産業用IoTにおけるConnext DDS：信頼性・セキュリティ・拡張性のための5つの重要知見

2004年のデビュー以来、Data Distribution Service（DDS）標準は航空宇宙と防衛のゴーツー接続フレームワークとして、大規模ミッションクリティカル環境で実証されてきました。今日、その高性能・データ中心設計は、DDSをIndustrial Internet of Things（IIoT、産業用IoT）のプレミアテクノロジーとして位置づけています。実績あるトラックレコードにもかかわらず、比較的新しいIIoT市場にはDDSに関する誤解が残っています。以下は、産業現場でのDDSとRTIのConnext DDS実装について知っておくべき5つの最も重要な事実です。

1. DDSは他のIoTプロトコルと一線を画す

MQTT、AMQP、CoAPとは異なり、DDSはリアルタイム制御システムの厳格な要求を満たすためにゼロから設計されました。プラットフォーム制約、超低レイテンシ、多数受信者への高スループット信頼性配信、動的アプリケーション起動、シングルポイントオブフェイルの排除に対応します。DDSのデータ中心アーキテクチャは「動くデータ」に焦点を当て、ネットワーク層での精密かつ効率的なフィルタリングを可能にし、アプリケーションコードでの処理を不要にします。豊富なQuality of Service（QoS）設定により、信頼性の低いトランスポート上でも信頼性の高いリアルタイム配信を実現し、低レイテンシ、高信頼性、大規模拡張性を要求するエッジアutonomousシナリオに最適です。

図1: DDSは効率的なデータ共有のためのデータ中心フレームワークで動作します。

2. DDSは世界中のクリティカルインフラを支える

航空宇宙を超えて、DDSは幅広い高リスクアプリケーションをサポートしています：ヘルスケア監視、手術ロボット、自律走行車両、ハイパーループシステム、風力発電制御、航空管制、大量輸送、医療画像、宇宙打ち上げ、発電、鉱業、石油・ガス、ロボティクス、スマートグリッド配電。データ中心モデルと柔軟なQoSポリシーにより、各ドメインが独自の要件に通信を適合させられます。

• ヘルスケア患者監視
• 手術ロボット
• 自律走行車両
• ハイパーループ輸送
• 風力発電システム
• 航空管制
• 大量輸送システム
• 医療画像
• 宇宙打ち上げシステム
• 発電所エネルギー生成
• 鉱山作業
• 石油・ガス掘削
• ロボティクス
• スマートグリッド電力配電

3. Connext DDSがエンタープライズグレードセキュリティを提供

2年前にリリースされたOMG DDSセキュリティ仕様は、トピックレベルでデータを保護するワイヤーレベルプロトコル（RTPS）を定義します。RTIのConnext DDSは、IIoTシステムをエンドツーエンドで設計・保護する初の産業グレードソフトウェアです。開発者は外部設定ファイルを通じて、各トピックの細粒度認証、認可、機密性、完全性を設定可能で、ソースコード内にセキュリティコードを書く必要がありません。これによりアプリケーションロジックとセキュリティ懸念を分離し、プログラマーは機能に集中し、セキュリティチームは深いコーディング専門知識なしでポリシーを施行できます。セキュリティフレームワークは将来対応可能で、プラグインアーキテクチャ上に構築され、新たな暗号とアクセス制御メカニズムの出現に合わせて採用できます。

図2: DDSセキュリティフレームワークがディスカバリ、メタデータ、データを改ざんとリプレイから保護します。

4. Connext DDSが幅広いIoT通信パターンをサポート

Connext DDSは約23のハイレベルQoSポリシーを提供し、それぞれ複数の設定を持ちます。典型的なアプリケーションでは5〜6ポリシー（アラーム、イベント、ストリーミングビデオの処理かにより異なる）で十分ですが、RTI実装にはBatching、Multi-Channel、Flow Controlなどの独自QoS機能があり、高スループット、低レイテンシ、耐障害性、拡張性といった分散システムの一般的課題に直接対処します。

図3: Connext DDS QoSポリシーが解決する一般的な分散システム問題。

図4: Connext DDS QoSポリシーとその影響の概要。

RTIのCase + Code例など公開リソースにより、開発者はサンプル設定を自分のユースケースに素早く適応できます。詳細ガイダンスはGetting Startedページをご覧ください。

5. Connext DDSは進化するアプリケーションのために構築されている

データ中心モデルでは、アプリケーションは強く型付けされたデータトピックを定義し共有することで進化します。将来の変更に対応するため、OMGはExtensible and Dynamic Topic Types（X-Types）を導入しました。X-Typesにより、開発者は互換性を壊すことなくフィールドを追加、変更、削除でき、フィールドをオプションとしてマークできます。Connext DDSの型拡張サポートにより、古いアプリケーションが更新されたデータ構造を使用する新しいアプリケーションと共存でき、世代間の相互運用性を保持します。

Connext DDSがいかに貴社のリアルタイム通信課題に対処できるかご興味をお持ちですか？ お問い合わせいただくか、www.rti.comをご覧ください。