M2m系統(tǒng)中的語義支持和管理的制作方法
【專利說明】M2M系統(tǒng)中的語義支持和管理
[0001] 相關申請案的交叉引用
[0002] 本申請案根據35U.S.C. § 119(e)要求2013年5月6日提交的第61/819,877號 美國臨時專利申請案的權益，該美國臨時專利申請案的內容全部以引用方式并入本文中。
【背景技術】
[0003] 部署在物理環(huán)境中的具有網絡功能的設備和傳感器的數目的迅速增加正改變通 信網絡。據預測，在未來十年內，數十億的設備將在各種領域（諸如，智能電網、智能住家、 電子健康、汽車、運輸、物流和環(huán)境監(jiān)測）中通過服務提供商生成用于許多應用和服務的無 數現(xiàn)實世界數據。通常在物聯(lián)網（Ι〇Τ)或機器對機器（M2M)通信的涵蓋性術語下描述使得 能夠將現(xiàn)實世界數據和服務集成到當前信息網絡技術中的相關技術和解決方案。由于設備 所產生的大量數據，需要標識和查詢此數據的有效方式。
[0004] 圖1圖示說明可由患者的醫(yī)院或康復中心使用緊湊型生物醫(yī)學無線傳感器微點 (mote)而提供的示例患者監(jiān)測應用，其中所述緊湊型生物醫(yī)學無線傳感器微點將致動器用 作聚合點。致動器將數據傳送到網絡。這些小型可穿戴資源受限設備是可被部署在患者上 以持續(xù)監(jiān)測生命體征（諸如，血壓和血流量、體核溫度、氧飽和、運動、心率、聽力和視力以 及其它）的M2M設備的示例。由M2M設備收集的各種類型的M2M數據可由患者的醫(yī)生、私 人教練（例如，來自24小時健身館）和/或救護車服務使用，如圖1所描繪。為了使得醫(yī) 生、私人教練和救護車服務能夠使用從那些M2M設備生成的數據，那些資源的語義也需要 可用。語義提供數據的描述性定義，以使得數據的格式和結構可被理解（即，語義提供數據 的含義）。
[0005] 然而，當前M2M系統(tǒng)（諸如，ETSI草案TS 102 690和TS 102 921所述的ETSI M2M 架構）未定義支持語義的機制（例如，ETSI M2M定義的容器資源內所存儲的數據不具有可 與其一起存儲的任何語義信息）。因此，設備和應用需要預先對所交換的容器的共同定義和 所含有的數據達成一致。這使得難以在當前M2M系統(tǒng)中跨越不同應用再用M2M數據。
[0006] 語義概念在語義web的領域中是眾所周知的，其中語義web是由被稱為萬維網聯(lián) 盟（W3C)的國際標準機構領導的合作運動。該標準提倡關于萬維網的通用數據格式。通過 鼓勵將語義內容包含在網頁中，語義web旨在將由非結構化文檔和半結構化文檔主導的當 前web轉換為"數據的web"。語義web堆棧構建在W3C的資源描述框架（RDF)上。
[0007] 圖2是圖示說明實施由ETSI在其TS 102 690中定義的ETSI M2M架構的通信系 統(tǒng)120的圖。注意，此圖用于輔助理解本公開，且被簡化以便于本文所公開的主題的描述。 如圖2所示，系統(tǒng)120可包括多個網絡域，諸如，網絡域122、網絡域130、網絡域135和網絡 域138。每一網絡域可包含網絡服務能力層（NSCL)，諸如，NSCL 126、NSCL 13UNSCL 136 和NSCL 139。每一 NSCL可與相應網絡應用介接，諸如，分別在網絡域122和網絡域130中 的網絡應用127和網絡應用132。
[0008] 如進一步示出的，網絡域（諸如，網絡域122)可還包括一個或更多個設備（諸如， 設備145,其例如可為用于圖1的患者監(jiān)測應用中的M2M設備中的一者）和一個或更多個網 關（諸如，網關140)。在3GPP用語中，設備和網關是UE的示例。如圖所示，設備145可運 行設備服務能力層（DSCL) 146,所述設備服務能力層（DSCL) 146在該架構所定義的mid參考 點上與NSCL 126通信。設備應用（DA) 147也可在設備145上運行，且其可在dla參考點上 與DSCL 146通信。類似地，網關140可實施網關服務能力層（GSCL) 141，所述網關服務能力 層（GSCL) 141在mid參考點上與NSCL 126通信。在網關140上運行的網關應用（GA) 142 可經由dla參考點而與GSCL 141通信。一般來說，dla參考點允許設備和網關應用與其相 應本地服務能力（即，分別在DSCL或GSCL處可用的服務能力）通信。mid參考點允許駐留 在M2M設備（例如，DSCL 146)或M2M網關（例如，GSCL 141)中的M2M SCL與網絡域中的 M2M服務能力（例如，NSCL 126)通信，且反之亦然。
[0009] 仍參照圖2,更詳細地說，NSCL 126可處于域122中，且與網絡應用（NA) 127 -起 被配置在M2M服務器平臺125上。NA 127和NSCL 126可經由參考點mla 128而通信。mla 參考點可允許ΝΑ訪問在M2M域中從NSCL獲得的M2M服務能力。
[0010] 通常，設備145、網關140和M2M服務器平臺125包括計算設備，諸如圖26C和圖 26D所說明且下文所描述的設備。NSCL、DSCL、GSCL、NA、GA和DA實體通常為實施為軟件的 形式、在基礎設備或平臺上執(zhí)行以在系統(tǒng)120中執(zhí)行其相應功能的邏輯實體。
