信頼性のある大規模ネットワークのリアルタイム制御を実現

DDSは分散ネットワークの国際標準規格です。
米国RTI社はDDSのパッケージソフトウェア「RTI Connext DDS」を開発しており、日新システムズはRTI社製品を日本で販売、技術サポート、受託開発できる唯一つの会社です。RTI Connext DDSは、自動車分野や、大手FA分野、米国国防省の潜水艦など大規模ネットワークのリアルタイム制御を可能とする信頼性の高いソリューションです。

RTI Connext DDS 概要

IoTインフラの進化により、全てのデータをクラウドに保存し、データ分析を行う技術に付加価値が移りつつあります。
しかし高速データ処理が必要となる場合、Edge/Fogといった中間レイヤーのシステムを別途構築しなければなりません。 特に、医療・交通・電力・建設といった産業分野では、μSecオーダーのリアルタイム応答性能を保証する必要があります。 これらの課題を解決しIoTシステムを実現するために欠かせないリアルタイム通信技術をもつRTI社のRTI Connext DDS についてご紹介します。

  • 米国IIC(Industrial Internet Consortium)でも多数のテストベットで使用されている注目のリアルタイム通信技術
  • μSecオーダーのリアルタイム応答性能から、秒や分オーダーでのリアルタイム応答性能を求められる機器を一つのデータバス上で管理しリアルタイム性を保証
  • データバスに機器をつなぐことでネットワークを構成し、機器の変更に伴うネットワークシステムの再構成を柔軟に行うことが可能
  • 医療・交通・電力・建設といった産業分野にて多数の採用実績あり

RTI Connext DDSは分散システムにおいてリアルタイムかつ信頼性の高いデータ伝送を実現するネットワークミドルウェアです。既存または新規システムに本ミドルウェアを実装すると、システムの堅牢化、拡張、統合、メンテナンスが容易に実現できます。RTI Connext DDSはOMG規格であるDDS準拠のミドルウェアであり、RTI社はDDS規格策定を主導するリーディングカンパニーです。

メリット

  • 高いセキュリティ性と安全性標準に対応
  • 迅速かつ柔軟に組めるリアルタイムネットワーク
  • 高信頼性と多数の実績

こんなところで利用できます!

ネットワークがつながるすべての機器・装置・設備に利用できます。

  • SCADA(システム監視、プロセス制御)
  • PLC(ネットワーク対応シーケンサー)
  • 半導体装置(装置内部ネットワーク)
  • 受変電設備
  • 核融合制御システム
  • スマートグリット (インテリジェントな配電網制御)
  • ファクトリーオートメーション
  • スポーツくじ
  • 建設機械
  • 医療機器
  • ロボット
  • 車載
  • 公共システム(交通・駅など)
  • 防衛システム
  • ダム

RTI Connext DDS 特長

  • 標準インタフェース: DDS、RTPS、JMS、Webサービス、SOAP、REST、SQL
  • Microsoft Excel、リレーショナル・データベース、複合イベント処理(CEP)エンジン、バーチャリゼーション・プラットフォーム、アプリケーション・サーバとESB
  • 疎結合(Loose Coupling)のためのデータ中心のパブリッシュ/サブスクライブ メッセージ
  • アドミニストレータ不要のプラグ・アンド・プレイ インテグレーションのための自動ディスカバリ
  • ブローカ、サーバ、デーモン・プロセスのない分散ピア-to-ピア・アーキテクチャ

自動運転向けソリューション

自動車業界は前例のない革命を遂げており、メーカはCASE(コネクテッド、自動運転、共有、電動化)に基づくモビリティソリューションの開発が加速しています。
RTI Connext Driveは、コネクテッドカーや自動運転車の高性能アプリケーションの通信として世界主要メーカの導入実績があり、市場投入期間を短縮し、開発コストを削減します。

  • 複数のコンポーネントが相互通信する開発を簡素化
  • 機能安全規格 ISO 26262準拠
  • 各コンポーネント間通信の高度なQoS
  • AUTOSAR AdaptivePlatformに対応

ロボティクス向けソリューション

RTI Connext DDSは、ロボティクスなどが幅広く利用されているスマートファクトリーに適しています。
ロボットに搭載されているさまざまなセンサや制御ユニットなどの高度な通信をサポートしています。

  • 堅牢性が高く、防衛分野でも実証済みのソリューション
  • さまざまなデバッグツールを提供
  • ROS 2にDDSが対応

防衛向けソリューション

RTI Connext DDSは、防衛分野の装備品に採用されています。
RTI Connext DDSを使用することで、現代の機内システムを実行するリアルタイムデータ接続が可能になります。軍事グレードのコネクティビティフレームワークは、地上から空中、システムからシステムへ、リアルタイムデータを確実かつ安全に通信できます。

