RTI、OMGによるOPC UA/DDSゲートウェイ標準の採用を発表

多様な接続ソリューションと標準の統合は、複雑なIndustrial IoTエコシステムを構築するシステム・デザイナとインテグレータにとって、依然として最大のハードルの1つです。

RTIは、DDSシステムが他のコア・フレームワークとシームレスに相互運用できる標準化された接続ゲートウェイを作成することで、Industrial IoT革命を推進してきました。今年、業界で最も著名な2つの通信プロトコルの間の橋渡しとなる標準OPC UA/DDSゲートウェイを導入し、それがObject Management Group（OMG）によって最近採用されたことを嬉しく思います。

OPC UA/DDSゲートウェイ仕様

OMGとOPC Foundationの共同イニシアチブにより、DDSとOPC UA接続標準のコラボレーションが昨年発表されました。その後、OMGはDDSとOPC UAアプリケーション間の透過的な相互運用を可能にする標準OPC UA/DDSゲートウェイのRFPを発行しました。RTIは、DDSとOPC UAのユーザーおよびベンダーからのフィードバックを取り入れた包括的な140ページの提案で応え、3月のOMGテクニカル・ミーティングで承認されました。本記事では、仕様の簡潔な概要と、検証のために構築したプロトタイプを紹介します。

仕様の概要

OPC UA/DDSゲートウェイ仕様は、DDSとOPC UAアプリケーションが、それぞれのフレームワークのネイティブ・メカニズムを使用してシームレスに相互運用できることを目指します。2つの核心的課題に対処します：

• OPC UAからDDSへのブリッジの構築：DDSアプリケーションが、DDSのパブリッシュ・サブスクライブとRPC機能を用いて、OPC UAサーバのアドレス空間内で動作できるようにする。
• DDSからOPC UAへのブリッジの構築：OPC UAクライアント・アプリケーションが、標準OPC UAサービスを通じてDDSグローバル・データ空間でファースト・クラスの市民として振る舞えるようにする。

図1: OPC UA/DDSゲートウェイ・コンセプト

OPC UAからDDSへのブリッジ

OPC UAからDDSへのブリッジにより、DDSアプリケーションはOPC UAサーバのアドレス空間内のデータを読み取り、書き込み、サブスクライブできます。この機能は、OPC UA対応デバイスを、DDSのスケーラビリティとQoS機能を必要とするシステムに統合する上で不可欠です。図2は、DDSアプリケーションがDDS-RTPSワイヤ・プロトコル経由でサブスクライブし、OPC UAバイナリ・プロトコルを使用するOPC UAサーバから情報を取得する典型的な導入を示しています。

図2: OPC UAからDDSへのブリッジ

ブリッジの動作はシンプルです：OPC UA側では、サーバに接続するクライアントを作成し、Read、Write、サブスクリプション管理などの標準OPC UAサービスを実行します。DDS側では、DataReaderとDataWriterのセットをインスタンス化し、DDSトピックとやり取りします。

仕様は、DDSに公開されるデータを2つのカテゴリに分割します：

• サービス・セット・マッピング - OMG RPC over DDS仕様を使用して、ほとんどのOPC UAサービスをエミュレートするDDSサービス。これにより、DDSリクエスタがRead、Write、Browseなどの操作を呼び出せるようになります。
• サブスクリプション・モデル・マッピング - インテグレータが複数のMonitoredItemをDDSトピックに結合できる、OPC UAサーバの簡易マッピング。DDSコンシューマにとって強力なモデリング・アプローチを提供します。

設定を簡素化するため、XMLスキーマを定義しました。以下は、OPC UAからDDSへのブリッジ用OPC UA/DDSゲートウェイ設定ファイルの簡潔な例です。

<dds> <types> <struct>...</struct> </types> <ddsopcua_gateway name="MyGateway"> <opcua_connection>...</opcua_connection> <domain_participant>...</domain_participant> <opcua_to_dds_bridge> <service_set>...</service_set> <subscription> <opcua_input>...</opcua_input> <dds_output>...</dds_output> <dds_output>...</dds_output> <dds_output>...</dds_output> <mapping>...</mapping> </subscription> </opcua_to_dds_bridge> </ddsopcua_gateway> </dds>

リスト1: OPC UA/DDSゲートウェイ設定例（OPC UAからDDSへのブリッジ）

設定ファイルは以下のように構成されます：

• マッピングによって作成されるトピックを記述するDDSデータ型を定義します。
• OPC UAクライアント接続とDDS DomainParticipantを含む、OPC UAからDDSへのブリッジをインスタンス化するゲートウェイ・インスタンスを宣言します。
• DDSアプリケーションに公開されるサービス・セット（ワンショット・リード/ライト用のAttribute Service Setなど）を構成します。
• OPC UA入力（MonitoredItemへのサブスクリプション）とDDS出力（トピック公開）を指定し、入力を出力フィールドにリンクするマッピング割り当てを行います。

