Семантичка интеграција сензорских мрежа

Abstract

азвој CMOS технологије високог степена интеграције проузроковао је интензиван развој сензорских технологија, бежичних комуникација и енергетски ефикасних процесора, који заједно чине сензорске чворове, способне да опажају нашу околину, врше обраду података и да размењују податке са другим уређајима и корисницима на Интернету. Такав технолошки развој је довео до појаве визије Интернета Ствари (енг. Internet of Things - IoT), са циљем да се корисницима на Интернету пруже информације из реалног света који нас окружује. Као један од предуслова за реализацију замишљених IoT сервиса и производа, неопходна је хоризонтална интеграција распоређених сензорских мрежа, имплементацијом платформи које би омогућиле интеграцију хетерогених сензорских мрежа, састављених од различитих сензорских уређаја, који користе различите комуникационе протоколе и формате порука и у могућности су да опслужују већи број корисника. Предмет ове дисертације су архитектуре за интеграцију сензорских мрежа, које у општем случају пружају подршку раду IoT апликацијама са захтевима за високим перформансама. Од основних генеричких типова, издвојена је архитектура заснована на семантици података и циљ ове дисертације је анализа архитектура које омогућавају семантичку интеграцију сензорских мрежа коришћењем семантичких веб технологија ради омогућавања интероперабилности сензорских података и мрежа. У раду су најпре идентификовани основни типови генеричких архитектура и дате су њихове кључне карактеристике и начин реализације, а за архитектуре засноване на пролазном уређају и брокеру порука урађена је евалуација перформанси у раду са подацима у реалном времену креирањем симулационог окружења. Затим су архитектуре са семантичком интеграцијом сензорских мрежа класификоване идентификовањем типичних пројектанских приступа. Издвојене су две групе приступа, и то приступи оријентисани ка сензорским мрежама и апликативно оријентисани приступи, а свака група садржи даље по четири типа архитектуралних приступа. За сваки архитектурални тип дата је анализа предности и недостатака коришћеног приступа и кратак опис конкретних представника...

The progress of CMOS technology very large scale integration has resulted in the intensive development of sensor technologies, wireless communications, and energy efficient processors, which together make sensor nodes capable of perceiving our environment, processing data and exchanging data with other devices and users on the Internet. Such technological development has led to the emergence of the Internet of Things (IoT) vision, with the goal of providing information of the real world that surrounds us to the Internet users. As one of the prerequisites for the realization of imaginary IoT services and products, the horizontal integration of deployed sensor networks is required, by implementing platforms that are able to serve a large number of users and would allow the integration of heterogeneous sensor networks consisted of different sensor devices, using different communication protocols and message formats. The subject of this dissertation is the architectures for the integration of sensor networks, which generally support IoT applications with high performance requirements. Among the available generic types, an architecture based on the data semantics is selected and the aim of this dissertation is the analysis of the architectures that enable semantic integration of sensor networks using Semantic Web technologies in order to achieve the interoperability of sensor data and networks. The basic generic architecture types were first identified and their key characteristics and method of implementation were given. For architectures based on the gateway and the message broker, the performance evaluation was performed in the scenario of real-time sensor messages delivery by creating a simulation environment. Then the architectures with semantic-based integration of sensor networks are classified by identifying typical design approaches. Two groups of approaches are identified, approaches oriented to sensor networks and applicationoriented approaches, whereas each group contains four architectural types. For each architectural type, an analysis of the advantages and disadvantages of the used approach is given, as well as a brief description of the concrete representatives...