物联网数据管理的雾服务提供商架构

一种面向物联网数据管理的Hoan Le引用此版本：Hoan Le物联网数据管理的雾服务提供商架构。计算机辅助工程巴黎第十三大学，2021年。英语NNT：2021PA131033。电话：03555562HAL Id：tel-03555562https://theses.hal.science/tel-035555622022年2月3日提交HAL是一个多学科的开放获取档案馆，用于存放和传播科学研究文件，无论它们是否已这些文件可能来自法国或国外的教学和研究机构，或来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaireTHAPOSE为了获得等级巴黎北索邦大学博士学科：“信息工程”目前和今后的出版Hoan LE2021年4月22Une architecture de fournisseurs de services FOG pourla gestion des données deDirecteur de thèse：Dr. Nadjib Achir共同主持人：Khaled Boussetta陪审团Sidi MohammedSenouci，勃艮第大学校长陪审团主席塞尔玛·布梅尔达西，人权会议主席，CNAM巴黎拉波特斯Yacine Ghamri-Doughnik，拉罗谢尔大学特别报告员克里斯托夫·塞林，巴黎北索邦大学考官Nadjib Achir，人类发展报告会议主席，USPNDirecteurKhaled Boussetta，人类发展报告会议主席，USPN共同赞助者论文提交的哲学博士学位的巴黎北索邦大学专业：“计算机工程”提出并辩护的Hoan LE2021年 4月22日一种面向物联网数据管理的主管：Nadjib Achir共同主管：Khaled Boussetta委员会Sidi MohammedSenouci，勃艮第大学教授主席塞尔玛·布梅尔达西，副教授，CNAM Paris审稿Yacine Ghamri-Doughnik，拉罗谢尔大学教授审稿克里斯托夫·塞林，巴黎北部索邦大学教授。考官Nadjib Achir，巴黎索邦大学副教授主管Khaled Boussetta，巴黎索邦大学副教授联合主管L2TI巴黎北维莱特讷斯93430简历两个最后一年，我们可以看到，在人们的生活受到TIC影响的情况下，标准发生了变 化 。 Les appareils mobiles ont subi une transformation significative des petitsappareils avec une capacité limitée aux mini-ordinateurs mobiles.与此同时，在协助平等的l'émergence de l'Internet des objets（IoT）comme nouveau paradigme。互联网的对象对人们的生活有着众多的好处，对工业、卫生、医疗、运输、智能城市、智能住宅等许多应用领域产生了积极的影响，等。L'une des approches adoptées pouraméliquencies les performance consiste à réduire la charge sur les appareils etpronouncement permettre d' 访 问 云 中 的 远 程 资 源 。 这 是 云 计 算 的 一 个 范 例 。Malheureusement，même si les Clouds disposent d'important resources de calcul et destorkage，ils sont généralement éloignés des utilisa-mobiles，ce qui rend difficile derespondre aux exigences des applications sensibles aux délais.为了克服这一局限性，一种可能的方法包括将云服务替换为网络优先级。Cela a conduit à l'émergence duconcept de FOG Computing. Le FOG Computing donne la possibilité de deployer desservices plus près des appareils IoT et fournit des solutions pour résoudre les problèmes在此基础上，我们集中讨论了一个服务架构的概念，即基于FOG范式的FSP服务提供商（FSP），以实现物联网服务Notre première contribution est de definir lescomposants critiques du Fog Computing et de我们分析了服务型建筑构成的需求和概念以及对捐赠者的管理机制。我们提出了一个统一数据模型（FSPontex），它解决了数据处理和互操作的问题différents équipements IoT，applications ou encorevi摘要在过去的二十年里，人们的生活受到IT的巨大影响与此同时，我们也见证了物联网（IoT）作为一种新范式的出现。物联网（IoT）为人们的日常生活带来了许多好处，并对大多数应用领域产生了积极影响，如工业、医疗保健、环境、交通、智能城市、智能家居等。这催生了云计算范式。不幸的是，即使云计算拥有大量的计算和存储资源，但它们通常远离移动用户，这使得很难满足物联网延迟敏感的应用程序需求。为了克服这种限制，一种可能的方法是将服务从云移动到网络边缘。这导致了FoG计算范式的出现。雾计算带来了将计算服务部署到更接近物联网设备的能力，并提供了解决数据异构性和互操作性问题的服务在这篇论文中，我们重点分析和设计了一个基于雾计算范式的服务架构，称为雾服务提供者（FSP）。我们的目标是利用雾计算系统的有用特性，为物联网设备提供高效的支持服务。我们的第一个贡献是定义一些关键组件雾计算和物联网。然后，我们分析了雾服务架构组件和物联网异构设备的数据管理机制最后，我们提出了一个统一的数据模型（FSPontex），解决了异构性和互操作性的问题，在不同的应用程序和其他物联网系统使用Web技术的帮助下，本体。vi致谢首先，我要感谢Sidi Mohammed Senouci教授和Christophe Cérin教授接受我为委员会成员，以及Selma Boumerdassi教授和Yacine Ghamri-Doubet教授对我的论文的评论我感谢他们的所有意见，使我的论文更好。我要向我的导师Nadjib Achir和Khaled Boussetta表示衷心的感谢，感谢他们在过去四年中给予我的指导和支持。从他们身上，我学到了认真的工作态度和态度。越南教育和培训部资助了我在法国的整个学习。我的博士学习也是由于电力大学，特别是信息技术学院（FIT），我一直在那里担任讲师。我要感谢FIT的同事们，感谢他们的辛勤工作，让我有时间出国学习我想感谢所有L2TI的成员，他们让我在实验室的时间变得难忘。我要感谢L2TI的博士生们，他们的分享帮助我提高了我在研讨会上的演讲技巧在L2TI之外，我想向我的越南朋友表示热烈的感谢巴黎第13大学（UniversityParis 13） Son，Long，Viet，Y，Thuy，Hieu，Thi，Thai，Hoa，Gia，Tuan，Sy，Tram，Quang，和许多其他我不能列出的人。 你真的让我的大学时光充满了欢乐、乐趣和温暖。 我会记得他们的问候和分享，以及我们一起旅行和聚会。我要向我的父母、岳父母、叔叔、婶婶、兄弟表示最诚挚的感谢vi还有在我远行的路上一直关心我、鼓励我的姐妹们最后，从我的心底，我的爱和感激去我的妻子，Thanh Huyen总是在我身边，鼓励和支持我在我生命中我的女儿Hoang Ngan和我的儿子Hai Phong很感激他们的理解和对我的帮助，让我投入到工作中。