M2m系统中的语义支持和管理的制作方法
【专利说明】M2M系统中的语义支持和管理
[0001] 相关申请案的交叉引用
[0002] 本申请案根据35U.S.C. § 119(e)要求2013年5月6日提交的第61/819,877号 美国临时专利申请案的权益，该美国临时专利申请案的内容全部以引用方式并入本文中。
【背景技术】
[0003] 部署在物理环境中的具有网络功能的设备和传感器的数目的迅速增加正改变通 信网络。据预测，在未来十年内，数十亿的设备将在各种领域（诸如，智能电网、智能住家、 电子健康、汽车、运输、物流和环境监测）中通过服务提供商生成用于许多应用和服务的无 数现实世界数据。通常在物联网（Ι〇Τ)或机器对机器（M2M)通信的涵盖性术语下描述使得 能够将现实世界数据和服务集成到当前信息网络技术中的相关技术和解决方案。由于设备 所产生的大量数据，需要标识和查询此数据的有效方式。
[0004] 图1图示说明可由患者的医院或康复中心使用紧凑型生物医学无线传感器微点 (mote)而提供的示例患者监测应用，其中所述紧凑型生物医学无线传感器微点将致动器用 作聚合点。致动器将数据传送到网络。这些小型可穿戴资源受限设备是可被部署在患者上 以持续监测生命体征（诸如，血压和血流量、体核温度、氧饱和、运动、心率、听力和视力以 及其它）的M2M设备的示例。由M2M设备收集的各种类型的M2M数据可由患者的医生、私 人教练（例如，来自24小时健身馆）和/或救护车服务使用，如图1所描绘。为了使得医 生、私人教练和救护车服务能够使用从那些M2M设备生成的数据，那些资源的语义也需要 可用。语义提供数据的描述性定义，以使得数据的格式和结构可被理解（即，语义提供数据 的含义）。
[0005] 然而，当前M2M系统（诸如，ETSI草案TS 102 690和TS 102 921所述的ETSI M2M 架构）未定义支持语义的机制（例如，ETSI M2M定义的容器资源内所存储的数据不具有可 与其一起存储的任何语义信息）。因此，设备和应用需要预先对所交换的容器的共同定义和 所含有的数据达成一致。这使得难以在当前M2M系统中跨越不同应用再用M2M数据。
[0006] 语义概念在语义web的领域中是众所周知的，其中语义web是由被称为万维网联 盟（W3C)的国际标准机构领导的合作运动。该标准提倡关于万维网的通用数据格式。通过 鼓励将语义内容包含在网页中，语义web旨在将由非结构化文档和半结构化文档主导的当 前web转换为"数据的web"。语义web堆栈构建在W3C的资源描述框架（RDF)上。
[0007] 图2是图示说明实施由ETSI在其TS 102 690中定义的ETSI M2M架构的通信系 统120的图。注意，此图用于辅助理解本公开，且被简化以便于本文所公开的主题的描述。 如图2所示，系统120可包括多个网络域，诸如，网络域122、网络域130、网络域135和网络 域138。每一网络域可包含网络服务能力层（NSCL)，诸如，NSCL 126、NSCL 13UNSCL 136 和NSCL 139。每一 NSCL可与相应网络应用介接，诸如，分别在网络域122和网络域130中 的网络应用127和网络应用132。
[0008] 如进一步示出的，网络域（诸如，网络域122)可还包括一个或更多个设备（诸如， 设备145,其例如可为用于图1的患者监测应用中的M2M设备中的一者）和一个或更多个网 关（诸如，网关140)。在3GPP用语中，设备和网关是UE的示例。如图所示，设备145可运 行设备服务能力层（DSCL) 146,所述设备服务能力层（DSCL) 146在该架构所定义的mid参考 点上与NSCL 126通信。设备应用（DA) 147也可在设备145上运行，且其可在dla参考点上 与DSCL 146通信。类似地，网关140可实施网关服务能力层（GSCL) 141，所述网关服务能力 层（GSCL) 141在mid参考点上与NSCL 126通信。在网关140上运行的网关应用（GA) 142 可经由dla参考点而与GSCL 141通信。一般来说，dla参考点允许设备和网关应用与其相 应本地服务能力（即，分别在DSCL或GSCL处可用的服务能力）通信。mid参考点允许驻留 在M2M设备（例如，DSCL 146)或M2M网关（例如，GSCL 141)中的M2M SCL与网络域中的 M2M服务能力（例如，NSCL 126)通信，且反之亦然。
[0009] 仍参照图2,更详细地说，NSCL 126可处于域122中，且与网络应用（NA) 127 -起 被配置在M2M服务器平台125上。NA 127和NSCL 126可经由参考点mla 128而通信。mla 参考点可允许ΝΑ访问在M2M域中从NSCL获得的M2M服务能力。
[0010] 通常，设备145、网关140和M2M服务器平台125包括计算设备，诸如图26C和图 26D所说明且下文所描述的设备。NSCL、DSCL、GSCL、NA、GA和DA实体通常为实施为软件的 形式、在基础设备或平台上执行以在系统120中执行其相应功能的逻辑实体。
