异构物联网平台跨平台资源互操作性研究

沙特国王大学学报异构物联网平台JahoonKoo，Young-Gab Kim韩国首尔世宗大学计算机与信息安全与智能无人机融合工程系阿提奇莱因福奥文章历史记录：2021年11月1日收到2022年4月3日修订2022年5月4日接受2022年5月8日网上发售关键词：物联网物联网平台资源标识符智慧城市A B S T R A C T随着物联网（IoT）被广泛应用于各个领域，许多标准、项目和平台正在开发中然而，由于每个IoT平台基于不同的资源标识符（ID），因此难以识别每个设备并在异构IoT平台之间使用服务为了解决这个问题，我们提出了一个互操作性框架，该框架包括基于资源ID分析的物联网资源名称系统（RNS）（即，设备ID和资源请求格式）的五个选定的物联网平台：oneM2M，Oliot，Watson IoT，IoTivity和FIWARE。IoT RNS将特定的资源路径转换为每个平台的资源请求格式。转换后的资源路径在每个平台的IoT RNS之间共享，并且用户可以使用转换后的资源路径从其他平台请求服务我们还提出了一个例子，异构物联网平台之间的互操作性的情况下，使用拟议的物联网RNS在智能城市。该场景包括每个阶段，如资源注册和删除、共享映射表、转换资源地址和服务请求。此外，为了证明所提出的方法的目的，我们实现了oneM2M和FIWARE之间的资源互操作性场景。在实验中，通过资源路径转换，实现了两个平台之间的资源互通。基于这些结果，我们对物联网RNS与当前研究进行了定性评估。总之，我们的建议克服了建立一个现有的集成平台或特定的中央本体和重复的平台内的资源的问题此外，我们将根和本地IoT RNS的功能分开，以解决通信流量和内存容量问题。©2022作者（S）。由爱思唯尔公司出版代表沙特国王大学这是一个开放的访问CC BY许可下的文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。1. 介绍物联网（IoT）技术正在智能家居、医疗保健、智能城市、物流和智能汽车等各个领域发展和扩展。国际标准换句话说，IoT是*通讯作者：韩国世宗大学计算机与信息安全与智能无人机融合工程系，首尔05006电子邮件地址：sigmao91@sju.ac.kr（J. Koo），alwaysgabi@sejong.ac.kr（Y.-G. Kim）。沙特国王大学负责同行审查智能事物、服务和人之间的超连接性，以提供有用的和无缝的服务，而不管网络、设备和平台的类型，并且具有最少的人的参与。这些技术、相关标准、项目和平台正在持续开发中（Lee等人，2021年）。特别地，IoT平台是提供互操作性的必要因素，传感器和接入点）并向用户提供服务。根据物联网平台公司景观数据库2020，公开市场上的物联网平台公司的官方数量超过620，高于2017年的450 例如，许 多 平 台 （ 例 如 ， AllSeen Alliance AllJoyn、 Apple HomeKit 、oneM2M 、 FIWARE 、 Google Cloud IoT 、 GS1 Oliot 、 IBMWatson IoT、Microsoft Azure和OCF IoTivity）正在开发中，以提供各种服务。因此，互操作性（例如在不同的物联网平台之间请求服务和共享资源）非常重要，并且它是构建真正的物联网环境的必要因素，无论物联网平台的类型如何，都可以提供无缝服务平台互操作性由于各种问题而难以解决，这些问题包括对不同协议的支持、设备发现，https://doi.org/10.1016/j.jksuci.2022.05.0031319-1578/©2022作者。由Elsevier B.V.代表沙特国王大学出版。这是CC BY许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。制作和主办：Elsevier可在ScienceDirect上获得目录列表沙特国王大学学报杂志首页：www.sciencedirect.comJ. Koo和Young-Gab Kim沙特国王大学学报4192定义良好的语义管理和异构平台中的数据格式处理。然而，目前各种各样的平台和相关标准使得异构物联网平台之间难以实现互操作和协作。每个物联网平台都是使用特定且唯一的设备标识符和资源请求格式开发的。 这些独特的格式导致难以在异构物联网平台中识别每个资源。