語(yǔ)義命名模型的制作方法
【專利說(shuō)明】語(yǔ)義命名模型
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2013年5月16日提交的題為"SEMANTIC MODEL AND NAMING FOR INTERNET OF THINGS SENSORY DATA"（"用于物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)的語(yǔ)義模型和命名"）的美 國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/823976的權(quán)益，其內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。
【背景技術(shù)】
[0003] 啟用網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備和在物理環(huán)境中部署的傳感器的數(shù)目的快速增長(zhǎng)正在改變著通 信網(wǎng)絡(luò)。預(yù)計(jì)在接下來(lái)的十年間，數(shù)以十億計(jì)的設(shè)備將會(huì)針對(duì)諸如智能電網(wǎng)、智能家居、電 子醫(yī)療、汽車、運(yùn)輸、物流、和環(huán)境監(jiān)視的各個(gè)領(lǐng)域的服務(wù)提供商所提供的應(yīng)用和服務(wù)而產(chǎn) 生無(wú)數(shù)的真實(shí)世界數(shù)據(jù)。使得能夠?qū)⒄鎸?shí)世界數(shù)據(jù)和服務(wù)整合到當(dāng)前信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之中的 相關(guān)技術(shù)和解決方案通常在術(shù)語(yǔ)物聯(lián)網(wǎng)（Ι〇Τ)的概念下進(jìn)行描述。由于設(shè)備所創(chuàng)建的大量 數(shù)據(jù)，所以需要一種有效的方式來(lái)識(shí)別并查詢?cè)摂?shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)數(shù)據(jù)而提供了語(yǔ)義模型，其捕捉數(shù)據(jù)的主要屬性(時(shí)間、位置、類型、和值），同 時(shí)提供指向該數(shù)據(jù)的其它描述性元數(shù)據(jù)的鏈接。還描述了用于數(shù)據(jù)名稱發(fā)布、數(shù)據(jù)聚合、和 數(shù)據(jù)查詢的過(guò)程。
[0005] 提供該
【發(fā)明內(nèi)容】
而以簡(jiǎn)化形式對(duì)隨后將在下文的【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步進(jìn)行描 述的概念的選擇進(jìn)行介紹。該
【發(fā)明內(nèi)容】
并非旨在識(shí)別所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要 特征，其也并非旨在被用來(lái)對(duì)所要求保護(hù)的主題的范圍進(jìn)行限制。此外，所要求保護(hù)的主題 并不局限于解決本公開(kāi)的任何部分中所提到的任意或全部缺陷的限定形式。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 可以從以下結(jié)合附圖作為示例所給出的描述而得到更為詳細(xì)的理解，其中：
[0007] 圖1圖示了感應(yīng)數(shù)據(jù)屬性；
[0008] 圖2圖示了地圖上的傳感器位置；
[0009] 圖3圖示了用于嵌入式語(yǔ)義命名的構(gòu)造；
[0010] 圖4圖示了用于嵌入式語(yǔ)義命名的另一個(gè)構(gòu)造；
[0011] 圖5圖示了用于嵌入式語(yǔ)義命名的方法；
[0012] 圖6圖示了感應(yīng)數(shù)據(jù)檢索流程；
[0013] 圖7圖示了感應(yīng)數(shù)據(jù)查詢流程；
[0014] 圖8圖示了感應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)布、感測(cè)、和查詢的架構(gòu)；
[0015] 圖9圖示了感應(yīng)數(shù)據(jù)查詢流程；
[0016] 圖10Α是其中可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)所公開(kāi)的實(shí)施例的示例機(jī)器對(duì)機(jī)器(Μ2Μ)或物 聯(lián)網(wǎng)（Ι〇Τ)通信系統(tǒng)的系統(tǒng)圖；
[0017] 圖10Β是可以在圖10Α所圖示的Μ2Μ/ΙοΤ通信系統(tǒng)內(nèi)使用的示例架構(gòu)的系統(tǒng)圖；
[0018] 圖10C是可以在圖10A所圖示的通信系統(tǒng)內(nèi)使用的示例M2M/IOT終端或網(wǎng)關(guān)設(shè)備的 系統(tǒng)圖；和