DDSからOPC UAへのブリッジ

DDSからOPC UAへのブリッジにより、OPC UAクライアント・アプリケーションがDDSグローバル・データ空間に完全に参加できるようになります。この機能により、既存のOPC UAクライアントとツールが、複数のDDSドメインにわたってDDSトピック、インスタンス、データ型をブラウズし、カスタマイズされたサブスクリプションを作成できます。図3は、OPC UAクライアントがバイナリ・プロトコルを使用して、ネイティブDDS-RTPSプロトコル経由でDDSアプリケーションによって提供される情報にアクセスする導入を示しています。

図3: DDSからOPC UAへのブリッジ

本質的に、DDSからOPC UAへのブリッジは、DDSグローバル・データ空間をOPC UAサーバのアドレス空間内でモデル化します。DDSドメイン、トピック、インスタンス、データ型に対するObjectとVariable Nodeを定義し、標準OPC UAサービスを通じてそれらを公開します。XML設定スキーマにより、インテグレータはDDS空間のどの部分をOPC UAアドレス空間で表現するかを選択できます。

<dds> <types> <struct>...</struct> </types> <ddsopcua_gateway name="MyOtherGateway"> <opcua_server>...</opcua_server> <domain_participant>...</domain_participant> <domain_participant>...</domain_participant> <dds_to_opcua_bridge> <domain> <topic_group>...</topic_group> <topic>...</topic> </domain> <domain> <topic_group>...</topic_group> </domain> </dds_to_opcua_bridge> </ddsopcua_gateway> </dds>

リスト2: OPC UA/DDSゲートウェイ設定例（DDSからOPC UAへのブリッジ）

設定ファイルは以下のように構成されます：

• ゲートウェイによってインスタンス化されるDDSデータ型を定義します。
• OPC UAサーバと複数のDDS DomainParticipantを含む、DDSからOPC UAへのブリッジをインスタンス化するゲートウェイ・インスタンスを宣言します。
• OPC UAアドレス空間で表現されるDDSドメインを選択します。
• DDSトピックを指定します。明示的、またはトピック名、型などの正規表現を使用するTopic Groups経由で指定します。

プロトタイプとデモ

仕様を検証し、コミュニティからのフィードバックを収集するため、一連のプロトタイプとデモを開発し、主要イベントで発表しました。昨年、RTI Routing Service（接続テクノロジーのブリッジに優れたプラットフォーム）上に構築された最初のプロトタイプをEmbedded WorldとHannover Messeで披露しました。このプロトタイプは、OPC UAサブスクリプション・モデルをDDSにマッピングし、統合を簡素化する設定メカニズムの提供に焦点を当てていました。

本年は、Hannover Messeでゲートウェイの反対側をデモします。DDSグローバル・データ空間を組み込みOPC UAサーバを通じて公開する軽量プロトタイプを特徴とします。参加者は、汎用OPC UAクライアントがネイティブOPC UAサービスを使用してDDSデータをサブスクライブする様子を観察できます。

Hannover Messeにご出席の場合は、IICパビリオン（ホール8 #C24）にお越しください。ライブ・デモをご覧いただけます。ご都合がつかない場合も、近く詳細を公開予定です。ご期待ください！

OPC UA/DDSゲートウェイをコア接続ゲートウェイとして

OPC UA/DDSゲートウェイは、Industrial IoT革命の不可欠なコンポーネントです。Industrial Internet ConsortiumのIndustrial Internet Connectivity Framework（IICF）は、コア接続標準（DDS、OPC UA、HTTP/Webサービス、oneM2M）を特定し、機能ドメイン間の統合を効率化します。IICFの評価テンプレートは、ビジネス、使用、機能、実装の基準でソリューションを評価します。IICFで定義されるコア接続ゲートウェイは、データ構文を保持することで、ドメイン間の透過的な相互運用性を保証します。

図4: 標準接続ゲートウェイによりドメイン間の相互運用性が可能に

RTIは標準接続ゲートウェイの開発に深くコミットしています。RTI Connext DDS 5.3.0では、OMG Web-Enabled DDS仕様を通じて、WebブラウザをDDSグローバル・データ空間に導く標準接続ゲートウェイであるRTI Web Integration Serviceの最初のGeneral Access Releaseをリリースしました。

私たちは、相互運用性がIndustrial IoT成功の基石であると信じ、企業がIndustrial Internet革命を実現するのを支援し続けます。