例如，如图1所示，假设四个IoT平台（即，oneM2M、Watson IoT、FIWARE和IoTivity）连接到同一个中间件。由于各个平台在资源发现和请求格式上的差异，会导致资源发现和资源请求的互操作性问题OneM2M用户使用由oneM2M提供的资源发现来检查可用服务，但是由于资源发现基于每个平台唯一的标识符，因此异构IoT平台的资源不会被发现。此外，即使oneM2M用户以oneM2M格式发送请求，也无法理解请求的含义和所包括的资源标识符，因为每个平台使用不同的标识符和请求格式。因此，即使多个平台资源连接到同一中间件，也仅向用户提供有限的服务。为了解决这些资源互操作问题，现有的研究主要集中在集成各个平台的本体或在相应的平台上复制其他平台的资源。此外，现有的互操作性方案需要构建特定的本体（Thiéblin等人，2020;Ranpara和Kumbharana，2021），并伴随着大量的记忆（Li等人，2019年）。因此，为了克服现有方法的局限性，我们提出了一个物联网资源名称系统（RNS），其重点是在不同的物联网平台之间映射和转换资源标识符（ID）的格式。我们专注于转换资源路径（例如，设备ID，资源请求格式）发送到目标IoT平台，但是数据传输问题（例如，数据格式、支持的网络协议）没有被寻址。Koo等人（Koo和Kim，2017; Koo等人，2019; Koo和Kim，2021）提出了一种语义互操作性架构，并通过映射异构物联网平台中的ID，基于资源路径转换实现了一个简单的互操作性测试床。我们使用这种方法作为当前研究的初始模型。特别是，我们清楚地区分和描述了创建，删除和转换资源以实现智能城市中的互操作性和服务请求的过程。所提出的IoT RNS分析资源ID并将其转换为所需的请求格式，包括重新配置请求，异构物联网平台，以适合所请求的资源。本文件的贡献包括：(1) 所提出的IoT RNS专注于IoT平台的资源ID。我们分析并映射了五个代表性物联网平台使用的资源ID和服务请求的格式。IoTRNS使用映射的信息来转换资源ID。(2) 我们还提出了一个概念框架和架构，以在异构物联网平台之间转换资源ID。提出了资源注册、发现、路径转换和服务请求过程，并通过智慧城市中的资源互操作场景给出了每个步骤的示例。(3) 此外，为了证明所提出的方法的目的，我们为两个物联网平台（即，oneM2M和FIWARE）。实验结果表明，通过资源路径转换，两个平台的资源可以互通。根据结果，我们对我们的建议进行了定性评估与目前的研究。本文的其余部分组织如下。第2节分析了背景知识，并总结了有关物联网环境中互操作性的相关工作。第3节提出了物联网RNS架构，包括智慧城市环境中的场景第4节实现了我们建议的互操作性场景。第五节对比较评价进行了解释，并讨论了其局限性.最后，第6节总结了本研究作为结论和未来的工作。2. 背景和相关工作第2.1节描述了物联网环境中互操作性的分类。第2.2节比较了资源ID（即，资源请求格式和设备ID）。第2.3节描述并总结了物联网互操作性研究。2.1. 物联网环境物联网环境可以分为不同的层，如设备，网络，中间件和应用程序，如图2所示。每个层包括各种元件。例如，设备层包括异构传感器和致动器，诸如无人机、监控摄像机和智能汽车，这些传感器和致动器在不同的领域中用于通信。Fig. 1. 资源发现和资源请求中的问题。J. Koo和Young-Gab Kim沙特国王大学学报4193图二、物联网中多层的互操作性问题IoT环境。网络层由异构设备（例如，电力线通信（PLC）、蓝牙、无 线 保 真 （ WiFi ） 、 长 期 演 进 （ LTE ） 、 Zigbee 和 远 程（LoRa））。中间件层包括在IoT环境中提供服务和基础设施的各种 平 台 ， 并 且 当 前 正 在 开 发 许 多 平 台 ， 诸 如 oneM 2 M 、sensiNact、IoTiv- ity、OpenIoT、FIWARE和WSO 2。应用层包括通过IoT平台提供的各个域的服务和数据。IoT需要不同对象之间的超连接软件或硬件平台、网络、资源（服务或设备））。因此，互操作性是构建真实物联网环境的关键因素，特别是异构物联网平台之间的资源共享。每个层的多样性都有几个问题和要求，以在物联网环境中建立互操作性。此外，这些问题和需求可以根据互操作性类型进行分类。