Che cos’è un Databus?

I sistemi IIoT tipici richiedono la condivisione dei dati su più dispositivi e più reti, dall’edge alla nebbia al cloud. Questo è difficile perché il volume di taglio dei dati – per non parlare dei severi requisiti di sicurezza e protezione-può facilmente sopraffare una rete. Queste sfide richiedono nuovi modi per gestire un maggiore volume di dati, requisiti di prestazioni, rischi per la sicurezza e certificazioni di sicurezza. Uno dei cambiamenti più importanti è il databus e la sua capacità unica di gestire il flusso di dati IIoT.

Definizione di Databus

Un databus è un framework software incentrato sui dati per la distribuzione e la gestione di dati in tempo reale nell’IIoT. Consente alle applicazioni e ai dispositivi di lavorare insieme come un unico sistema integrato.

Il databus semplifica l’applicazione e la logica di integrazione con un potente paradigma data-centric. Invece di scambiare messaggi, i componenti software comunicano tramite oggetti dati condivisi. Le applicazioni leggono e scrivono direttamente il valore di questi oggetti, che vengono memorizzati nella cache in ciascun partecipante.

Le caratteristiche chiave di un databus sono:

• I partecipanti e/o applicazioni che si interfacciano direttamente con i dati
• L’infrastruttura capisce, e pertanto è possibile filtrare in modo selettivo i dati
• L’infrastruttura impone regole e le garanzie di Qualità di Servizio (QoS) parametri come la velocità, l’affidabilità e la sicurezza del flusso di dati

Differenza tra database e bus

Il bus dati fornisce i dati in movimento in cui un database fornisce i dati a riposo.

Un database implementa l’archiviazione incentrata sui dati. Salva le vecchie informazioni che è possibile cercare in seguito mettendo in relazione le proprietà dei dati memorizzati.

Un databus implementa l’interazione data-centrica. Gestisce le informazioni future consentendo di filtrare in base alle proprietà dei dati in arrivo. La centricità dei dati può essere definita da queste proprietà:

• L’interfaccia sono i dati. Non ci sono wrapper artificiali o bloccanti da interfacciare come messaggi, oggetti, file o modelli di accesso.
• L’infrastruttura comprende tali dati. Ciò consente il filtraggio / ricerca, strumenti e selettività. Disaccoppia le applicazioni dai dati e quindi rimuove gran parte della complessità dalle applicazioni.
• Il sistema gestisce i dati e impone regole su come le applicazioni scambiano i dati. Questo fornisce una nozione di”verità”. Consente la durata dei dati, la corrispondenza del modello di dati, le interfacce CRUD,ecc.

È importante notare che un databus non è solo un database con cui si interagisce tramite un’interfaccia pub-sub. Non esiste un database. Un database implica l’archiviazione: i dati risiedono fisicamente da qualche parte. Un databus implementa un concetto puramente virtuale chiamato “spazio dati globale” e implica dati in movimento.

Perché implementare un databus?

Entrambe le tecnologie database e databus sostituiscono l’interazione applicazione-applicazione con l’interazione applicazione-dati-applicazione. Questo cambiamento è assolutamente fondamentale. Disaccoppia le applicazioni e facilita notevolmente il ridimensionamento, l’interoperabilità e l’integrazione dei sistemi, che è cruciale per i sistemi IIoT. La differenza è in realtà uno dei vecchi dati memorizzati in un database (probabilmente centralizzato) rispetto ai dati futuri inviati direttamente alle applicazioni da un database distribuito.

Che cos’è un databus a strati?

L’Industrial Internet Consortium (IIC) Industrial Internet Reference Architecture (IIRA) è una linea guida architettonica basata su standard da utilizzare per gli sviluppatori nella progettazione di sistemi IIoT basati su un framework comune. L’IIRA raccomanda un nuovo modello architettonico per i sistemi IIoT chiamato modello “layered databus”.

Nei sistemi IIoT emerge un modello di architettura comune costituito da più databuses stratificati da QoS di comunicazione e esigenze del modello di dati. In genere, i database saranno implementati all’edge nelle macchine intelligenti o nei sottosistemi di livello più basso, ad esempio in un’auto, in una piattaforma petrolifera o in una stanza d’ospedale. Sopra ci saranno uno o più database che integrano queste macchine o sottosistemi intelligenti, facilitando le comunicazioni di dati tra e con il centro di controllo o i sistemi di backend di livello superiore. Il livello backend o control center potrebbe essere il database di livello più alto nel sistema, ma ci possono essere più di questi tre livelli.

I sistemi IIoT tipici richiedono la condivisione di dati su più reti come questa, dal bordo alla nebbia al cloud. Ad esempio, in un ospedale connesso, i dispositivi devono comunicare all’interno di un paziente o di una sala operatoria, alle stazioni degli infermieri e ai monitor fuori sede, alle applicazioni di analisi in tempo reale per un supporto intelligente alle decisioni allarmanti e cliniche e alle cartelle cliniche IT. Questo è impegnativo per diversi motivi. Il volume aggregato di dati dei dispositivi di streaming potrebbe facilmente sopraffare le reti ospedaliere; i dati dei pazienti devono essere monitorati in modo sicuro, anche quando i pazienti e i dispositivi si spostano tra stanze e reti; e inoltre, i dispositivi e le applicazioni devono interagire, anche se sviluppati da diversi produttori. Un’architettura databus a strati è il framework ideale per risolvere queste sfide e sviluppare sistemi IIoT a più livelli di sistemi.

Progetto per l’Internet industriale V1.8

Vantaggi di un databus a più livelli

I vantaggi dell’implementazione di un’architettura databus a più livelli includono:

• Veloce da dispositivo a dispositivo di integrazione – con tempi di consegna in millisecondi o microsecondi
• Automatica dei dati e dell’applicazione della scoperta – con e tra databuses
• l’integrazione Scalabile – compromettere centinaia di migliaia di macchine, sensori e attuatori
• Naturale ridondanza – consentendo la massima disponibilità e resilienza
• Gerarchica sottosistema di isolamento, consentendo lo sviluppo di sistemi complessi di progettazione

Il Connext Bus dati: un potente paradigma data-centric

RTI Connext DDS dispone di un databus che consente alle applicazioni di scambiare dati tramite un metodo di comunicazione peer-to-peer publish-subscribe. Le applicazioni DDS non si basano su un broker centralizzato, ma piuttosto si scoprono attraverso il databus, entrando o uscendo dal dominio DDS in qualsiasi momento. Questo framework elimina un singolo punto di errore o collo di bottiglia nella rete. Connext DDS gestisce i dettagli di distribuzione, sincronizzazione e gestione dei dati, inclusa la serializzazione e la gestione del ciclo di vita. La sua affidabilità, sicurezza, prestazioni e scalabilità sono dimostrate nei sistemi industriali più esigenti.