ПНСТ 422-2020
(ИСО/МЭК 30128:2014)

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Информационные технологии

СЕТИ СЕНСОРНЫЕ

Сетевой интерфейс прикладного программирования датчика

Information technology. Sensor networks. Generic sensor network application interface

ОКС 35.110

Срок действия с 2021-01-01
до 2024-01-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский институт сертификации" (АО "ВНИИС") и Акционерным обществом "Российская венчурная компания" (АО "РВК") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 194 "Кибер-физические системы"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 июля 2020 г. N 31-пнст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО/МЭК 30128:2014* "Информационные технологии. Сенсорные сети. Сетевой интерфейс прикладного программирования датчика" (ISO/IEC 30128:2014 "Information technology - Sensor networks - Generic Sensor Network Application Interface", MOD) путем:

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

изменения отдельных фраз (слов, значений показателей, ссылок), которые выделены в тексте курсивом*;

________________

* В оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов в разделах "Предисловие", 2 "Нормативные ссылки" и приложении ДА приводятся обычным шрифтом; отмеченные в разделе "Предисловие" знаком "**" и остальные по тексту документа выделены курсивом. - Примечание изготовителя базы данных.

исключения структурного элемента.

Внесение указанных технических отклонений направлено на учет потребностей национальной экономики Российской Федерации.

Сведения о соответствии ссылочных национальных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДА.

Сопоставление структуры настоящего стандарта со структурой примененного в нем международного стандарта приведено в дополнительном приложении ДБ

5 Некоторые элементы настоящего стандарта могут быть объектами патентных прав. Международная организация по стандартизации (ИСО) и Международная электротехническая комиссия (МЭК) не несут ответственности за установление подлинности каких-либо или всех таких патентных прав

Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТ Р 1.16-2011** (разделы 5 и 6).

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: 121205 Москва, Инновационный центр Сколково, ул.Нобеля, д.1, e-mail: info@tc194.ru и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии: 109074 Москва, Китайгородский проезд, д.7, стр.1.

В случае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты" и также будет размещена на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Сенсорная сеть - это технология, позволяющая создавать интеллектуальные среды, сервисы мониторинга здоровья, сервисы перекрестной реальности и т.д. Однако на практике большое количество реализаций сенсорной сети не может взаимодействовать.

Сенсорные сети разрабатываются в соответствии с требованиями к приложениям сенсорной сети в рамках аппаратных ограничений этой сети. Требования касаются того, как приложения сенсорной сети используют сенсорные сети. Требования к приложениям сенсорной сети включают в себя требования к транспортному уровню, требования к аппаратному обеспечению сенсорных сетей, эксплуатационные требования к приложениям и т.д. Эксплуатационные требования к приложениям могут быть обобщены и использоваться для получения стандартных интерфейсов уровня приложений между сенсорными сетями и поставщиками служб сенсорной сети.

Настоящий стандарт определяет интерфейсы приложений сенсорной сети на основе обобщенных эксплуатационных требований к приложениям сенсорной сети с учетом аппаратных ограничений сенсорной сети.

     1 Область применения

Настоящий стандарт определяет интерфейсы между уровнем приложения поставщиков служб и шлюзами сенсорной сети.

Настоящий стандарт содержит:

- описание эксплуатационных требований к приложениям общей сенсорной сети;

- описание возможностей сенсорной сети;

- определение обязательных и дополнительных интерфейсов между уровнем приложения поставщиков служб и шлюзами сенсорной сети.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 56947/ISO/IEC/IEEE 21450:2010 Информационные технологии. Интерфейс интеллектуального преобразователя для датчиков и исполнительных устройств. Общие функции, протоколы взаимодействия и форматы электронной таблицы данных преобразователя (ЭТДП)

ГОСТ Р 57668 (ИСО 19115-1:2014) Пространственные данные. Метаданные. Часть 1. Основные положения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями (см. также [1]):

3.1 непрерывный режим (continuous mode): Режим запроса сенсорных данных со значением длительности d и значением интервала t.

3.2 режим событий (event mode): Режим запроса сенсорных данных с условиями события, при котором сенсорные сети проводят сбор и передачу сенсорных данных только при соблюдении условий события.

3.3 мгновенный режим (instant mode): Режим запроса сенсорных данных для немедленного однократного ответа от сенсорной сети.

3.4 режим включения (onTime mode): Режим запроса сенсорных данных в определенный промежуток времени.

3.5 координатор PAN (PAN coordinator): Устройство, которое отвечает за формирование и обслуживание PAN.

3.6 режим pull (pull mode): Режим доставки сенсорных данных при наличии запроса на доставку.

3.7 режим push (push mode): Режим доставки сенсорных данных при отсутствии запроса на доставку.

Примечание - Возможна реализация, когда доставка сенсорных данных в режиме push инициируется и останавливается запросом.

3.8 клиент сенсорной сети; SNC (sensor network client; SNC): Программное обеспечение приложения, которое использует информацию, предоставленную сенсорной сетью.

3.9 ресурс сенсорной сети (sensor network resource): Сущность сенсорной сети, которая может быть шлюзом сенсорной сети, координатором PAN (при наличии), сенсорным узлом или преобразователем.