[0019] 圖10D是圖10A的通信系統(tǒng)的多個(gè)方面可以被嵌入其中的示例計(jì)算系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 啟用網(wǎng)絡(luò)的傳感器設(shè)備使得能夠捕捉并通信從物理環(huán)境所收集的觀察和測(cè)量數(shù) 據(jù)。如這里所討論的傳感器可以被定義為檢測(cè)或測(cè)量物理屬性并且對(duì)其進(jìn)行記錄、指示、或 者以其它方式對(duì)其作出響應(yīng)的設(shè)備。例如，傳感器可以檢測(cè)光、運(yùn)動(dòng)、溫度、磁場(chǎng)、重力、濕 度、水分、振動(dòng)、壓力、電場(chǎng)、聲音，以及環(huán)境的其它方面。感應(yīng)數(shù)據(jù)可以包括對(duì)環(huán)境或測(cè)量數(shù) 據(jù)的觀察，以及有助于使得該數(shù)據(jù)具有意義的時(shí)間、位置和其它描述性屬性。例如，15度的 溫度值在其利用空間（例如，Gui 1 df ord城市中心）、時(shí)間（例如，8:15AM GMT，2013年3月21 日）和單位(例如，攝氏度)屬性進(jìn)行描述時(shí)會(huì)更有意義。感應(yīng)數(shù)據(jù)還可以包括描述質(zhì)量或設(shè) 備相關(guān)屬性(例如，精度、準(zhǔn)確性)的其它詳細(xì)元數(shù)據(jù)。
[0021] 相當(dāng)數(shù)量的現(xiàn)有的啟用網(wǎng)絡(luò)的傳感器設(shè)備和傳感器網(wǎng)絡(luò)是資源受限的（即，經(jīng)常 具有有限的功率、帶寬、存儲(chǔ)器、和處理資源），因此傳感器也應(yīng)當(dāng)支持網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)處理從而 聚合或概括該數(shù)據(jù)以減少通信超載。如果考慮要在更為有力的中間節(jié)點(diǎn)（例如，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)） 上執(zhí)行語(yǔ)義注釋，則可能仍然會(huì)存在大量的流數(shù)據(jù)，其中元數(shù)據(jù)的大小明顯大于原始數(shù)據(jù)。 在這樣的情況下，元數(shù)據(jù)描述的表達(dá)性、詳細(xì)程度、和大小之間的平衡應(yīng)當(dāng)被加以考慮。語(yǔ) 義描述可以為感應(yīng)數(shù)據(jù)提供機(jī)器所能夠解釋并能夠相互操作的數(shù)據(jù)描述。這里所描述的用 于物聯(lián)網(wǎng)（Ι〇Τ)感應(yīng)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義模型可以表達(dá)感應(yīng)數(shù)據(jù)的主要屬性，同時(shí)仍然是輕量級(jí)的。 例如，這里所公開(kāi)的語(yǔ)義命名模型允許感應(yīng)數(shù)據(jù)的一些主要屬性，同時(shí)屬性的數(shù)目則有所 限制以減少需要跨網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送的信息量。
[0022] 當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)（IoT)數(shù)據(jù)命名遵循傳統(tǒng)的內(nèi)容命名方案，其是基于統(tǒng)一資源標(biāo)識(shí) 符(URI)或統(tǒng)一資源定位符(URL)的方案(例如，ETSI機(jī)器對(duì)機(jī)器(Μ2Μ)資源標(biāo)識(shí)符）。來(lái)自傳 感器的感應(yīng)數(shù)據(jù)由網(wǎng)關(guān)進(jìn)行命名(從在網(wǎng)關(guān)中存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)的資源結(jié)構(gòu)所得出），這意味著數(shù) 據(jù)的原始源并未確定該數(shù)據(jù)的名稱。在提供用于感應(yīng)數(shù)據(jù)的發(fā)布和消費(fèi)的有效的端對(duì)端解 決方案以及提供使得能夠進(jìn)行分布式的感應(yīng)數(shù)據(jù)查詢的發(fā)現(xiàn)機(jī)制時(shí)缺少對(duì)于感應(yīng)數(shù)據(jù)的 命名方案。
[0023] 這里公開(kāi)了一種具有嵌入式的語(yǔ)義(嵌入式語(yǔ)義命名）的命名方案，其捕捉感應(yīng)數(shù) 據(jù)的主要屬性(例如，時(shí)間、位置、類型、和值），同時(shí)提供指向該感應(yīng)數(shù)據(jù)的描述性元數(shù)據(jù)的 鏈接。該語(yǔ)義模型是用于感應(yīng)數(shù)據(jù)的命名方案，其能夠識(shí)別該感應(yīng)數(shù)據(jù)，以及在名稱中整合 附加語(yǔ)義信息。該命名方案在所感測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行命名時(shí)涉及到數(shù)據(jù)源（即，傳感器），但是也 在增加至傳感器的開(kāi)銷和復(fù)雜度以及名稱的表達(dá)性之間作出了平衡。該命名方案通過(guò)在名 稱中提供數(shù)據(jù)的附加語(yǔ)義信息而有助于分布式感應(yīng)數(shù)據(jù)的發(fā)布和發(fā)現(xiàn)。該命名方案可以使 得能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)聚合，其可以在沒(méi)有任何附加信息來(lái)指令如何執(zhí)行聚合的情況下自動(dòng)執(zhí) 行。還公開(kāi)了名稱中的一種字段格式，其可以進(jìn)一步強(qiáng)化該命名方案。還公開(kāi)了用于感應(yīng)數(shù) 據(jù)的名稱發(fā)布、感應(yīng)數(shù)據(jù)的聚合以及感應(yīng)數(shù)據(jù)的查詢的過(guò)程。