非常感谢大家！2021年4月，维勒塔纽斯Hoan LE内容简历三摘要v致谢.七目录九表xiii图表.十五简称.十七1介绍11.1上下文21.2挑战41.3捐款一览表71.4论文大纲82背景112.1导言. 132.2通信协议和标准152.3物联网架构182.4物联网架构的设计方法202.4.1面向服务的体系结构202.4.2面向API的架构212.4.3基于微服务的架构22vi2.5IoT24的云计算范例x目录2.6相关范例和技术262.6.1边缘计算262.6.2移动云计算（MCC）282.6.3移动边缘计算（MEC）292.6.4Cloudlet302.7雾计算范例312.7.1雾计算概述322.7.2需要雾计算322.7.3雾计算的定义342.7.4物联网的雾计算架构362.8结论. 383物联网的雾服务提供商413.1导言. 433.2Fog架构的要求463.3Fog architecture的设计483.4雾服务提供商架构493.4.1martaries493.4.2物联网生产者层513.4.3FSP基础设施层513.4.4FSP管理服务层513.4.5FSP支持服务层553.4.6安全和隐私管理3.4.7分析和数据管理3.4.8消费者563.5FSP56中的交互模型3.5.1同步通信573.5.2Aynthia通信593.6服务部署3.7评价与比较613.8结论644Fog Services Provider674.1导言.69Xi4.2雾服务提供商714.2.1数据组织734.2.2数据注释774.3生产者和消费者管理4.3.1生产者接入服务4.3.2消费者接入服务804.4试验台814.5结论855统一的语义数据模型875.1一、导言. 895.2互操作性问题5.3IoT数据特征925.4物联网数据模型：最新技术955.5雾服务提供商本体上下文（FSPontex）995.5.1核心概念1015.5.2上下文信息1025.5.3FSPontex103的组件5.5.4互操作性解决方案1085.5.5FSPontex110中的描述语言和查询5.6结论1116结论与展望1136.1结论. 1156.2前景117出版物119参考书目148xii目录表的列表2.1雾计算定义362.2相关工作的分类3.1FSP架构REST API623.2比较结果654.1制片人简介794.2消费者概况804.3RDF存储三元组834.4制片人登记处844.5资源访问服务845.1数据模型分类法985.2将特定生产者的简档共享十四.表格一览表图目录2.1按业务类型划分的物联网公司集团的可视化地图。资料来源：VentureScanner，Internet of Things Sector Update。....................................... 162.2异构物联网标准协议。........................................................................................ 172.3物联网的参考架构[48]。..................................................................................... 192.4面向服务的物联网架构[54]。............................................................................. 212.5计算的生态系统[75]。..........................................................................................272.6边缘计算架构[79]。..............................................................................................282.7移动云计算架构[84]. ............................................................................................292.8移动边缘计算架构[88]. ....................................................................................... 292.9云架构[93]。.......................................................................................................... 302.10 雾计算模型。.........................................................................................................333.1物联网和雾计算433.2FSP50的微服务架构3.3FSP架构中的数据管理563.4FSP57中的交互模型3.5FSP59中的通信机制3.6FSP60中的服务部署模型3.7服务的设计模式4.1Fog Services Provider694.2物联网生产者层72中的通用交互模型4.3FSP架构中的数据预处理734.4RDF图744.5语义数据注释（SDA）服务774.6物联网生产商注册服务。....................................................................................804.7消费者的注册和访问程序。................................................................................81十六.图表清单4.8评估设置。...................................................................................................825.1物联网的互操作性：概述915.2跨领域的挑战5.3物联网领域的核心概念[203]995.4FSPontex模型。.........................................................................................1005.5雾服务提供商1055.6用所提出的本体107注释的数据模型的示例5.7用于网络互操作性的FSP网关108..................................................................5.8FSP架构110中的数据交互5.9FSPontex111的可视化功能缩写6LoWPAN低功耗无线个人局域网上的IPv6AP一个访问点AMQP一种先进的消息查询方案AWGNAditiveWhiteGaussianN oiseAPI应用编程接口BL-EST底部水平早期启动时间CDMACodeDiD iD onMultipleeAaccessCoAPC约束应用程序协议CPU中央处理单元CRIUCheckpo int/Re storeInUserspaceCSV分类值DAG有向A循环GDC数据C进入DNSDomainN ame SDota延迟有界服务器-云T-用户关联启发式算法DTNDelay-TolerantNet工作ESB企业服务BusFCO全负荷策略FSPFogS servicesP provider