Conector OPC UA PubSub

Descripción General

El conector OPC UA PubSub implementa el patrón de publicación/suscripción definido por la especificación OPC UA PubSub (Parte 14). Habilita comunicación desacoplada y de alto rendimiento entre productores y consumidores OPC UA usando uno de dos mapeos de transporte:

MQTT - Mensajes codificados en JSON sobre MQTT/UDP para fan-out basado en broker
UADP - UADP binario (UA Datagram Protocol) sobre multicast UDP para distribución LAN de baja latencia

Tipos de Conector:

OpcuaPubSubReader - Escucha mensajes PubSub entrantes y los emite como cargas de Meddle
OpcuaPubSubWriter - Publica cargas de Meddle como mensajes PubSub

Características

✅ Dos transportes: MQTT (JSON) y UADP (multicast binario)
✅ Decodificación automática de formatos de cable JSON y UADP
✅ Gestión del grupo multicast UDP con selección de interfaz
✅ Filtrado opcional por ID de publicador y nombre del dataset
✅ Productor/consumidor desacoplado (no se necesita sesión punto a punto)
✅ Diseñado para distribución de telemetría de alta frecuencia

Configuración Básica

{
  "type": "OpcuaPubSubReader",
  "config": {
    "transport": "uadp",
    "multicastAddr": "opc.udp://224.0.5.1:4840/eth0",
    "publisherId": "Publisher_1",
    "dataSetName": "TankFarmDataSet"
  }
}

{
  "type": "OpcuaPubSubReader",
  "config": {
    "transport": "mqtt",
    "brokerUrl": "0.0.0.0:1883",
    "topic": "factory/line1",
    "publisherId": "Publisher_1",
    "dataSetName": "LineOneMetrics"
  }
}

Escritor OPC UA PubSub

UADP (Multicast)
MQTT (JSON sobre UDP)

{
  "type": "OpcuaPubSubWriter",
  "config": {
    "transport": "uadp",
    "multicastAddr": "opc.udp://224.0.5.1:4840/eth0",
    "publisherId": "Publisher_1",
    "dataSetName": "TankFarmDataSet"
  }
}

{
  "type": "OpcuaPubSubWriter",
  "config": {
    "transport": "mqtt",
    "brokerUrl": "192.168.1.20:1883",
    "topic": "factory/line1",
    "publisherId": "Publisher_1",
    "dataSetName": "LineOneMetrics"
  }
}

Parámetros de Configuración

Transport

El transporte de cable usado para los mensajes PubSub. Debe ser uno de:

mqtt - Mensajes JSON sobre UDP (puenteado por broker en producción)
uadp - Tramas UADP binarias sobre multicast UDP

{
  "transport": "uadp"
}

Broker URL (Transporte MQTT)

Obligatorio cuando transport: mqtt. La dirección a la que Meddle se enlaza (lector) o envía (escritor).

{
  "brokerUrl": "192.168.1.20:1883"
}

Formato: host:puerto.

Notas:

El lector enlaza un escucha UDP en esta dirección
Para el escritor, esta es la dirección de destino a la que se envían los mensajes PubSub

Topic (Transporte MQTT)

Identificador de tópico lógico opcional. Metadato informativo incluido junto al filtrado por dataset.

{
  "topic": "factory/line1"
}

Multicast Address (Transporte UADP)

Obligatorio cuando transport: uadp. El grupo multicast IPv4 más la interfaz opcional.

{
  "multicastAddr": "opc.udp://224.0.5.1:4840/eth0"
}

Formato: opc.udp://<host>:<puerto>/<interfaz>.

host:puerto - El grupo multicast y el puerto (típicamente 224.0.5.1:4840 por defecto para OPC UA PubSub)
interfaz - Nombre de la interfaz de red requerido (eth0, en0, lo0)

¿Por qué se requiere la interfaz? Las uniones multicast UDP están delimitadas por interfaz. Sin una interfaz especificada, el SO no puede enlazar de forma fiable el grupo multicast, especialmente en macOS (lo0) y VMs cloud con múltiples NICs.

host:puerto simple (sin esquema) también se acepta por compatibilidad hacia atrás, pero se recomienda encarecidamente la selección de interfaz.

