada satu perbedaan yang sangat besar antara transport dan framework. Transportasi digunakan untuk mengirimkan data dari titik A ke titik B, sedangkan kerangka kerja pada dasarnya memanfaatkan kemampuan transportasi sambil menyediakan sistem tipe data untuk interoperabilitas. Sederhananya, ketika hanya menggunakan transport, aplikasi harus memformulasi data ke dalam buffer generik untuk diserahkan ke transport. Namun, dengan kerangka kerja, aplikasi hanya perlu menyerahkan data ke kerangka kerja, dan kerangka kerja akan menangani pembuatan buffer untuk transportasi yang mendasarinya untuk melanjutkan dan mengirim datanya. Bekerja pada tingkat data untuk suatu aplikasi memiliki banyak manfaat untuk aplikasi yang menyediakan kemampuan seperti pemfilteran dan penemuan konten, sedangkan jika aplikasi Anda hanya menggunakan sesuatu di lapisan transport, terserah aplikasi untuk mengimplementasikan penemuan dan pemfilteran jika diperlukan. Tabel 1 memberi Anda semua kemampuan yang tersedia di setiap lapisan transport atau kerangka kerja.
Tabel 1. Kemampuan Transport dan Framework
Bisakah Anda membangun aplikasi Internet Industri terdistribusi menggunakan transportasi? Ya. Bisakah Anda membangun aplikasi Internet Industri terdistribusi menggunakan kerangka kerja? Ya. Apakah yang satu lebih baik dari yang lain? Jawaban sebenarnya adalah:"Itu tergantung." Itu tergantung pada persyaratan aplikasi Anda untuk solusi mana yang paling cocok untuk infrastruktur Anda. Sisa dari pos ini akan membahas beberapa kerangka kerja dan transportasi ini sehingga Anda dapat memutuskan teknologi mana yang tepat untuk aplikasi Anda.
Transportasi
Ada banyak solusi yang tersedia saat ini untuk mendapatkan data antar aplikasi. Di IICF, ada transport yang dipanggil yang memanfaatkan antarmuka soket IP standar baik UDP atau TCP. Jika aplikasi Anda membutuhkan transfer data yang andal, maka pengembang akan memilih TCP untuk kapabilitas berorientasi koneksi dan mekanisme yang andal. Untuk koneksi yang lebih sederhana dan transfer data yang tidak dapat diandalkan, maka UDP akan dipilih karena kemudahan penggunaan dan pengiriman multicastnya. Selama bertahun-tahun, sebagian besar aplikasi jaringan menggunakan antarmuka dasar ini untuk mengirim dan menerima data. Semua kemampuan yang disediakan oleh transport lapisan yang lebih tinggi (tercantum dalam Tabel 1) harus dibangun secara langsung, di dalam aplikasi. Saat melihat transport layer yang lebih tinggi dari DDS-RTPS, CoAP, MQTT, HTTP dan OPC-UA Bin, kami benar-benar hanya akan melihat detail untuk CoAP dan MQTT. Transport DDS-RTPS, HTTP dan OPC-UA Bin pada dasarnya terikat langsung ke kerangka kerja di atasnya masing-masing DDS, Web Services dan OPC-UA. Kemampuan transportasi ini akan dibahas sebagai bagian dari diskusi kerangka kerja yang akan datang.
MQTT
Mari kita lihat Message Queuing Telemetry Transport (MQTT). Sekali lagi, MQTT terdaftar di sini sebagai transport karena tidak menegakkan atau mengimplementasikan model data untuk aplikasi. Ini hanya menyediakan buffer di mana aplikasi harus merumuskan data mereka untuk mengirim dan menerima. Tujuan utamanya yang dibuat terdaftar tepat di namanya:Telemetri. Memiliki perangkat atau aplikasi di lapangan yang terhubung dan melaporkan data ke cloud backend atau lokasi pemrosesan di luar lokasi. Transportasi ini sangat bagus untuk hal-hal seperti gateway IoT rumahan atau pengelola seperangkat perangkat yang digunakan. Arsitektur utama untuk MQTT adalah berbasis broker seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Arsitektur Pialang MQTT
Dalam arsitektur ini, semua klien jarak jauh mengirim data mereka ke broker MQTT, dan broker bertanggung jawab untuk mengirimkan datanya ke klien mana pun yang meminta data tersebut. Arsitektur berbasis broker ini memudahkan pengiriman dan penerimaan data secara longgar, tetapi tidak mendukung aplikasi industri dengan latensi rendah dan sangat deterministik. Sebagai transportasi, MQTT memiliki tempat di lanskap keseluruhan Aplikasi Industri Terdistribusi. Berikut ini adalah alat yang dapat Anda gunakan untuk menentukan apakah MQTT adalah sesuatu yang harus Anda gunakan untuk proyek Anda berikutnya atau saat ini. Berikut adalah lima pertanyaan "ya" atau "tidak" untuk Anda. Jika jawaban Anda untuk tiga atau lebih dari pertanyaan ini adalah "ya", maka MQTT adalah pilihan yang tepat untuk Anda.
Pertanyaan MQTT
- Apakah Anda menganggap aplikasi Anda sebagai pengumpulan data?
- Apakah ada sedikit komunikasi perangkat-perangkat?
- Apakah interoperabilitas bukan pertimbangan?
- Apakah Anda memiliki banyak perangkat kecil?
- Apakah perangkat lunak merupakan tantangan kecil?
MQTT adalah satu-satunya transport yang tercantum dalam dokumen IICF yang tidak benar-benar terikat dengan kerangka kerja lapisan yang lebih tinggi. Inilah alasan kami membaginya secara terpisah sebagai transportasi. Sekarang, mari kita lihat kerangka kerja yang tercantum dalam dokumen IIC.
Kerangka
Seperti disebutkan sebelumnya, perbedaan yang membedakan antara kerangka kerja dan transportasi adalah kenyataan bahwa kerangka kerja mencakup kemampuan untuk memelihara dan menegakkan model data yang digunakan oleh aplikasi yang berpartisipasi dalam kerangka kerja. Dari empat kerangka kerja yang dipanggil, OPC-UA, OneM2M,
[1] [2] 下一页
