張普釗，胡燕飛

（1.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)重慶有限公司，重慶 401147；2.中國(guó)電信股份有限公司重慶分公司，重慶 401121）

1 引言

隨著機(jī)器對(duì)機(jī)器通信和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的不斷深入，不同物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)之間的互操作性已成為創(chuàng)建大型物聯(lián)網(wǎng)框架的關(guān)鍵問(wèn)題。物聯(lián)網(wǎng)測(cè)試平臺(tái)提供商最近開(kāi)始將語(yǔ)義添加到物聯(lián)網(wǎng)的框架中，通過(guò)創(chuàng)建具有明確語(yǔ)義的傳感器Web，使得機(jī)器對(duì)機(jī)器通信，人員和設(shè)備之間的交互更便捷。語(yǔ)義技術(shù)通過(guò)共享通用詞匯表提供了一種適用于互操作的方法，并且還實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的推理能力。物聯(lián)網(wǎng)模型應(yīng)該針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的約束進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，尤其是要認(rèn)識(shí)到將語(yǔ)義處理集成到受限設(shè)備的新趨勢(shì)。

對(duì)傳感器進(jìn)行輕量級(jí)描述以有效管理傳感器數(shù)據(jù)的注釋和發(fā)現(xiàn)至關(guān)重要。本文基于語(yǔ)義傳感器網(wǎng)絡(luò)，提出一個(gè)輕量級(jí)的語(yǔ)義模型-IoT-LSM，致力于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)松散耦合發(fā)現(xiàn)，并尋求能夠?yàn)榇蠖鄶?shù)用戶(hù)查詢(xún)提供最佳答案的方法，以提高物聯(lián)網(wǎng)感知資源搜索的效率。

2 語(yǔ)義模型設(shè)計(jì)

本文中輕量級(jí)語(yǔ)義模型-IoT-LSM的設(shè)計(jì)遵循以下原則：

（1）便于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

（2）考慮語(yǔ)義模型使用者的需求。

（3）提供更新和更改語(yǔ)義注釋的方法。

（4）創(chuàng)建用于驗(yàn)證和互操作性測(cè)試的工具。

（5）創(chuàng)建分類(lèi)法和詞匯表。

（6）現(xiàn)有模型的高重用性。

（7）將數(shù)據(jù)和描述鏈接到其他現(xiàn)有資源。

（8）創(chuàng)建有效的方法、工具和API來(lái)處理語(yǔ)義。

盡管大多數(shù)語(yǔ)義模型傾向于詳細(xì)描述概念并表示物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的各種鏈接，但I(xiàn)oT-LSM僅代表物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序中數(shù)據(jù)分析的最常用概念，例如傳感數(shù)據(jù)，位置和類(lèi)型。這為創(chuàng)建可擴(kuò)展的系統(tǒng)鋪平了道路，并降低了大型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中查詢(xún)處理的內(nèi)存和計(jì)算成本。

（1）本體的簡(jiǎn)單性：本文所設(shè)計(jì)的IoT-LSM參見(jiàn)圖2，其目的是在數(shù)據(jù)分析環(huán)境中搜索物聯(lián)網(wǎng)概念時(shí)，只定義最常用的術(shù)語(yǔ)。根據(jù)數(shù)據(jù)分析應(yīng)用程序使用的其他物聯(lián)網(wǎng)本體的經(jīng)驗(yàn)，研究物聯(lián)網(wǎng)本體的最常見(jiàn)用途。

（2）互操作性：語(yǔ)義模型的另一個(gè)重要方面是互操作性。在IoT-LSM的設(shè)計(jì)中，遵循鏈接數(shù)據(jù)的基本要求。IoT-LSM的本體與其他本體鏈接在一起，使用統(tǒng)一的詞匯表來(lái)表示不同來(lái)源的數(shù)據(jù)，以提高異構(gòu)平臺(tái)之間的互操作性。

IoT-LSM并非物聯(lián)網(wǎng)的完整本體集，其目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)核心輕量級(jí)本體，保障物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)相對(duì)較快的注釋和處理時(shí)間。IoT-LSM可以成為語(yǔ)義模型的核心部分，根據(jù)應(yīng)用程序的不同，可以添加不同的語(yǔ)義模塊來(lái)為額外的應(yīng)用程序定義概念和關(guān)系。從這個(gè)意義上說(shuō)，已經(jīng)將IoT-LSM與流注釋本體相關(guān)聯(lián)，以允許聚合數(shù)據(jù)流的注釋。

最后，IoT-LSM使用動(dòng)態(tài)語(yǔ)義，以用來(lái)推斷傳感器數(shù)據(jù)語(yǔ)義的缺失值。通過(guò)遵循IoT-LSM的設(shè)計(jì)原則，動(dòng)態(tài)語(yǔ)義減少了三元組存儲(chǔ)的大小，并為查詢(xún)提供了快速的響應(yīng)時(shí)間。與其他解決方案（例如使用RESTful服務(wù)器推斷傳感器數(shù)據(jù)語(yǔ)義的缺失值）不同，IoTLSM將所有關(guān)于流數(shù)據(jù)的信息一起存儲(chǔ)在三元組中。

圖1 IoT-LSM語(yǔ)義模型

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中的感知資源進(jìn)行輕量級(jí)描述，可有效提高異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)之間的互操作性。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)適用于物聯(lián)網(wǎng)的輕量級(jí)語(yǔ)義模型，提出了語(yǔ)義模型設(shè)計(jì)所要遵循的設(shè)計(jì)原則，給出了所提語(yǔ)義模型的設(shè)計(jì)框架。本文所作研究為后續(xù)物聯(lián)網(wǎng)感知資源的高效搜索奠定了理論基礎(chǔ)。