Publisher ID

Identifica el origen de los mensajes PubSub.

{
  "publisherId": "Publisher_1"
}

Notas:

Obligatorio en el escritor (cada mensaje publicado se etiqueta con él)
Opcional en el lector (cuando se define, sólo se conservan los mensajes de este publicador; cuando está vacío, se aceptan todos los publicadores)

DataSet Name

Identifica el dataset lógico dentro de un publicador.

{
  "dataSetName": "TankFarmDataSet"
}

Notas:

Opcional tanto en lector como en escritor
En el lector, actúa como filtro cuando se define

Formatos de Cable

JSON (Transporte MQTT)

El transporte MQTT emite mensajes en un sobre JSON estándar:

{
  "PublisherId": "Publisher_1",
  "Messages": [
    {
      "DataSetName": "TankFarmDataSet",
      "Payload": {
        "tank_1_level": 78.4,
        "tank_2_level": 62.1,
        "pump_running": true
      }
    }
  ]
}

UADP (Transporte UADP)

El transporte UADP emite tramas binarias siguiendo el framing de OPC UA Parte 14. El lector detecta automáticamente contenido UADP vs JSON y decodifica ambos. Cada DataSet UADP decodificado emite una carga de Meddle.

Flujo de Datos

Lector

Multicast / UDP → OpcuaPubSubReader → (decodifica JSON o UADP) → Carga(s) de Meddle

Múltiples datasets en un único mensaje de red producen múltiples cargas de Meddle (una por dataset).

Escritor

Carga de Meddle → OpcuaPubSubWriter → (codifica sobre JSON) → envío UDP → Suscriptores

El escritor siempre emite JSON para ambos transportes. Cada invocación de Write produce exactamente un mensaje de red.

Casos de Uso Comunes

1. Distribución Desacoplada de Telemetría de Planta

Un PLC central publica variables de proceso a un grupo multicast UADP; múltiples suscriptores de Meddle las consumen independientemente.

{
  "type": "OpcuaPubSubReader",
  "config": {
    "transport": "uadp",
    "multicastAddr": "opc.udp://224.0.5.1:4840/eth0",
    "publisherId": "PLC_Master"
  }
}

2. Telemetría IoT con Puente MQTT

Puentea OPC UA PubSub a un tópico MQTT amigable con JSON para ingesta en plataformas cloud:

{
  "type": "OpcuaPubSubReader",
  "config": {
    "transport": "mqtt",
    "brokerUrl": "0.0.0.0:1883",
    "topic": "factory/sensors",
    "dataSetName": "EnergyMeters"
  }
}

3. Gateway Edge Publicando KPIs Agregados

Después del procesado, publica los KPIs agregados como un único mensaje PubSub:

{
  "type": "OpcuaPubSubWriter",
  "config": {
    "transport": "uadp",
    "multicastAddr": "opc.udp://224.0.5.1:4840/eth0",
    "publisherId": "Edge_Gateway_1",
    "dataSetName": "PlantKPIs"
  }
}

Solución de Problemas

No Se Reciben Mensajes (UADP)

Problema: El lector se ejecuta silenciosamente pero nunca emite cargas

Soluciones:

Confirma que el grupo multicast coincide exactamente con el publicador (224.0.5.1:4840)
Especifica la interfaz en multicastAddr (ej. /eth0) — el auto-descubrimiento no es fiable
Usa un sniffer de red como tcpdump -i eth0 host 224.0.5.1 and port 4840 para confirmar que los paquetes llegan
Verifica que el enrutamiento multicast está habilitado en los switches/routers entre publicador y suscriptor

`network interface is required`

Problema: La configuración UADP se rechaza al inicio

Soluciones:

