OPC UA PubSub ist ein Kommunikationsmodell innerhalb des OPC-UA-Standards, bei dem Daten nach dem Publish-Subscribe-Prinzip verteilt werden. Ein Publisher sendet Nachrichten, ein oder mehrere Subscriber empfangen sie – ohne dass jeder Empfänger eine eigene Client-Server-Session zum Sender aufbauen muss.
Das Modell ergänzt das klassische OPC-UA-Client-Server-Modell und ist dort besonders sinnvoll, wo Daten effizient an viele Verbraucher gleichzeitig verteilt werden sollen.
Wie OPC UA PubSub funktioniert
PubSub arbeitet mit NetworkMessages als Nachrichtencontainer und darin enthaltenen DataSetMessages mit den eigentlichen Nutzdaten. Subscriber abonnieren eine Verbindung und lauschen auf eingehende NetworkMessages – ohne direkten Verbindungsaufbau zum Publisher.
Es gibt zwei grundlegende Betriebsarten: Brokerless überträgt Daten direkt, etwa per UDP-Multicast an alle Empfänger im selben OT-Netz. Broker-based koppelt Publisher und Subscriber über einen Message Broker wie MQTT oder AMQP – der Standard-Weg für OT-zu-IT- und Cloud-Integrationen.
Nachrichtenformat: UADP oder JSON
PubSub trennt Transport und Nachrichtenformat sauber. UADP (UA Datagram Protocol) ist das binäre, kompakte Format – optimiert für effiziente Übertragung in OT-Umgebungen und mit optionaler Message-Security. JSON ist leichter lesbar und eignet sich für IT-nahe Integrationen, ist aber typischerweise weniger latenzoptimiert als UADP in OT-Setups.
Transportoptionen: UDP, MQTT, AMQP
Die OPC-UA-Spezifikation (Part 14) definiert standardisierte Transport-Mappings für OPC UA UDP inklusive Multicast, MQTT und AMQP. Das bedeutet: PubSub-Daten können direkt im OT-Netz per Multicast verteilt oder über einen Broker in die Cloud oder an IT-Systeme weitergeleitet werden – mit demselben OPC-UA-Informationsmodell, unabhängig vom gewählten Transport.
OPC UA PubSub vs. OPC UA Client/Server
Beide Modelle existieren in der Praxis parallel und lösen unterschiedliche Aufgaben. Client/Server ist die richtige Wahl für gezielte Abfragen, Browsing des Informationsmodells und Request/Response-Szenarien wie das Abrufen von Diagnosedaten. PubSub ist die richtige Wahl für skalierbare Datenverteilung, Telemetrie-Streaming und Szenarien, in denen viele Systeme denselben Datenstrom benötigen – SCADA, Historian und Analytics parallel, ohne Punkt-zu-Punkt-Kopplung.
Für Cloud-native MES-Architekturen, die Maschinendaten ohne proprietäre Middleware integrieren wollen, ist OPC UA PubSub über MQTT- oder AMQP-Broker ein stabiler Integrationsweg: standardisiert auf OT-Seite, offen für IT- und Cloud-Systeme auf der anderen Seite.
Checkliste für Projekte
Drei Fragen klären den richtigen Einsatz: Erstens, brokerless (UDP) oder broker-based (MQTT/AMQP) – abhängig von Netzgrenzen, Empfängeranzahl und Cloud-Anbindungsbedarf. Zweitens, UADP oder JSON – abhängig von Effizienzanforderungen und IT-Integrationsbedarf. Drittens, Security-Konzept: Key-Management über Security Key Server (SKS), Zertifikate, Segmentierung und Monitoring.
FAQ
Was ist der Unterschied zwischen OPC UA PubSub und MQTT Sparkplug B? Beide nutzen das Publish-Subscribe-Prinzip und können MQTT als Transport verwenden. OPC UA PubSub bringt das OPC-UA-Informationsmodell mit – Daten sind semantisch beschrieben und maschinenlesbar standardisiert. Sparkplug B ist ein leichtgewichtigerer Ansatz, der ohne OPC-UA-Informationsmodell auskommt, aber State-Management (Birth/Death) explizit definiert. In der Praxis ergänzen sich beide.
Kann OPC UA PubSub das klassische Client/Server-Modell ersetzen? Nein – und das ist auch nicht das Ziel. Client/Server bleibt für gezielte Abfragen und Browsing unverzichtbar. PubSub ergänzt es für skalierbare Datenverteilung. Viele OPC-UA-Implementierungen unterstützen beide Modelle parallel.
Welcher Transport ist für OT-zu-Cloud-Integrationen empfohlen? Broker-based PubSub über MQTT oder AMQP ist die gängige Wahl, weil Netzgrenzen kontrolliert bleiben, Cloud-Services standardisierte Protokolle erwarten und der Broker als Puffer und Entkopplungsschicht fungiert.
Ist OPC UA PubSub bereits in realen Projekten verbreitet? Die Verbreitung wächst, besonders in Kombination mit MQTT-Brokern für OT-zu-IT-Integration. In vielen aktuellen Brownfield-Projekten läuft OPC UA Client/Server weiter, während PubSub für neue Datenverteilungsanforderungen ergänzt wird.