3.10 преобразователь (transducer): Устройство преобразования энергии одного типа в другой, откалиброванное для минимизации ошибок в процессе преобразования, которое может быть датчиком или исполнительным устройством.

     4 Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

АСН.1 - абстрактная синтаксическая нотация версии 1 (Abstract Syntax Notation One, ASN.1);

ЭДТП - электронная таблица данных преобразователя (Transducer Electronic Data Sheet, TEDS);

CoAP - ограниченный протокол уровня приложений (Constrained Application Protocol);

DNS - система доменных имен (Domain Name System);

NAK - отсутствие подтверждения приема (Negative Acknowledge);

PAN - персональная сеть (Personal Area Network);

SensorML - язык сенсорной модели (Sensor Model Language);

SNC - клиент сенсорной сети (Sensor Network Client);

SWE - реализация возможностей сенсора через Интернет (Sensor Web Enablement).

     5 Обзор приложений сенсорных сетей

     5.1 Модель связи

Приложения сенсорной сети предоставляют пользователям службы, связанные с датчиками или исполнительными устройствами, взаимодействуя по крайней мере с одной сенсорной сетью. Поставщикам служб сенсорной сети необходимо устанавливать связь с сенсорными сетями различных типов для предоставления интегрированных служб для пользователей. В другом варианте сенсорные сети предоставляют службы сенсорной сети нескольким поставщикам служб. Модель связи между поставщиками служб сенсорной сети и сенсорными сетями обобщает два варианта.

В одном варианте интерфейс определяется сенсорной сетью, которая предоставляет службы сенсорной сети. Поставщики служб сенсорной сети реализуют интерфейс, определенный сенсорной сетью, для связи с сенсорной сетью (см. рисунок 1). Если стандартный интерфейс между сенсорными сетями и поставщиками служб отсутствует, то поставщики служб сенсорной сети должны реализовать разные интерфейсы для связи с разными сенсорными сетями. На рисунке 1 поставщик служб сенсорной сети должен реализовать интерфейс А, интерфейс В и интерфейс С для предоставления интегрированных служб для пользователей. Реализация всех интерфейсов различных сенсорных сетей является трудоемким и неоптимизированным процессом.

     Рисунок 1 - Модель связи: множество сенсорных сетей и один поставщик служб сенсорной сети

В другом варианте поставщик служб сенсорной сети определяет собственный интерфейс. Таким образом, сенсорные сети должны реализовывать интерфейс для связи с поставщиком служб сенсорной сети (см. рисунок 2). При наличии разных поставщиков служб сенсорной сети с разными интерфейсами сенсорные сети должны реализовать каждый интерфейс. С точки зрения поставщиков сенсорной сети, необходимо или разработать единую сенсорную сеть, которая может реализовывать все интерфейсы, или разработать разные сенсорные сети для разных поставщиков служб сенсорной сети для предоставления одних и тех же служб сенсорной сети. Обе ситуации являются неоптимизированными и увеличивают стоимость и время разработки сенсорной сети.

     Рисунок 2 - Модель связи: одна сенсорная сеть и множество поставщиков служб сенсорной сети

В связи с вышеприведенным становится актуальным наличие стандартной спецификации интерфейса между сенсорными сетями и поставщиками служб сенсорной сети. Стандартный интерфейс позволяет реализовать реализацию сенсорной сети без учета требований отдельных приложений сенсорной сети, что обеспечивает экономичную массовую разработку сенсорных сетей.

Роль шлюзов сенсорной сети крайне важна. Шлюз сенсорной сети является внешним интерфейсом сенсорной сети по отношению к поставщикам служб сенсорной сети. Следовательно, если определен стандартный интерфейс между сенсорными сетями и поставщиками служб сенсорной сети, то он будет находиться между шлюзом и сенсорной сетью. В случае, когда устройство играет роль автономного сенсорного узла без шлюза, то оно может рассматриваться как шлюз и сенсорный узел одновременно.

Шлюз сенсорной сети преобразует сообщения поставщиков служб сенсорной сети в сообщения сенсорных сетей (например, сообщения ZigBee, Bluetooth, CoAP и т.д.) и наоборот. В некоторых случаях шлюз сенсорной сети должен проводить синхронизацию времени для доставки сообщений на сенсорные узлы. Это связано с тем, что, когда поставщик служб сенсорной сети отправляет сообщение на сенсорные узлы, сенсорные узлы могут находиться в режиме сна для экономии энергии. В этом случае шлюз сенсорной сети для сохранения и пересылки сообщений на сенсорные узлы должен знать жизненный цикл каждого сенсорного узла. При регистрации сенсорного узла или преобразователя у поставщика служб сенсорной сети, шлюз может потребовать дополнительную информацию от сенсорного узла в сообщении регистрации для того, чтобы внести информацию в иерархическую топологию. Если шлюз является высокопроизводительным, на нем могут проводиться сложные операции от менее производительных сенсорных узлов. В некоторых случаях вычислительные возможности сенсорной сети определяются вычислительными возможностями шлюзов. Таким образом, шлюзы сенсорных сетей играют очень важную роль в сенсорных сетях и отличаются от шлюзов в других областях применения.