在国际标准“ISO/IEC 21823-1，物联网（IoT）-物联网系统的互操作性-第1部分：框架”（ISO/IEC，2019）中与标准类型类似，一些论文（Bröring等人，2017; Bröring等人，2018; Ganzha等人，2017）将语义、语法、中间件和网络纳入物联网系统的互操作性分类，尽管在结构和表达上的一些差异。在此基础上，我们将物联网系统中的互操作性问题和需求分类为中间件，网络，语法，语义和安全性。(1) 中间件互操作性是指物联网平台之间的互操作性，包括平台支持的因素（即，数据结构、资源发现、异构资源和ID管理）。(2) 网络互操作性包括每个终端设备的网络功能（即，通信协议、网络机制和接入网络）。(3) 语法互操作性包括物联网平台之间共享数据的格式、模式和接口。(4) 语义互操作包括异构平台中表示相同数据的因素，如数据模型、信息模型和本体。(5) 互操作性通常需要的安全因素包括通信安全、数据加密、身份验证、授权、访问控制、身份管理、监控、审计和匿名化。2.2. 物联网平台如前所述，公开市场上物联网平台公司的官方数量超过620家。本文在分析了现有文献的基础上，表1五个物联网平台的资源标识符。平台类型设备ID格式资源请求格式基于oneM2M的[高阶弧]。[编辑] [设备类型ID]。[设备序列号]（HTTP）[服务器IP地址]/[CSEBase名称]/[cse名称]{n}/[ae名称]/[cnt名称]GS1 Oliot检索表，GS1识别码检索表= GS1检索表（2.51）。识别码（1）。[ID密钥类型]，GS1 ID密钥= [GS1前缀]。[公司编号]。[参考编号]。[Serial/ExtensionNo]（HTTP）urn：epc：id：[ID Key Type]：[GS1 ID Key]IBM Watson IoT客户端ID d：[orgID]：[deviceType]：[deviceID]GET /device/types/[typeId]/devices/[deviceId]/state/[logicalInterfaceId]（MQTT）iot-2/type/$[typeId]/id/$[deviceId]/intf/$[logicalInterfaceId]/evt/stateOCF IoTivity资源类型，设备ID [di]，rt：oic.wk.d，oic. d。[*]（coap）：//[IP_address]/[path]？[查询]FIWARE实体类型，实体ID没有特定限制，除了一些字符（例如， <、>等）（HTTP）[ip address]：[port]/v2/entities/[id] or [type]J. Koo和Young-Gab Kim沙特国王大学学报4194我们选择了五个物联网平台（即，oneM2M 、GS1 Oliot、IBMWatson IoT、OCF IoTivity和FIWARE），它们对物联网工业环境具有重要贡献。在本节中，我们将描述五个选定的物联网平台的贡献，并比较资源ID。表1描述了五个选定IoT平台的设备ID和资源请求格式。(1) oneM2M是一个国际机器对机器（M2M）标准组织，提供物联网架构，平台，应用程序编程接口（API）和安全解决方案（oneM2M，2021）。oneM 2 M具有由ITU-T和ISO/IEC联合开发的树结构，并且使用对象标识符（Object Identifier，简称REQ）来标识设备。oneM2M的资源结构由基础设施节点（IN）、中间节点（MN）、公共服务实体（CSE）、应用服务节点（PDSN）和应用专用节点（ADN）组成。此外，当在oneM2M中请求服务时，取决于结构，它可以具有附接的若干CSE在这些情况下，请求格式中的CSE的数量可以不同。(2) GS1是一个私人国际组织，负责制定所有行业（例如，配送和物流）。GS1正在开发一个名为Oliot（2021）的物联网平台。GS1 Oliot使用一个基于SSL系统的ID密钥来识别各种资源（例如 ， 设 备 和 事 件 ） 。 Oliot 通 过 电 子 产 品 代 码 信 息 服 务（EPCIS）以事件格式存储和管理所有资源。(3) IBM正在开发Watson IoT平台，以安全地连接和分析物联网数据（WatsonIoT，2021）。IBM Watson IoT使用客户端ID来标识每个设备，HTTP请求的格式包括这些ID。(4) OCF是一个国际组织，致力于将IoTivity平台开发为一个开源框架，旨在为物联网设备之间提供轻松安全的通信（IoTivity，2021）。