  • FACE(=The Future Airborne Capability Environment)の認証済み
  • FACE Units of Portability (UoP)の移植を容易に
  • DDSの相互運用とスケーラビリティに柔軟に対応
  • Safety Base Profileに準拠
  • システム、モデリング、テストおよび検証など他のシステムに統合

RTI Connext DDS 導入メリット

シンプルなネットワーク設計、開発で開発コストを削減!
(1)受信、送信、フィルタリング処理など全てDDSミドルウェアが用意しているため、通信手段を開発する必要がありません。
(2)RTI Connext DDS はOSに影響されないミドルウェアのため、効率的な開発と確実な通信が可能です。
リアルタイム性の確保
重要な通信ほどリアルタイムで確実なデータ通信を要求されます。RTI Connext DDSは、QoSにより制御されており、受信ノードの帯域を制御することができます。この機能により、確実にメッセージを送受信することが可能になります。
簡単に二重化システムを構築
RTI Connext DDSは、メッセージの送信ノードと受信ノードとの間で特別な設定をすることなく自由にネットワークを構築できます。
例えば、送信ノードの1つが故障した場合にも、受信ノードの設定を変えることなく、バックアップのデータ送信ノードが配信を続けます。
また、ホットスワップに対応しており、ネットワーク全体に対する設定は不要でいつでもノードを入れ替えることができます。
プラットフォームを選ばない
RTI Connext DDSは、OSを自由に選択できます。特に、Windows、LinuxなどのサーバOS、組込みLinux、VxWorksなど組込みOSを幅広くサポートしています。
いつでもノード付け替え可能なため運用(メンテナンス)コストを軽減
サーバ/クライアント型はネットワーク上にノードを付け替えるときに設定変更、再起動が必要ですが、RTI Connext DDS は設定変更の必要がありません。 当初予定していなかった機器をいつでもネットワークに追加できるため拡張性に優れています。
サーバが不要なためサーバに起因するデータロスなし
サーバ/クライアント型はノード数が増えればサーバ負荷が高くなりますが、RTI Connext DDS はサーバが不要なため、サーバのダウンによるネットワーク停止のトラブルが発生することはありません。

業界標準インタフェース

RTI Connext DDSの基本はリアルタイム・システムのためのObject Management Group(OMG)のData Distribution Service(DDS)標準ベースの高性能メッセージ・バスです。DDSは特に性能とQuality of Service(QoS)ためにリアルタイム・システムの要件を満たすよう設計された唯一の汎用標準ミドルウェアです。標準化されたアプリケーション・プログラム・インタフェースによるベンダ非依存の可搬性とワイヤ・プロトコル(RTPS)での相互接続性の両方の仕様をとおしてベンダ依存を排除しています。
RTI Connext DDSは、他に広く使われる標準ミドルウェアやアプリケーションであるJMS、Webサービス、SOAP、REST、SQLとMicrosoft Execlなどとのアダプタが充実しています。この広範の相互接続性により既存のリアルタイム或いは非リアルタイムのアプリケーションとの統合が容易に行えます。ネットワーク中心的システム構築を推進し、既存システムとの接続やインテグレーションの手間を省くことが可能になります。

疎結合(Loose Coupling)

RTI Connext DDSは、データ中心的なインテグレーション・モデルによりアプリケーション間の接続を分離します。アプリケーションは、マルチキャスト配信されているデータの内、必要なデータのみ取得して通信を行うことで、各ノードは交換するデータのみ意識し、互いの他の情報を必要としません。
RTI Connext DDSは、配信者とデータを必要としている購読者の合致を自動的に発見しデータ・フローを確立します。このモデルは非常に多くの利点を提供します。

  • アプリケーション(ノード)の追加、更新、削除によって、システムの他のアプリケーションへの影響が全くないためインテグレーション時間を最小化し、動作中のシステムでさえも置換えを可能にします。
  • 本質的なデータ或いはイベント駆動型により、リアルタイム・システムのための最も効率的な通信パラダイムで、パブリッシュ/サブスクライブ・モデルは他のインテグレーションが不必要になります。
  • 多くのアプリケーションが同じタイプのデータを交換するシステムに適しており、マルチキャスト・サポートは複数のサブスクライバへのデータ配信に非常に効率的です。

プラグ・アンド・プレイ インテグレーション

自動ディスカバリは、互いに自立して一時的或いは自己回復するシステムの展開を可能にします。
RTI Connext DDSは、自発的に新しいアプリケーションの存在を発見し、同じデータを共有する他のアプリケーションと接続します。同様に以前に接続されていた相手がアクセス不能であってもアプリケーションは影響なく動作し続けます。このプラグ・アンド・プレイ機能により、コンフィギュレーション、管理やディレクトリ・サービスが不要になります。新たに発見された情報からデータ・トピックとスキーマを自動的に割り当て、関連するアプリケーションは動的に接続されます。