[0011] 如图2进一步示出，NSCL 131可与NA 132处于域130中。NA 132和NSCL 131 可经由mla参考点133而通信。在网络域135中，还可存在NSCL 136,且在网络域138中， 还可存在NSCL 139。mlm参考点123可为域间参考点，该域间参考点允许不同网络域中的 M2M网络节点，诸如，网络域122中的NSCL 126、网络域130中的NSCL 131、网络域135中的 NSCL 136或网络域138中的NSCL 139,以相互通信。在本文中，为了简洁起见，术语"M2M 服务器"可用于指示服务能力服务器（SCS)、NSCL、应用服务器、NA或MTC服务器。此外，如 本文所论述的术语用户设备（UE)可应用于GA、GSCL、DA或DSCL。如本文所论述的UE可被 视为移动站、固定或移动订户单元、传呼机、蜂窝电话、个人数字助理（PDA)、智能电话、膝上 型计算机、上网本、个人计算机、无线传感器或致动器、消费型电子产品等。如本文所论述的 机器对机器服务能力层实体可包含M2M服务器或UE。
[0012] 作为另外的【背景技术】，http://www. w3. org/TR/rdf-concepts/所描述的资源描述 框架（RDF)是用于在web中表示信息的框架。RDF本质上是数据模型。其基本构建块是被 称为语句的资源-特性-值三元体。RDF已用XML给出语法。
[0013] RDF包含资源、特性、值和语句的概念。资源可被视为对象或"事物"。资源可为作 者、书籍、出版社、场所、人、酒店、房间、搜索查询等。资源具有统一资源标识符（URI)。URI 可为统一资源定位符（URL)、web地址或某一其它种类的唯一标识符。标识符未必实现对资 源的访问。已针对web位置而定义URI方案，还针对如电话号码、ISBN号和地理位置等不同 对象而定义URI方案。特性可被视为特殊种类的资源，且描述资源之间的关系，例如，"由… 所写"、"年龄"、"标题"等。RDF中的特性还可通过URI和URL来标识。
[0014] 值可为资源或文字。文字是原子值（串）。举例来说，具有"年龄"特性的资源可 具有文字值"20"。语句断言资源的特性。语句是资源-特性-值三元体，由资源、特性和值 组成。RDF中的表达的基础结构是各自由资源、特性和值组成的三元体的集合。每个三元体 表示由其链接的节点表示的事物之间的关系的语句。
[0015] RDF是与域无关的，其中未作出关于使用的特定域的假设。应该由用户来用被称为 RDF模式（RDFS)的模式语言定义其自身的术语。RDFS定义用于RDF数据模型中的词汇。在 RDFS中，可定义词汇，规定哪些属性应用于哪些种类的对象以及它们可取什么值，且描述对 象之间的关系。
[0016] 由W3C定义的核心类是
[0017] 〇rdfs:Resource，所有资源的类
[0018] 〇rdfs:Class，所有类的类。属于一类的个体的群组共享相同特性。
[0019] 〇rdfs:Literal，所有文字（串）的类
[0020] 〇rdfs:Property，所有特性的类。
[0021] 〇rdfs:Statement，所有具体化的语句的类
[0022] 由W3C定义的核心特性是
[0023] 〇rdf:type，其将资源与其类相关。该资源被声明为此类的实例。
[0024] 〇rdf:subClassOf，其将类与其超类中的一者相关。类的实例是其超类的实例。
[0025] 〇rdf :subPropertyOf，将特性与其超特性中的一者相关。
[0026] 〇rdfs: domain，其规定特性P或三元体中的特性的规定主体的域。
[0027] 〇rdfs:range，其规定特性P的范围。可在具有谓语P的三元体中显现为值的那 些资源的类。
[0028] 将M2M系统以及RDF和RDFS的前文论述作为【背景技术】，本申请案是针对用于M2M 系统中的语义支持和管理的系统和方法。
【发明内容】
[0029] 在当前M2M系统中，M2M服务层缺乏语义感知能力，且因此，流经M2M服务层或存 储在M2M服务层内的数据被视为不透明的信息。为了解决此缺点，本文提出语义节点的概 念。语义节点是可托管在网络中的独立服务器上或托管在网络内的现有实体（诸如，M2M 网关、设备、服务器等）上的逻辑实体。语义节点存储且管理语义相关资源。在一个实施例 中，语义相关资源可具有三种类型中的一者：类、关系和项。语义相关资源包括可用于描述 事物的语义信息（诸如，由M2M设备或应用生成的数据的含义或M2M设备或应用自身）的 信息。此归类提供与语义web的当前技术的兼容性，且使得M2M系统能够利用现有语义相 关资源。
[0030] 提供本
【发明内容】
来以简化形式介绍下文在【具体实施方式】中进一步描述的一组选 择。本