OCF IoTivity使用资源类型（rt）和设备标识符（di）来标识所有资源。用于资源请求的IoTivity格式包括ID用作[path]的组件。(5) FIWARE是开源平台组件的框架，用于加速智能解决方案（例如，智慧城市、智慧农业食品、智慧能源和智慧工业），由欧洲未来互联网公私合作伙伴关系（FI-PPP）开发FIWARE设备ID基于ETSI NGSI-LD标准，并且使用实体类型和实体ID来标识所有实体。Orion-LD、Scorpio和Stellio）正在FIWARE中开发，本文使用Orion-LD此外，本文还分析了基于ETSI NGSI-LD的HTTP资源请求格式。五个分析的物联网平台使用不同的设备ID结构和请求格式。由于请求格式不同，不同平台之间的请求无法理解，发现和请求不同平台的资源是具有挑战性的。因此，需要一种映射和转换不同ID的系统。2.3. 相关工作相关的工作包括研究提出解决方案的类型，如语法，语义和中间件的互操作性。此外，现有的互操作性研究可以分为两种类型（即，建立一个综合平台和重复的资源）。2.3.1. 集成平台物联网欧洲平台倡议（IoT-EPI）（Bröring等人，2018年）的成立旨在增加欧洲物联网研究的创新。该项目的主要目的是开发一个集成的平台，动态地组合多种技术。IoT-EPI项目正在考虑一个平台，用于在智能环境中向用户提供具有各种连接到网络的设备的IoT。主要项目包括AGILE、BIG IoT、INTER-IoT、VICINITY、SymbIoTe、bIo-Tope和TagItSmart。 Bröring等人（2017）通过BIG IoT项目研究了物联网生态系统的互操作性。他们设计了一个物联网生态系统架构，使用通用信息模型来弥合互操作性差距。该架构使用开放框架BIG IoT API和BIGIoT Marketplace来解决异构平台、标准和域之间的提供商使用API来实现注册中心，并通过市场向消费者提供服务Ganzha等人（2017）介绍了突出INTER-IoT pro-bandwidth的用例场景，并总结了在各种IoT平台之间构建通用语义的必要步骤。该方法采用模块化的中心本体来实现物联网平台之间的语义互操作。目的是语义驱动的消息翻译，核心因素是物联网平台语义中介（IPSM），通过应用本体对齐来解决消息翻译。Zarko等人（2017年）提出了SymbIoTe，这是H2020项目中的一种互操作性方法，旨在创建一个提供语义互操作性的互操作性框架。symbIoTe是一种基于应用程序、云和智能环境的分层堆栈架构，可实现异构资源之间的互操作性。他们详细描述了物联网平台联合会和symbioTe架构的作用，并为物联网平台定义了四个合规级别。2.3.2. 重复资源oneM2M开发了一个互通代理实体（IPE）（oneM2M，2019 b），专注于与不同的物联网系统互通。IPE将来自其他系统的资源转换为oneM2M资源格 式，并在oneM2M网关上 创建冗余资 源。连接到oneM2M网关的所有设备以规则的间隔提供资源发现结果。作为使用重复资源的示例，oneM2M设备可以使用转换的OCF IoTivity资源。此外，oneM2M还提供了oneM2M基础本体（oneM2M，2019a），通过映射本体方法与其他平台和组织提供语义和语法互操作性。Kang和Chung（2018）提出了基于oneM2M标准和本体的物联网框架，以实现异构物联网平台之间的互操作性。当新资源通过网络连接到IoT平台时，IoT平台服务器将该资源注册为oneM2M平台并执行健康检查动态管理设备。通过发现将注册设备生成的数据集成到oneM2M网关中，并上报中间件生成的数据事件。Tao等人（2017，2018）在公共云中应用本体表示以满足异构平台之间的互操作性。他们提出了一个多层云架构模型。此外，本体还被用于解决异构数据的表示和应用. Wu et al.（2017）提出了基于IPE的集成架构，以实现oneM2M和IoTivity之间的互通。这个IPE是一个支持设备管理功能映射的中间件他们提出了映射IoTivity资源（即，di）到容器（即，AE），并通过测试互通情况来评估该提议。Carrez等人（2017）详细描述了FIESTA-IoT平台系统架构。其主要目的是联合各种测试平台，并为研究人员提供解决各种语义互操作资源。FIESTA-IoT平台能够J. Koo和Young-Gab Kim沙特国王大学学报4195集成语义，各种机制都需要语义，如语言和本体。