OPC-UA vs MQTT : des protocoles de communication adaptés aux enjeux de l'Industrie 4.0

    Posté : 17 novembre 2021

    OPC-UA vs MQTT : des protocoles de communication adaptés aux enjeux de l'Industrie 4.0

    L'Internet Industriel des Objets (IIoT) fait appel à de nouveaux protocoles de communication et qui plus est, à de nouvelles architectures techniques. Les enjeux pour les industriels sont de bien comprendre :

    1. Les bénéfices de ces nouvelles architectures de communication
    2. Comment en tirer bénéfices dès maintenant
    3. Comment migrer certaines architectures actuelles pour les rendre "IoT Ready"

    Je vais donc essayer, dans cet article, de vous aider à faire la lumière sur ce que sont MQTT et OPC-UA, pourquoi l'un plus que l'autre… ou pourquoi l'un ou/et l'autre ? Et vais essayer de répondre au mieux aux questions que nous rencontrons le plus comme : "Dois-je utiliser OPC-UA ou MQTT ?" ou "Quelle est la différence entre Pub/Sub et Client/Server ?"

    Si vous recherchez de la performance avec une bande passante très limitée, le protocole MQTT utilisant une méthode de Publication/Souscription est beaucoup plus efficace qu'un protocole avec des méthodes de double vérifications (hand shaking) de type Client/Serveur. OPC-UA Part 14 définit une architecture Pub/Sub pour les communications réseaux LAN et WAN. En fonction des architectures, différents challenges sont à anticiper :

    • Pour une communication horizontale (subnets, LANs) : UDP
    • Pour une communication verticale (environnements Cloud, WANs) : MQTT

    En clair, le sujet n'est pas OPC-UA versus MQTT... Les 2 protocoles peuvent trouver leur place dans une architecture qui se complète.

    Les fondamentaux des protocoles MQTT et OPC-UA

    MQTT est un protocole léger, basé sur une architecture mettant en œuvre un broker de messages où le "payload" est totalement spécifique à l'application. Il est donc dans ce contexte indispensable que chaque application puisse décoder ce fameux "payload" pour en exploiter les données. Une caractéristique qui peut avoir certains inconvénients si beaucoup d'applications/objets connectés à faire communiquer sont différents.

    OPC-UA est en synthèse le remplaçant moderne de l'OPC-DA. C'est une architecture où le protocole de communication n'est qu'un des composants adressé par le standard. Une application avec une couche OPC-UA est capable d'exposer ses données à tous les équipements et systèmes d'un réseau meshé, le tout sous un format orienté objet. La communication actuelle est basée sur une méthode client/serveur où le serveur expose un ensemble de services standards permettant de naviguer au sein des objets, lire et écrire des données, appeler des méthodes ou encore souscrire pour des modifications de données ou événements. OPC-UA peut utiliser TCP ou SOAP. C'est un protocole indépendant des plateformes hardware et software, il fonctionne aussi bien sous Windows que Linux - ou même sur un chipset embarqué. En clair, fini les DCOM Windows de l'OPC-DA.

    OPC-UA et MQTT ont tous les deux une couche de sécurité intégrée, un critère très important à l'ère du tout connecté.

    Voici quelques éléments de comparaison sur les 2 protocoles :

      OPC-UA MQTT
    Communication TCP, UDP TCP
    Patterns RPC, Pub/Sub Pub/Sup
    QoS Non Oui
    Authentification User, PKI User, PKI
    Encryption Oui Oui
    Standard API Non Non
    Semantic Data Oui Non

    Finalement en regardant de plus près MQTT et OPC-UA il devient très difficile de les comparer - en tout cas de les mettre au même niveau. En effet, OPC définit la structure de la communication, comme peut l'être un service Web REST par exemple. De l'autre côté MQTT est davantage un moyen de transport de la donnée, au même titre que HTTP.

    Nouveau call-to-action

    A quoi ressemble une architecture MQTT ?

    Dans l'exemple ci-dessous, nous mettons en œuvre une architecture avec un échange de données via MQTT. Le broker MQTT, hébergé sur un serveur - On-Premise ou Cloud - permet à tous les systèmes de communiquer entre eux. Ainsi un équipement peut publier ou souscrire à une donnée - de manière verticale (entre les machines équipées d'AVEVA Edge et AVEVA System Platform) ou de manière horizontale (sous forme de communication M2M, mais sans relation point à point via une table d'échanges par exemple).

    Maintenant que vous en savez plus sur MQTT et OPC-UA, n'hésitez pas à vous faire accompagner par nos experts !

    Grégory GUIHENEUF
    Écrit par
    Grégory GUIHENEUF

    Marketing and Strategy Director for Factory Systemes Groupe, I operate across all our business units and subsidiaries. Passionate about technology, I have been working in the Automation and Industrial IT industry for over 15 Years. I started my career as a System Integrator working on large scale Automation and MES deployments for Ford, PSA and BMW Group in UK. Today I focus my energy on promoting our Software and Industrial IoT solutions to our customers and SI partners in order to enable their business to take advantage of the Digital Transformation.

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