ПНСТ 423-2020
(ИСО/МЭК 20005:2013)

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Информационные технологии

СЕТИ СЕНСОРНЫЕ

Службы и интерфейсы, поддерживающие совместную обработку данных в интеллектуальных сенсорных сетях

Information technology. Sensor networks. Services and interfaces supporting collaborative information processing in intelligent sensor networks

ОКС 35.110
         35.020

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 32-пнст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО/МЭК 20005:2013* "Информационные технологии. Сенсорные сети. Службы и интерфейсы, поддерживающие совместную обработку данных в интеллектуальных сенсорных сетях" (ISO/IEC 20005:2013 "Information technology - Sensor networks - Services and interfaces supporting collaborative information processing in intelligent sensor networks", MOD) путем изменения отдельных фраз (слов, значений показателей, ссылок), которые выделены в тексте курсивом**. Внесение указанных технических отклонений направлено на учет потребностей национальной экономики Российской Федерации.

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей.

** В оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов приводятся обычным шрифтом, кроме отмеченного в разделе "Предисловие" знаком "**". - Примечания изготовителя базы данных.

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

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

Сенсорные сети широко используются в различных областях применения, включая мониторинг окружающей среды, транспортировку, производство, химические процессы, здравоохранение, дома и здания, т.е. проводные/беспроводные сенсорные сети можно рассматривать как расширение Интернета, взаимодействующего с физическим миром. Интеллектуальные сенсорные сети становятся все более привлекательными в широком спектре приложений для решения задач, связанных со сложностью внутренней среды, масштабированием сети на несколько порядков и динамическими требованиями приложений. Интеллектуальные сенсорные сети разрабатываются для предоставления новых возможностей системы, таких как самоадаптируемость среды, поддержка динамических задач и автономное обслуживание системы. Совместная обработка информации (CIP), которая интегрирует алгоритмы обработки информации с механизмами совместной работы, позволяет интеллектуальным сенсорным сетям повысить эффективность, качество и надежность обработки информации в реальных сценариях применения. Настоящий стандарт определяет службы и интерфейсы, поддерживающие CIP в интеллектуальных сенсорных сетях.

     1 Область применения

Настоящий стандарт определяет службы и интерфейсы, поддерживающие совместную обработку информации (CIP) в интеллектуальных сенсорных сетях.

Настоящий стандарт устанавливает:

- функциональные возможности CIP и функциональную модель CIP;

- общие службы поддержки CIP;

- общие интерфейсы служб для CIP.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:

ГОСТ Р ИСО/МЭК 7498-1 Информационная технология. Взаимосвязь открытых систем. Базовая эталонная модель. Часть 1. Базовая модель

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 регистрация данных (data registration): Процесс преобразования различных наборов данных в одну систему координат.

3.2 событие (event): Все, что происходит или рассматривается как происходящее в одно мгновение или за определенный промежуток времени.

3.3 набор служб/поднабор служб (service set/service subset): Группа или подгруппа служб, обеспечивающих общие механизмы или средства для удовлетворения определенных требований пользователей или приложений.

     4 Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

CDE - сущность декларации возможностей (Capability Declaration Entity);

CIP - совместная обработка информации (Collaborative Information Processing);

CRSE - сущность спецификации требований связи (Communication Requirement Specification Entity);

CS - основная служба (Core Service);

CSPE - сущность планирования совместной стратегии (Collaborative Strategy Planning Entity);

ES - расширенная служба (Enhanced Service);

FAR - вероятность ложных тревог (False Alarming Rate);

FCR - требование к функциональным возможностям (Functional Capability Requirement);

GSR - обобщенное системное требование (Generalized System Requirement);

OSI/RM - взаимосвязь открытых систем/эталонная модель (Open Systems Interconnection/ Reference Model);

QoS - качество обслуживания (Quality of Service);

SAP - точка доступа к службе (Service Access Point).

     5 Общее описание

     5.1 Общие положения

Система из одной или более сенсорных сетей интегрирует процессы восприятия, передачи и обработки данных/информации и предоставления информации. На рисунке 1 представлено функциональное многоуровневое архитектурное представление системы сенсорных сетей.

Рисунок 1 - Многоуровневое представление системы сенсорных сетей

Уровень базовых функций реализует базовую функциональность, выполняемую на нижних уровнях эталонной модели взаимосвязи открытых систем (OSI/RM по ГОСТ Р ИСО/МЭК 7498-1), в том числе на физическом, канальном, сетевом и другом необязательном уровнях связи. Выше уровня базовых функций находятся уровень приложений и уровень служб. Уровень приложений предоставляет службы отдельным приложениям и/или пользователям и реализует такие функции, как публикация информации, индексирование, обработка информации и т.д. Уровень служб предоставляет общие универсальные службы для сущностей на прикладном уровне, в том числе службу локализации, службу синхронизации времени, службу защиты и др.

