Les systèmes IIoT typiques nécessitent que les données soient partagées sur plusieurs appareils et plusieurs réseaux, du bord au brouillard en passant par le nuage. C’est un défi car le volume de données en cisaillement – sans parler des exigences strictes en matière de sécurité et de sûreté – peut facilement submerger un réseau. Ces défis nécessitent de nouvelles façons de gérer un volume de données accru, des exigences de performance, des risques pour la sécurité et des certifications de sécurité. L’un des changements les plus importants est le databus et sa capacité unique à gérer le flux de données IIoT.
Définition du databus
Un databus est un framework logiciel centré sur les données permettant de distribuer et de gérer des données en temps réel dans l’IIoT. Il permet aux applications et aux appareils de fonctionner ensemble en un seul système intégré.
Le databus simplifie la logique d’application et d’intégration avec un puissant paradigme centré sur les données. Au lieu d’échanger des messages, les composants logiciels communiquent via des objets de données partagés. Les applications lisent et écrivent directement la valeur de ces objets, qui sont mis en cache dans chaque participant.
Les principales caractéristiques d’une base de données sont:
- Les participants/applications s’interfacent directement avec les données
- L’infrastructure comprend, et peut donc filtrer sélectivement les données
- L’infrastructure impose des règles et des garanties de paramètres de Qualité de Service (QoS) tels que le débit, la fiabilité et la sécurité des flux de données
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Différence entre la base de données et le databus
Le databus fournit des données en mouvement alors qu’une base de données fournit des données au repos.
Une base de données implémente un stockage centré sur les données. Il enregistre les anciennes informations que vous pouvez rechercher ultérieurement en reliant les propriétés des données stockées.
Un bus de données implémente une interaction centrée sur les données. Il gère les informations futures en vous permettant de filtrer par propriétés des données entrantes. La centralité des données peut être définie par ces propriétés:
- L’interface est les données. Il n’y a pas de wrappers ou de bloqueurs artificiels pour s’interfacer comme des messages, des objets, des fichiers ou des modèles d’accès.
- L’infrastructure comprend ces données. Cela permet le filtrage / recherche, les outils et la sélectivité. Il découple les applications des données et supprime ainsi une grande partie de la complexité des applications.
- Le système gère les données et impose des règles sur la manière dont les applications échangent les données. Cela fournit une notion de « vérité ». Il permet la durée de vie des données, la correspondance des modèles de données, les interfaces CRUD, etc.
Il est important de noter qu’un databus n’est pas seulement une base de données avec laquelle vous interagissez via une interface pub-sub. Il n’y a pas de base de données. Une base de données implique un stockage: les données résident physiquement quelque part. Un databus implémente un concept purement virtuel appelé « espace de données global » et implique des données en mouvement.
Pourquoi implémenter un databus ?
Les technologies de base de données et de bus de données remplacent l’interaction application-application par l’interaction application-données-application. Ce changement est absolument essentiel. Il découple les applications et facilite grandement la mise à l’échelle, l’interopérabilité et l’intégration des systèmes, ce qui est crucial pour les systèmes IIoT. La différence est vraiment une des anciennes données stockées dans une base de données (probablement centralisée) par rapport aux futures données envoyées directement aux applications à partir d’une base de données distribuée.
Qu’est-ce qu’un databus en couches ?
L’Architecture de référence Internet Industrielle (IIRA) de l’Industrial Internet Consortium (IIC) est une ligne directrice architecturale basée sur des normes que les développeurs peuvent utiliser pour concevoir des systèmes IIoT basés sur un cadre commun. L’IIRA recommande un nouveau modèle architectural pour les systèmes IIoT appelé modèle « databus en couches ».
Dans les systèmes IIoT, un modèle d’architecture commun émerge qui est composé de plusieurs bases de données superposées par la QoS de communication et les besoins du modèle de données. En règle générale, les databus seront implémentés à la périphérie des machines intelligentes ou des sous-systèmes de niveau le plus bas, comme dans une voiture, une plate-forme pétrolière ou une chambre d’hôpital. Au-dessus, il y aura une ou plusieurs bases de données qui intègrent ces machines ou sous-systèmes intelligents, facilitant les communications de données entre et avec le centre de contrôle de niveau supérieur ou les systèmes dorsaux. La couche backend ou control center peut être la base de données de la couche la plus élevée du système, mais il peut y en avoir plus que ces trois couches.
Les systèmes IIoT typiques nécessitent le partage de données sur plusieurs réseaux comme celui-ci, du bord au brouillard en passant par le nuage. Par exemple, dans un hôpital connecté, les appareils doivent communiquer au sein d’un patient ou d’une salle d’opération, aux postes d’infirmières et aux moniteurs hors site, aux applications d’analyse en temps réel pour l’aide à la décision clinique et aux alarmes intelligentes, ainsi qu’avec les dossiers de santé. C’est un défi pour plusieurs raisons. Le volume global de données d’appareils en continu pourrait facilement submerger les réseaux hospitaliers; les données des patients doivent être suivies en toute sécurité, même lorsque les patients et les appareils se déplacent entre les salles et les réseaux; et de plus, les appareils et les applications doivent interagir, même lorsqu’ils sont développés par différents fabricants. Une architecture de databus en couches est le cadre idéal pour résoudre ces défis et développer des systèmes IIoT à plusieurs niveaux.
Plan directeur pour l’Internet industriel V1.8
Avantages d’un bus de données en couches
Les avantages de la mise en œuvre d’une architecture de bus de données en couches comprennent:
- Intégration rapide d’un appareil à l’autre – avec des délais de livraison en millisecondes ou microsecondes
- Découverte automatique des données et des applications – avec et entre les databus
- Intégration évolutive – compromettant des centaines de milliers de machines, capteurs et actionneurs
- Redondance naturelle – permettant une disponibilité et une résilience extrêmes
- Isolation hiérarchique des sous-systèmes – permettant développement de la conception de systèmes complexes
La base de données Connext: un paradigme puissant centré sur les données
RTI Connext DDS dispose d’un bus de données qui permet aux applications d’échanger des données via une méthode de communication poste à poste de publication-abonnement. Les applications DDS ne dépendent pas d’un courtier centralisé, mais se découvrent à travers le databus, rejoignant ou quittant le domaine DDS à tout moment. Ce cadre élimine un seul point de défaillance ou de goulot d’étranglement dans le réseau. Connext DDS gère les détails de la distribution, de la synchronisation et de la gestion des données, y compris la sérialisation et la gestion du cycle de vie. Sa fiabilité, sa sécurité, ses performances et son évolutivité ont fait leurs preuves dans les systèmes industriels les plus exigeants.