An等人（2019）以两个标准（即，oneM2M和FIWARE），以在智慧城市中提供语义集成框架。他们探讨了oneM2M和FIWARE之间的数据格式转换，以解决执行传感器数据静态映射的互通代理。Yang和Wei（2018）提出了用户设备互操作性框架，以实现语义互操作性。他们研究了在异构设备和用户应用程序之间一致解释的跨上下文语义文档交换。他们还提出了一种语义提取和解释算法来实现自动共享消息。Ahmed et al.（2018）提出了一种基于建模原则的物联网中心，以提供语法，语义和通信互操作性。它的目的是在智能燃气网络中的异构系统之间的系统集成和数据交换。他们提出了通用数据模型，该模型聚合了来自每个数据生产者的转换数据在此外，他们还实现了软件，并描述了方法的用例。Antoniazzi和Viola（2019）设计了动态本体的概念，包括异构设备中的交互模式。动态本体用于描述物联网中的设备语义，实现设备间的动态交互。他们提出了一种使用通用本体来描述设备的WoT实现。Tolcha等人（2021）专注于基于事件的GS1 EPCIS和基于实体的FIWARE NGSI之间的互操作性。他们提出了Oliot调解网关，并表明并将其应用于实际案例研究。当Oliot Mediation Gateway接收到NGSI实体数据时，它会基于该数据生成EPCIS事件。EPCIS会存储新生成的事件，并通过允许任何应用程序通过EPCIS标准化查询接口访问事件来实现互操作性。Cavalieri（2021 ）提出 了OPCUA-IPE ，该 协议 使开放 平台 通信统 一架 构（OPC-UA）（工业应用中的主要参考通信标准）能够传输oneM 2 M生成的信息OPCUA-IPE地图和表2物联网RNS互操作性分类和相关研究综述。纸张互操作性类型说明句法语义网络中间件安全Bröring等人，2018UUU他们设计了一个物联网生态系统架构，该架构在异构平台、标准和领域中使用BIGIoT API和BIG IoT Marketplace。此外，它们基于公共API注册重新开发的资源，并与提供者和消费者共享。Ganzha等人，2017Zarko等人，2017UUUUU该方法是一种语义驱动的消息翻译，其核心是IPSM，通过应用本体对齐来解决消息翻译问题。SymbIoTe是一种基于应用程序、云和智能环境的分层堆栈架构他们构建了一个核心信息模型（CIM）本体，在该本体中，各种平台参与语义和语法互操作性，异构的信息模型，而CIM充当了Kang和Chung，2018Tao等人，2017，2018Wu等人，2017UUUUUU应用程序和平台。他们提出了基于oneM2M本体的物联网框架，物联网平台服务器将新资源注册为oneM2M平台，并执行检查以动态管理设备。他们提出了一个多层云架构模型，并在公共云中应用了本体表示。他们提出了基于IPE的集成架构，Carrez等人，2017An等人，2019杨和魏，2018年UUUUUU将资源分配到oneM 2 M中的MN-CSE树下的容器。他们描述了FIESTA-IoT平台系统架构，该架构将各种测试平台联合起来以集成语义。该系统架构对其他信息模型测试床进行语义转换，并将其复制到FIESTA-IoT的本地数据库中。他们设计了一种新颖的物联网互通架构，使用静态数据映射在oneM2M和FIWARE之间转换数据格式。他们设计了语义提取和解释算法，Ahmed等人，2018安东尼亚齐和维奥拉，UUUUUU处理在异构设备和用户应用程序之间一致解释的跨上下文语义文档交换。他们提出了一个物联网中心，该中心基于建模聚合来自每个数据生产者的转换数据。IoT Hub支持OPCUA、Rest Web服务和文件共享的通信协议，并通过将数据转换为通用格式来集中管理数据，以实现数据的语义/语法互操作性。他们提出了一个使用公共本体的WoT实现2019Tolcha等人，2021卡瓦列里，2021年Zyrianoff等人，2021UUUUUU这使得设备之间的动态交互能够描述设备。他们提出了Oliot中介网关，该网关根据收到的NGSI实体数据生成EPCIS事件。EPCIS存储新生成的事件，用户可以通过EPCIS标准化查询接口访问事件他们提出了OPCUA-IPE，它映射和转换了OPC-UA和oneM 2 M的信息模型，以便OPC-UA用户使用oneM 2 M资源。