[0024] 如表1中所示，用于感應(yīng)數(shù)據(jù)(或一般IoT數(shù)據(jù)中）的模型考慮到了體積、種類、變化 速度、時(shí)間、和位置的依賴性，同時(shí)對(duì)觀察和測(cè)量值加以描述。應(yīng)當(dāng)被納入考慮之中的另一 個(gè)方面是將如何使用并查詢?cè)摂?shù)據(jù)。通常，感應(yīng)數(shù)據(jù)的查詢包括諸如位置(例如，位置標(biāo)簽、 煒度、或經(jīng)度值）、類型（例如，溫度、濕度、或光）、時(shí)間（例如，時(shí)間戳、數(shù)據(jù)新鮮度）、值(例 如，包括觀察和測(cè)量值、值數(shù)據(jù)類型、和測(cè)量單位)的屬性，或者其它元數(shù)據(jù)(例如，指向元數(shù) 據(jù)的鏈接，諸如指向提供信息相關(guān)屬性的源或質(zhì)量的描述的鏈接）。
[0025] 表1: IoT感應(yīng)數(shù)據(jù)與常規(guī)數(shù)據(jù)內(nèi)容的比較
[0026]
[0027]圖1圖示了遵循鏈接數(shù)據(jù)方法的感應(yīng)數(shù)據(jù)模型100的語(yǔ)義描述。在該模型中，感應(yīng) 數(shù)據(jù)包括時(shí)間屬性101、位置屬性103、類型屬性105、值屬性107,以及指向其它元數(shù)據(jù)109的 鏈接。該感應(yīng)數(shù)據(jù)可以鏈接至在普遍使用的本體或詞匯中所定義的現(xiàn)有概念。并且可以作 為指向其它源的鏈接而提供詳細(xì)元數(shù)據(jù)和與源相關(guān)的屬性。模型100提供了用于描述這樣 的感應(yīng)數(shù)據(jù)的方案。
[0028]例如，可以使用地理散列（Geohash)標(biāo)簽來(lái)描述位置屬性。地理散列是一種使用 Base-N編碼和比特交織（interleaving)來(lái)創(chuàng)建地理位置的十進(jìn)制煒度和經(jīng)度值的串散列 的機(jī)制。其使用層級(jí)結(jié)構(gòu)并且將物理空間劃分為網(wǎng)格。地理散列是一種可以被用于地理標(biāo) 簽的對(duì)稱技術(shù)。地理散列的特征在于，鄰近的地方將在它們的串表示中具有相似的前綴(存 在一些例外）。在一個(gè)實(shí)施例中，采用使用Base32編碼和比特交織來(lái)創(chuàng)建煒度和經(jīng)度地理坐 標(biāo)的12字節(jié)的散列串表示的地理散列算法。例如，具有煒度值"51.235401"和經(jīng)度值 "0 · 574600" 的Guildford的位置被表示為 "gcpe6zjeffgp"。
[0029] 圖2示出了在地圖110上所標(biāo)記的大學(xué)園區(qū)上的四個(gè)位置。表2示出了地圖110上的 不同位置的地理散列位置標(biāo)簽。如能夠在表2中所看到的，緊密相鄰的位置具有相似的前 綴。位置之間的距離越近，前綴就變得更為相似。例如，位置111、位置112、位置113、和位置 114共享前六個(gè)數(shù)位。位置112和位置113由于它們的接近度而共享前八個(gè)數(shù)位(與其它位置 相比多兩個(gè)數(shù)位）。利用串相似性方法的使用，感應(yīng)數(shù)據(jù)的名稱中的地理散列標(biāo)簽例如可以 在查詢和發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)時(shí)提供基于位置的搜索。在從具有緊密接近度的不同位置對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整 合或匯聚時(shí)，該位置前綴可以被用來(lái)創(chuàng)建聚合前綴。例如，在所有感應(yīng)數(shù)據(jù)之間所共享的最 長(zhǎng)前綴串可以被用來(lái)表示用于該數(shù)據(jù)的聚合位置前綴標(biāo)簽。
[0030] 表2:地理散列位置標(biāo)簽
[0032]針對(duì)感應(yīng)數(shù)據(jù)模型的類型屬性，可以采用來(lái)自NASA的地球和環(huán)境術(shù)語(yǔ)的語(yǔ)義網(wǎng) (SWEET)本體的概念。SWEET由八個(gè)頂級(jí)概念/本體所組成:表示、處理、現(xiàn)象、領(lǐng)域、狀態(tài)、物 質(zhì)、人類活動(dòng)、和數(shù)量。每一個(gè)都具有下一級(jí)的概念。它們?nèi)慷伎梢允怯糜诟袘?yīng)數(shù)據(jù)模型 的類型屬性的值。在各個(gè)實(shí)施例中，類型屬性可以鏈接至普通詞匯上的現(xiàn)有概念。在另一個(gè) 實(shí)施例中，可以采用用于描述感應(yīng)數(shù)據(jù)的類型的更為具體的本體。
[0033] 如以