Industrial Internet Reference ArchitectureでIIoT接続性を最適化

本日、Industrial Internet Consortium（IIC）がIndustrial Internet Reference Architecture（IIRA）をリリースしました。IICは170社以上のメンバーを持つ最大のIoTコンソーシアム（iiconsortium.org）で、産業システムに特化しています。IIRAの初公開リリースは、ビジネス目標からシステム相互運用性までをカバーするハイレベルシステムアーキテクチャを提供し、産業接続性における主要な技術指針と、何が可能で何が不可能かを定義しています。

Real-Time Innovations（RTI）では、IIRAの接続性アーキテクチャをゲームチェンジャーと見ています。「接続性」は、新興Industrial Internet of Things（IIoT）の最大のハードルです。IIRAは分散「データバス」アプローチを採用し、トップパフォーマンス、信頼性、セキュリティを提供しながら相互運用性を簡素化します。

共通アーキテクチャの力

IIoTは根本的に、インテリジェントに通信する分散システムの構築です。IIRAの目標は、すべてのコンポーネントが共有アーキテクチャを通じて、実行、拡張、進化、最適に動作できるようにすることです。

これを実現するには、コンピューティング能力を網羅し、ベンダー間で相互運用し、業界を橋渡しする共通アーキテクチャが必要です。時間とともに、共通技術が特注システムに取って代わます。しかし、既存技術の段階的な採用と統合も同様に重要です。IICアーキテクチャは、複数の接続性技術を統一された未来にブレンドし、高度に接続された世界のビジョンを支援します。

この相互運用性の課題こそ、RTIが得意とするところです。私たちは、海軍システム、アビオニクス、電力、医療機器、無人車両、コンシューマーエレクトロニクス、産業制御、放送テレビなど、15の標準とコンソーシアムに参加しています。IICはその経験をアーキテクチャに反映させています。

統合の課題

多くのシステムを接続する際、古典的な「N二乗」相互接続問題が発生します。各システムペアがプロトコル、データモデル、通信パターン、信頼性、データレート、タイミングデッドラインなどのQoSパラメータを一致させる必要があります。ブリッジで1ペアを解決できても、NシステムにスケールするとN²のブリッジが必要となり、非現実的です。

1つの解決策は、すべてのシステムを単一の標準セットに制約することです。欧州Generic Vehicle Architecture（GVA）やドイツのIndustrie 4.0で見られます。これは統合を簡素化しますが、スコープを限定し、多くの業界固有要件を未充足のままにし、レガシー統合を困難にします。

もう一方の極端は、単一のEnterprise Service Bus（ESB）で、片方向翻訳によりN二乗問題を回避します。しかし、ESBは中央集権的で遅く、産業アプリケーションの高速・細粒度要求に不向きです。

IIRA接続性コア標準

IIRAは中道を採用します。「Connectivity Core Standard」を導入し、これは分散型であり中央集権型ではありません。一部のエンドポイントはコアに直接接続し、他はコア標準に翻訳するゲートウェイ経由で接続。これによりN二乗問題を排除しつつ、速度と信頼性を維持します。

すべてのレガシーおよび低性能接続技術は、標準ごとに単一のゲートウェイを通じてコアにブリッジされ、変換の数をN（接続性標準の数）に削減します。

コアは、迅速なデータ検出、堅牢な交換パターン、包括的なQoS（配信信頼性、順序、耐久性、寿命、耐障害性）をサポートし、マイクロ秒配信や数百万データ値を要求する産業アプリケーションの厳格な要求を満たさなければなりません。

セキュリティはアーキテクチャと緊密に統合されなければなりません。コアのパターン（パブリッシュ/サブスクライブ、マルチキャスト、動的プラグアンドプレイ検出）はセキュリティメカニズムによって反映される必要があります。セキュリティが別のQoSパラメータとして扱われるとき、コード変更なしで適用・更新可能になり、強力で柔軟な保護を提供します。

セキュリティはコアを超えて拡張され、ゲートウェイがエコシステムで使用される他の接続性技術を保護できます。

コア標準としてのDDS

IIRAは特定の標準を規定しませんが、Data Distribution Service（DDS）は自然に適合します。DDSは自動検出、必要なすべての通信パターン、QoS設定、統合セキュリティを提供し、コア標準の理想的な候補となります。

DDSの実績（電力システム、医療画像、航空管制、SCADA、防衛）がIIRAの設計を形作り、その拡張性とレジリエンスへの信頼を提供しています。

ありがとうございました！

IIRAを構築したチームに感謝します。この大規模な取り組みは多くの企業によって支援され、RTIが接続性、分散データ、相互運用性の作業をリードしました。初リリースおめでとうございます。