Actualiza multicastAddr para incluir la interfaz: opc.udp://224.0.5.1:4840/eth0
En macOS la interfaz de loopback es lo0; en Linux es lo. Verifica con ifconfig o ip addr

Publicador Filtrado

Problema: El lector ve mensajes en el cable pero no emite ninguno

Soluciones:

Comprueba el filtro publisherId en el lector — cuando está definido, sólo los mensajes de ese publicador pasan. Bórralo para aceptar todos
Lo mismo para dataSetName — cuando está definido, sólo los datasets coincidentes pasan

Puerto UDP Ya En Uso

Problema: bind: address already in use

Soluciones:

Múltiples lectores en el mismo host deben usar puertos distintos
Para multicast UADP, múltiples procesos en el mismo host pueden unirse al mismo grupo sólo si se respeta SO_REUSEPORT (Linux); en macOS sólo se permite un enlace por grupo+puerto por proceso

Errores de Decodificación

Problema: Se lanza ErrOpcuaPubSubDecode en cada mensaje

Soluciones:

Comprueba si el publicador usa JSON o UADP — el lector auto-detecta pero los datos malformados fallan en ambas rutas
Inspecciona la configuración PubSub del publicador: el tipo de contenido del dataset debe ser un escalar o estructura soportada
Verifica que el publicador y el suscriptor coinciden en la codificación (la configuración PubSub del servidor OPC UA la define)

Mejores Prácticas

1. Usa UADP para Distribución Dentro de la Planta

UADP es más rápido y tiene menos sobrecarga que JSON sobre MQTT. Úsalo siempre que controles la red.

2. Usa MQTT-JSON para Puentes Multi-Sitio

JSON es portable y fácil de depurar. Cuando los mensajes deben atravesar Internet público o ser consumidos por herramientas no OPC UA, MQTT-JSON es más pragmático.

3. Siempre Define la Interfaz en UADP

Nunca confíes en que el SO “adivine” la NIC correcta. Los hosts multi-homed y los contenedores fallan silenciosamente de lo contrario.

4. Filtra en el Suscriptor

El filtrado por publisherId y dataSetName es barato del lado del servidor y reduce drásticamente la carga de procesado descendente.

5. Planifica el IP Multicast Cuidadosamente

Usa el rango reservado de la OPC Foundation (224.0.5.0/24)
Coordina con tu equipo de red — el multicast incontrolado puede inundar la LAN
Prueba con tcpdump/Wireshark antes de ir a producción

Flujos de Trabajo de Ejemplo

Fan-Out de Telemetría en Toda la Planta

PLC (Publicador) → multicast UADP 224.0.5.1:4840
                                     │
                            ┌────────┼────────┬──────────────┐
                            ↓        ↓        ↓              ↓
                     OpcuaPubSubReader   OpcuaPubSubReader   OpcuaPubSubReader
                      (Almacenamiento)   (Dashboard)         (Alertado)
                            │                 │                  │
                            ↓                 ↓                  ↓
                    InfluxDb2Writer        Chart              Isa182 → Alert

Puente Edge-a-Cloud

ModbusReader → Reshape → OpcuaPubSubWriter (MQTT) → Broker Externo → Suscriptores Cloud

Puentea dispositivos Modbus heredados al ecosistema moderno OPC UA PubSub.

Conectores Relacionados

OPC UA - Protocolo clásico cliente/servidor OPC UA (punto a punto)
MQTT v5 - PubSub MQTT genérico (no OPC UA)
Modbus - Puentea dispositivos heredados al tejido PubSub
Reshape - Normaliza los nombres de campo antes de publicar
InfluxDB v2 - Persiste la telemetría suscrita

Recursos Adicionales

OPC UA Parte 14: PubSub - Especificación oficial
OPC Foundation
Referencia de Mensajes de Red UADP
Direcciones Multicast IANA
Disector OPC UA PubSub de Wireshark