他们提出了一个适配器，将W3C WoT数据转换为FIWARE NGSI提出UU通过订阅WoT Thing Description事件并将其映射到FIWARE Orion实体来格式化。IoT RNS使用映射表将异构平台资源地址转换为每个连接平台J. Koo和Young-Gab Kim沙特国王大学学报4196基于IPE（oneM 2 M与非oneM 2 M的互操作解决方案）对OPC-UA和oneM 2 M的信息模型进行转换，以便OPC-UA用户可以使用转换后的资源其他标准通过服务器。Zyrianoff（2021）提出了一种适配器，将W3C联盟提出的物联网（WoT）架构连接到FIWARE。这个适配器是一个通用的mashup应用程序，它通过订阅WoT Thing Description事件并将其映射到FIWARE Orion实体来将WoT数据转换为NGSI格式。如果Orion中不存在此实体，适配器将创建它，Orion将此实体信息存储在FIWARE数据库中。表2显示了物联网相关工作的比较，并代表了互操作性的类型。构建集成平台需要准确的本体和与中心平台的关系。此外，资源复制还有内存和格式转换问题。为了解决这些问题，我们提出了一种方法，转换异构平台的资源路径和细节描述在第3。3. 建议的IoT RNS本节描述了提议的IoT RNS架构和场景。第3.1介绍了环境的假设第3.2描述了IoT RNS功能，并介绍了共享映射表组件。第3.3节描述了智慧城市中异构物联网平台之间共享资源的场景，并详细介绍了每个阶段的流程。3.1. 假设为说明我们的物联网RNS，我们考虑了以下一些先决条件和假设(1) 在许多物联网平台中，各种设备被抽象到不同的级别。例如，一些设备可以是执行数据收集、计算和处理的核心设备。有些可能是只测量特定数据的传感器或执行简单服务的设备。这些低性能的传感器有限制，要求和处理，ING资源。由于物联网环境中有许多不同类型的设备，因此很难概括。因此，我们假设使用转换的资源表的服务请求不是直接从客户端发送的（即，终端设备），但是通过特定平台的服务器发送。(2) 一些物联网平台（例如，oneM2M和IoTivity）仅向用户提供资源发现功能。在我们的舞台上-因此，根IoT RNS必须管理连接到每个IoT平台的资源（例如， 资源是否连接）。 因此，我们假设每个平台都可以提供资源发现功能。此外，本地IoT RNS存储资源信息（例如，服务列表）。此外，存储在本地IoT RNS中的资源信息可以与本地IoT RNS共享。根物联网RNS定期。(3) 本研究将资源定义为基于各种物联网平台的设备之间使用的服务。因此，所提出的互操作性框架集中于转换资源路径（例如，在异构IoT平台中使用的统一资源标识符（URI））到目标IoT平台。然而，在一些以服务为中心的IoT平台（例如，oneM2M和FIWARE），用户应该输入数据作为参数以获得服务。我们在本研究中不考虑它。图三.物联网RNS概述J. Koo和Young-Gab Kim沙特国王大学学报4197(4) 通常，FIWARE平台将表达式用作实体，包括设备、服务和数据等各种实体。因此，在我们的研究中，实体的范围是NGSI-LD中通常使用的设备，例如汽车和建筑物，以减少与其他平台的混淆。此外，在oneM2M平台中，我们使用分层CSEBase相对表示，尽管对于特定资源存在各种表示。3.2. 架构和算法图3表示所提出的IoT RNS的系统结构和组件。它分为三个侧面（即，服务器、中间件和终端设备侧）。服务器侧包括管理各种IoT平台的连接资源的根IoT RNS根IoTRNS具有管理集成服务列表、映射信息和资源元数据的数据库在我们的建议中，集成服务列表意味着发现的资源（即，服务名称）从不同的物联网平台。映射信息指的是异构IoT平台之间的ID格式被映射在其中的映射表此外，资源元数据包含资源信息，诸如资源名称、平台类型、设备类型、设备ID、IP地址、资源路径和服务参数。服务参数是当用户在以服务为中心的平台中请求资源时所需的数据（例如，oneM2M和FIWARE）。本地IoT RNS在IoT平台中被模块化并且具有服务信息（即，服务列表、服务参数、资源元数据和集成服务列表）和路径转换模块。终端设备侧包括提供服务的传感器设备和具有服务列表和请求模块的客户端用户界面IoT RNS的整体流程如下：(1) 当管理员注册新的传感器设备时，资源元数据存储在IoT平台服务器中。(2) 通过IoT平台服务器的资源发现的资源元数据周期性地存储在本地IoT RNS中。