【发明内容】
不意在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于限制 所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不局限于解决本公开的任何部分中所 述的任何或全部缺点的限制。
【附图说明】
[0031] 可从结合附图以举例方式给出的下文描述获得更详细的理解，其中：
[0032] 图1图示说明患者监测应用；
[0033] 图2图示说明ETSI M2M架构；
[0034] 图3图示说明具有语义节点的M2M架构；
[0035] 图4图示说明M2M语义节点架构；
[0036] 图5A是图示说明用于建立语义节点层级的方法的一个实施例的流程图；
[0037] 图5B更详细地图示说明图5A中的步骤；
[0038] 图6图示说明语义节点注册的消息流程；
[0039] 图7图示说明由子级发起的父级-子级关系更新；
[0040] 图8图示说明处理语义资源发现的流程图；
[0041] 图9图示说明REST性语义节点操作的消息流程；
[0042] 图10图示说明语义相关资源发现、检索和验证处理的消息流程。
[0043] 图11图示说明可用同级/父级/子级语义节点所存储和管理的语义相关资源更 新的语义节点的流程图；
[0044] 图12图示说明具有相同语义的资源的分组的流程图；
[0045] 图13图示说明语义相关资源推送；
[0046] 图14图示说明设备从一个区域网络移动到另一区域网络的情形；
[0047] 图15图示说明数据/语义相关资源移动的消息流程；
[0048] 图16图示说明具有独立语义节点的ETSI M2M架构；
[0049] 图17图示说明语义节点资源结构；
[0050] 图18图示说明SS资源结构；
[0051] 图19图示说明具有集成语义节点的ETSI M2M架构；
[0052] 图20图示说明xSCL资源结构；
[0053] 图21图示说明〈sell〉上的语义相关资源结构；
[0054] 图 22 图不说明 contentlnstance 语义；
[0055] 图23图示说明资源和语义检索的消息流程；
[0056] 图24图示说明具有独立语义节点的3GPP MTC架构；
[0057] 图25图示说明具有独立语义节点的3GPP MTC架构；
[0058] 图26A是可实施一个或更多个所公开的实施例的示例机器对机器（M2M)或物联网 (Ι〇Τ)通信系统的系统图；
[0059] 图26Β是可用于图26Α所图示说明的Μ2Μ/ΙοΤ通信系统内的示例架构的系统图；
[0060] 图26C是可用于图26Α所图示说明的通信系统内的示例Μ2Μ/Ι0Τ终端或网关设备 的系统图；
[0061] 图26D是可体现图26Α的通信系统的方面的示例计算系统的框图；以及
[0062] 图27提供如本文所述的语义节点的使用的一个示例的说明。
【具体实施方式】
[0063] 在当前Μ2Μ系统中，Μ2Μ应用（托管在设备以及后端网络服务器上）需要预先对 所交换的数据的共同定义达成一致。这主要是由于缺乏能够代表应用来解析、解译或处理 Μ2Μ数据的语义感知Μ2Μ服务层。在当前Μ2Μ系统中，Μ2Μ服务层缺乏语义感知能力，且因 此，流经Μ2Μ服务层或存储在Μ2Μ服务层内的数据被视为不透明的信息。
[0064] 此语义感知的缺乏阻碍Μ2Μ服务层提供允许由Μ2Μ应用产生的数据被Μ2Μ服务层 有效地抽象化或虚拟化以使得数据即使在不同应用不具有对所述数据来源自的应用的任 何事先认识的情况下也可被不同应用发现、访问、解译和共享的服务。因而，被感测且被采 取动作的物理实体（例如，电器、人、汽车、建筑的房间等）可未被M2M服务层有效地虚拟化 /抽象化，且物理实体被视为环境所固有的且不与特定M2M应用相关的通用实体。
[0065] 为了克服此限制，在M2M系统中传送的数据需要与语义信息关联且集成，以使得 语义感知M2M服务层可具有与M2M应用相同的对数据的认识。在如此进行时，M2M服务层 可较好地促进跨越应用的数据的共享，且将增值语义感知服务提供到M2M应用（例如，数据 聚合、不同应用之间的数据共享等）。
[0066] 举例来说，在图1所图示说明的患者监测应用中，可有托管在监测患者的生命体 征（例如，血压、体温、氧气、心率等）的无线传感器设备中的每一者上的独立应用。同样， 可有托管在可利用此信息（例如，患者的医生、私人教练、家族成员、救护车护理人员等）的 网络中的独立应用。然而，在没有来自无线传感器设备中的每一者的M2M语义感知服务数 据的情况下，除非网络应用具有对托管在无线传感器设备上的应用和所述应用所产生的信 息的类型（例如，位置/地址、数据的单位、数据的上下文等）的事先认识，否则网络应用可 难以发现、共享和理解来自该设备应用的信息。
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