高性能、拡張性と堅牢性

RTI Connext DDSのランタイム・アーキテクチャは、性能、拡張性と堅牢性を最大化するために完全に分離されます。パブリッシャのメッセージは直接サブスクライバへ送られる真のピア-to-ピア方式です。
RTI Connext DDSのデータは他のDDS実装、ESBや基幹メッセージサービスのようにブローカ、サーバやデーモン・プロセスなどいかなる仲介を介さずに配信されます。

  • ボトルネックと難渋を排除し、応答時間の最小化とシステム全体のスループットと拡張性を最大化します。
  • いかなる単一の障害による機能停止やセキュリティ上の脆弱性を排除します。
  • サーバを使用することができない環境での展開に対応します。
  • アプリケーションが完全に自己完結型でいかなる外部のサービスや管理が不要なため組込みを容易にします。
  • サーバが不要なため、ITコストを削減します。

RTI Connext DDS 導入実績

  • Grand Coulee ダムの発電制御
  • Audi社 モジュラー HIL Testing
  • GEヘルスケア社 Revolution CTスキャナ
  • Siemens社 風力発電システム

Siemens社 風力発電システム

世界No.1風力タービンメーカ Siemens社は風力発電システムにRTI Connext DDSを採用し、約1年という短期間で一号機を完成しました。
現在、RTIテクノロジを搭載する範囲を段階的に広げています。

採用理由

  • スケーラビリティ
    規模拡張(200機から500機)にあたり、既存システムではパフォーマンスが追い付かない。今回はさらにパフォーマンスを向上させたい。
  • パフォーマンスとセキュア通信
    現場制御、モニタリングをストレスなくリアルタイムに、かつセキュアな通信でリモート管理システムから行いたい。

採用の効果

RTIを採用して現場システムと管理システムを統合することで、メンテナンス(エラーの予期性)、システム診断、電力生産計画、タービンのパフォーマンスなどにおいて効率化を実現しました。
Siemens社は2012年ロンドンオリンピックに電力供給を行いました。

制御、モニタリングへのRTI Connext DDS導入

RTI Connext DDS 開発ツール

RTI アドミン コンソール (モニター、設定、デバッグ用のツール)

目的

  • RTI Connext DDS 内で流れているデータの調査と可視化
  • 管理と設定を集中的に行う
  • システムの状態を確認
  • 通信が行えていない原因を解析
  • ルーティンサービスのパフォーマンスを監視
  • QoS の XML エディター

RTI モニター (システムデバッグのツール)

目的

  • ミッションクリティカルなアプリケーションをモニタ
  • DDS の動作の監視とパフォーマンスの調整
  • 異常な振る舞いの検出と問題の診断
  • DDS QoS 値の確認
  • トラフィック、エラー、リソース使用量の統計解析
  • システムの接続形態を可視化

サポートプラットフォーム

サポートOS Windows、Linux、VxWorks、Solaris、AIX、lntegrity、LynxOS、QNX
サポートCPU x86-64、x86、ARM、PowerPC、SPARC(32&64bit)

※ OSバージョンおよびOSとCPUの組合せについてはお問合せください。

RTI Connext DDS 製品一覧表

Connext DDS
Professional
Connext DDS
Professional
Secure
Connext DDS
Micro
Core Libraries DDS - C and C++
DDS - C# and Java  
Request/Reply  
Distributed Logger  
Monitoring Library  
Security Plugins    
Services Routing Service  
Gateway Toolkit  
Persistence Service  
Recording (& Replay) Service  
Web Integration Service  
Transports UDPv4
UDPv6, TCP, Shared Memory  
Secure & WAN (TLS, DTLS)  
Tools Administration Console  
Launcher  
Monitor  
Microsoft Excel Add-in  
Code Generator (rtiddsgen)
Utilities (rtiddsspy, rtiddsping)  

□…バイナリ提供(配布可能)
●…バイナリ(配布不可)
◆…ビルド可能なソースコード提供

CORBAとの違い

CORBA RTI Connext DDS
ネットワークモデル クライアント - サーバ パブリッシュ - サブスクライブ
ターゲットアプリケーション 非リアルタイムネットワーク リアルタイムネットワークにも適応可能
QoS対応 限定的なリアルタイムQoS Determinism/Reliability
Levels、Deadline、
Resource Usage、
Bandwidth Usage 他
ネットワークコネクション コネクションが必要 コネクションレスの選択が可能
IPマルチキャスト 未対応 対応済
プログラミング API 複雑 シンプルで直感的