(3) 本地IoT RNS周期性地向根IoT RNS传送资源元数据(4) 根IoT RNS集成从所有连接的本地IoT RNS接收的资源元数据，并将它们发送到每个本地IoT RNS。(5) 每个本地IoT RNS转换集成业务信息的资源路径。(6) 本地IoT RNS将集成服务列表发送到用户界面。(7) 用户请求服务，并且本地IoT RNS使用经转换的路径来在另一平台上使用该服务图4表示IoT环境中的IoT RNS的整体功能和算法。它代表IoTRNS，包括本地在每个服务器设备上模块化的IoT RNS和连接到本地IoT RNS并管理整个资源表的根IoT RNS。根IoT RNS管理连接和断开连接的资源的元数据每个本地IoTRNS发送相关元数据（即，设备类型、设备ID ）发送到根IoTRNS，并在设备和服务被删除或断开连接时通知根IoT RNS。根IoTRNS用从每个本地IoT RNS接收的元数据更新资源表，然后将整合的资源表发送到每个本地IoT RNS。无论更新如何，集成资源表都会定期发送到每个本地IoT RNS。本地IoT RNS转换资源路径并将其存储在从根RNS接收的资源表中，这取决于每个平台使用如表3所示的映射表所请求的格式。映射表包括根映射表和本地映射表。根映射表管理各种IoT平台中的本地映射表。如果添加了新的IoT平台或现有ID格式发生了更改，则根映射表将更新并发送到见图4。提出的物联网RNS的总体功能和算法。J. Koo和Young-Gab Kim沙特国王大学学报4198表3物联网RNS的建议映射表示例。平台设备类型设备IDIP路径oneM2M设备类型设备IDIP[服务器IP地址]/[CSEBase_Name]/[cse_name]{n}/[ae_name]/[cnt_name]GS1 Oliotn/aGS1 ID密钥IPurn：epc：id：[ID密钥类型]：[GS1 ID密钥]IBM Watson IoT类型ID设备IDIP/device/types/[typeId]/devices/[deviceId]OCF IoTivity资源类型（rt）设备ID（di）IP[ip地址]/[URL路径]FIWAREn/a实体IDIP[ip地址]：[端口]/v2/实体/[ID]或[类型]本地IoT RNS。然后，每个本地IoT RNS更新从根映射表接收的它们的本地映射表包含IoT平台的资源信息，包括平台类型、设备类型、设备ID、IP地址和资源路径等属性。每个平台的设备ID和请求格式因每个IoT平台而异，并由本地IoT RNS用于转换为适当的请求格式。图5使用类图表示IoT RNS架构的元模型根IoT RNS有四个功能：(1) 存储已连接和已注册的资源元数据。(2) 将更新的根资源表组件发送到本地IoT RNS。(3) 定期向本地IoT RNS发送集成根资源表。(4) 将更新的根映射表发送到本地IoT RNS。本地IoT RNS有五个功能：(1) 将新注册的资源元数据发送到根IoT RNS。(2) 向根IoT RNS通知断开连接的资源元数据。(3) 将更新的资源元数据发送到根IoT RNS。(4) 使用本地映射表转换资源路径(5) 当接收到根映射表时，更新本地映射表。当资源更新时，根IoT RNS仅发送将更新的部分发送到本地IoTRNS。因此，它可以减少根和本地IoT RNS之间的流量问题。 此外，由于整个资源表是定期发送的，因此可以检查所有连接的资源。根资源表包括资源名称、平台名称、设备ID、设备类型、IP地址、资源路径和业务参数，本地资源表包括资源名称、平台名称、设备ID、设备类型、IP地址、原始路径、转换路径和业务参数。根和本地映射表包括平台名称、设备ID、设备类型、IP地址和资源路径格式。每个平台都包含注册的资源Meta数据.根IoT RNS存储和管理每个平台的注册资源元数据，并在按数据类型映射元数据时为任何缺失的参数采用默认值或任意值。图6表示本地IoT RNS如何转换新注册资源的资源路径。本地IoT RNS将来自根IoT RNS的资源路径转换并映射为其对应平台的请求格式，如下所示：(1) 从根IoT RNS输入更新的资源表(2) 检查资源是否是新注册的。如果资源已断开连接：删除相关的元数据。如果资源是新注册的：检查它是否是本地平台。- 如果是本地平台，则使用原始路径。- 如果是另一个平台，则使用映射表中请求的格式转换路径并存储它在资源表中。(3) 更新资源表。基于存储在平台服务器上的转换后的路径，每个平台的终端设备可以向任何其他平台的终端设备请求服务。