     5.2 Требования к интеллектуальным сенсорным сетям

Помимо обобщенных системных требований (GSR) и требований к функциональным возможностям (FCR) сенсорных сетей, к интеллектуальным сенсорным сетям предъявляются дополнительные требования. Интеллектуальные сенсорные сети должны решать задачи, связанные со сложностью окружающей среды внутри сети, с масштабированием сети на несколько порядков и динамическими требованиями приложений.

Самоадаптируемость к окружающей среде: интеллектуальная сенсорная сеть должна адаптироваться для получения требуемой производительности системы при изменении физических характеристик окружающей среды в области мониторинга. Например, интеллектуальная система защиты от вторжений должна иметь постоянные эксплуатационные показатели, такие как вероятность обнаружения и вероятность ложных тревог (FAR), при изменении условий окружающей среды сенсорной сети.

Поддержка динамических задач: интеллектуальная сенсорная сеть должна поддерживать динамические задачи, включая динамическое назначение задач, динамическое упорядочение задач по приоритетам, динамическое предоставление служб пользователям/потребителям информации и динамическую настройку качества обслуживания (QoS).

Автономное обслуживание системы: интеллектуальная сенсорная сеть должна автономно обслуживать функционал системы в случае масштабирования сети, мобильности узлов, появления новых узлов, выхода узлов и отказов узлов.

     5.3 Обзор совместной обработки информации (CIP)

Системы сенсорных сетей собирают исходные сенсорные данные из физического мира и извлекают из исходных данных информацию о свойствах, информацию для принятия решений и знания о физическом мире.

При интеграции с метаданными, такими как описание сенсорной информации, идентификация датчика и местоположение сенсорной информации, CIP обеспечивает эффективное управление ресурсами для динамического управления задачами. CIP является обязательным требованием к информационной службе на основе сенсорной сети, что позволяет работать с ограничениями энергообеспечения (например, аккумуляторов), вычислительных ресурсов, памяти и пропускной способности канала. CIP позволяет решать такие технические задачи, как динамические задачи, неопределенность измерений, мобильность узлов и адаптируемость к окружающей среде.

Целями CIP в сенсорных сетях являются повышение эффективности системы, улучшение качества обслуживания и обеспечение эксплуатационных показателей системы. CIP предоставляет эффективные механизмы, такие как объединение по большинству голосов, объединение шаблонов решений и статистические методы для обработки неполной и/или неточной информации. CIP также предоставляет протоколы для решения задач, связанных со сложностью окружающей среды внутри сети, с масштабированием сети на несколько порядков и динамическими требованиями приложений.

CIP может быть представлена с трех разных точек зрения. На рисунке 2 показана трехмерная концептуальная модель CIP.

Первая точка зрения рассматривает уровни обработки CIP. С этой точки зрения CIP может быть реализована на уровне данных, уровне функций и уровне решений.

Вторая точка зрения рассматривает сущности, задействованные в CIP, которые включают датчики, модули обработки, узлы, кластеры и подсети.

Рисунок 2 - Концептуальная модель CIP

Третья точка зрения рассматривает компоненты задач CIP. Компоненты задач зависят от конкретных сценариев применения сенсорных сетей. В системе защиты от вторжений компонентами задач являются обнаружение цели, классификация, локализация и отслеживание для служб безопасности. В системе медицинского контроля компоненты задач могут включать измерение артериального давления/температуры, проверку дыхания и анализ походки. На рисунке 2 показано, что для компонента задач CIP "отслеживание" для приложения 1 применяется обработка на уровне решений и на уровне свойств и используются сущности датчиков и модулей обработки.

Выбор и использование компонентов с трех точек зрения определяются реализациями прикладных задач или персонализированными службами сенсорных сетей.

     5.4 Функциональная модель CIP

На рисунке 3 показана функциональная модель CIP. CIP характеризуется тремя сущностями, а именно сущностью декларации возможностей (CDE), сущностью планирования совместной стратегии (CSPE) и сущностью спецификации требований связи (CRSE).

CDE декларирует возможности сенсорных узлов в сенсорной сети. Возможности включают в себя информацию об узле, такую как модальность датчика, конфигурация датчика, диапазон измерений, оставшийся срок службы по электропитанию, местоположение, оставшуюся емкость памяти, полосу пропускания связи и т.д., а также характеристики сенсорных данных, собранных сенсорным узлом. Характеристики сенсорных данных включают в себя отношение сигнал/шум (SNR), мощность сигнала, расчетное расстояние между целью (или целями) и сенсорными узлами, прогнозирование параметров состояния и т.д. Декларация возможностей сенсорного узла требует предварительного процесса оценивания возможностей.