图五. 建议的IoT RNS元模型。●●J. Koo和Young-Gab Kim沙特国王大学学报4199见图6。 资源路径转换流程图。图7.第一次会议。在智慧城市中提出的物联网RSN互操作性场景3.3. 场景图7表示本研究中考虑的智慧城市场景。智慧城市是一个城市区域，它提供信息，使用各种电子数据收集传感器有效地管理资产和资源智慧城市通过网络连接城市内部的各种资源，并通过引入物联网，人工智能，大数据技术来优化城市运营。当前的研究代表了一个示例场景，该场景在智能城市中的异构平台设备之间请求资源该场景是一个 有 限 的 智 能 城 市 环 境 ， 仅 考 虑 了 五 个 物 联 网 平 台 （ 即 ，oneM2M 、 GS1 Oliot 、 IBM Watson IoT 、 OCF IoTivity 和FIWARE）。在这种情况下，根IoT RNS被假定由可信组织（诸如可信第三方（TTP），包括政府）管理它具有高性能，安全地管理智慧城市中现有的所有平台此外，假设所有平台的服务器或网关都连接到根IoT RNS ，并预先共享可用资源列表该场景假设连接到oneM2M的用户发送服务请求到最近的连接到FIWARE的设备。此外，本发明还提供了一种方法，假设用户平台（即，oneM2M）和最近的IoT设备平台（即，FIWARE）已启用。方案的总体流程如下：(1) 在用户选择服务之后（即，异常行为检测），则请求被发送到最近的IoT设备（即，CCTV 1）。(2) 该请求与其他IoT设备共享（即，智能建筑、闭路电视和无人机），而无需人工干预。(3) 每个检测到异常活动的IoT设备都将结果发送给用户（即，位置和图像）。(4) 结果还可以被发送到其他智能对象（即，智能汽车，如有必要。我们呈现了在异构IoT 平台之间转换资源路径的示例的基于MIMO的序列图，如图8所示。它表示新设备在FIWARE平台中注册的顺序，J. Koo和Young-Gab Kim沙特国王大学学报4200见图8。 基于场景的序列图，可在异构IoT平台之间转换资源路径。此设备的路径被转换并由每个异构IoT平台使用。首先，一个新的物联网设备（即，CCTV）由所有者或管理员在FIWARE平台上注册在FIWARE服务器中模块化的本地IoT RNS将新注册的CCTV的元数据（例如，设备ID、IP和平台）发送到根IoTRNS。然后，根IoT RNS将新注册的设备的元数据存储在资源表中，并将新添加的部分发送到模块化到每个平台服务器的本地IoT RNS。由于已经注册了不同平台的资源，因此本地IoT RNS在IoTivity中模块化，并且oneM2M服务器根据其自身平台使用的ID格式转换并存储资源路径。当具有oneM2M的设备的用户使用服务发现来检查可用列表并且请求另一平台服务时，用户的设备使用转换的路径来请求服务，然后，在oneM2M服务器中模块化的本地IoT RNS可以使用映射到请求的原始路径来请求服务。将用户在另一平台上使用新注册资源的过程分为三个阶段：资源注册和删除、资源发现和路径转换以及服务请求。各阶段的详情如下。3.3.1. 资源注册和删除FIWARE服务器向根IoT RNS发送新注册的资源Meta数据，包括资源名称、平台类型、设备类型、设备ID、IP地址、原始资源路径和存储在根IoT RNS的资源表中的服务参数。根IoT RNS存储元数据（即，平台：FIWARE，设备类型：CCTV，设备ID：FI_CCTV_1，IP：223.195.123.52，原始资源路径，服务参数：object_name）（即，异常行为检测）。3.3.2. 资源发现和路径转换当注册新资源时，每个本地IoT RNS从根IoT RNS接收更新的表并检查平台类型。本地IoT RNS根据其资源路径转换资源路径。见图9。IoT RNS中建议的路径转换示例。平台格式（如果资源是从另一个平台注册的），请参考映射表。在该场景中，在根IoT RNS中异常行为检测），并更新了根资源表。然后，根IoT RNS将更新后的资源表发送给所有IoT平台中的本地IoT RNS。图9表示oneM2M平台中的本地IoT RNS如何转换FIWARE平台的资源路径：J. Koo和Young-Gab Kim沙特国王大学学报4201(1) 通过将IP地址和实体ID输入oneM2M平台的请求格式来创建新路径(2) 将新资源的oneM2M路径存储在oneM2M资源表中。(3) 当资源路