[0011] 如圖2進一步示出，NSCL 131可與NA 132處于域130中。NA 132和NSCL 131 可經由mla參考點133而通信。在網絡域135中，還可存在NSCL 136,且在網絡域138中， 還可存在NSCL 139。mlm參考點123可為域間參考點，該域間參考點允許不同網絡域中的 M2M網絡節(jié)點，諸如，網絡域122中的NSCL 126、網絡域130中的NSCL 131、網絡域135中的 NSCL 136或網絡域138中的NSCL 139,以相互通信。在本文中，為了簡潔起見，術語"M2M 服務器"可用于指示服務能力服務器（SCS)、NSCL、應用服務器、NA或MTC服務器。此外，如 本文所論述的術語用戶設備（UE)可應用于GA、GSCL、DA或DSCL。如本文所論述的UE可被 視為移動站、固定或移動訂戶單元、傳呼機、蜂窩電話、個人數字助理（PDA)、智能電話、膝上 型計算機、上網本、個人計算機、無線傳感器或致動器、消費型電子產品等。如本文所論述的 機器對機器服務能力層實體可包含M2M服務器或UE。
[0012] 作為另外的【背景技術】，http://www. w3. org/TR/rdf-concepts/所描述的資源描述 框架（RDF)是用于在web中表示信息的框架。RDF本質上是數據模型。其基本構建塊是被 稱為語句的資源-特性-值三元體。RDF已用XML給出語法。
[0013] RDF包含資源、特性、值和語句的概念。資源可被視為對象或"事物"。資源可為作 者、書籍、出版社、場所、人、酒店、房間、搜索查詢等。資源具有統(tǒng)一資源標識符（URI)。URI 可為統(tǒng)一資源定位符（URL)、web地址或某一其它種類的唯一標識符。標識符未必實現(xiàn)對資 源的訪問。已針對web位置而定義URI方案，還針對如電話號碼、ISBN號和地理位置等不同 對象而定義URI方案。特性可被視為特殊種類的資源，且描述資源之間的關系，例如，"由… 所寫"、"年齡"、"標題"等。RDF中的特性還可通過URI和URL來標識。
[0014] 值可為資源或文字。文字是原子值（串）。舉例來說，具有"年齡"特性的資源可 具有文字值"20"。語句斷言資源的特性。語句是資源-特性-值三元體，由資源、特性和值 組成。RDF中的表達的基礎結構是各自由資源、特性和值組成的三元體的集合。每個三元體 表示由其鏈接的節(jié)點表示的事物之間的關系的語句。
[0015] RDF是與域無關的，其中未作出關于使用的特定域的假設。應該由用戶來用被稱為 RDF模式（RDFS)的模式語言定義其自身的術語。RDFS定義用于RDF數據模型中的詞匯。在 RDFS中，可定義詞匯，規(guī)定哪些屬性應用于哪些種類的對象以及它們可取什么值，且描述對 象之間的關系。
[0016] 由W3C定義的核心類是
[0017] 〇rdfs:Resource，所有資源的類
[0018] 〇rdfs:Class，所有類的類。屬于一類的個體的群組共享相同特性。
[0019] 〇rdfs:Literal，所有文字（串）的類
[0020] 〇rdfs:Property，所有特性的類。
[0021] 〇rdfs:Statement，所有具體化的語句的類
[0022] 由W3C定義的核心特性是
[0023] 〇rdf:type，其將資源與其類相關。該資源被聲明為此類的實例。
[0024] 〇rdf:subClassOf，其將類與其超類中的一者相關。類的實例是其超類的實例。
[0025] 〇rdf :subPropertyOf，將特性與其超特性中的一者相關。
[0026] 〇rdfs: domain，其規(guī)定特性P或三元體中的特性的規(guī)定主體的域。
[0027] 〇rdfs:range，其規(guī)定特性P的范圍?？稍诰哂兄^語P的三元體中顯現(xiàn)為值的那 些資源的類。
[0028] 將M2M系統(tǒng)以及RDF和RDFS的前文論述作為【背景技術】，本申請案是針對用于M2M 系統(tǒng)中的語義支持和管理的系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內容】

[0029] 在當前M2M系統(tǒng)中，M2M服務層缺乏語義感知能力，且因此，流經M2M服務層或存 儲在M2M服務層內的數據被視為不透明的信息。為了解決此缺點，本文提出語義節(jié)點的概 念。語義節(jié)點是可托管在網絡中的獨立服務器上或托管在網絡內的現(xiàn)有實體（諸如，M2M 網關、設備、服務器等）上的邏輯實體。語義節(jié)點存儲且管理語義相關資源。在一個實施例 中，語義相關資源可具有三種類型中的一者：類、關系和項。語義相關資源包括可用于描述 事物的語義信息（諸如，由M2M設備或應用生成的數據的含義或M2M設備或應用自身）的 信息。此歸類提供與語義web的當前技術的兼容性，且使得M2M系統(tǒng)能夠利用現(xiàn)有語義相 關資源。
[0030] 提供本
【發(fā)明內容】
來以簡化形式介紹下文在【具體實施方式】中進一步描述的一組選 擇。本
【發(fā)明內容】
不意在標識所要求保護的主題的關鍵特征或必要特征，也不意在用于限制 所要求保護的主題的范圍。此外，所要求保護的主題不局限于解決本公開的任何部分中所 述的任何或全部缺點的限制。
【附圖說明】
[0031] 可從結合附圖以舉例方式給出的下文描述獲得更詳細的理解，其中：
[0032] 圖1圖示說明患者監(jiān)測應用；
[0033] 圖2圖示說明ETSI M2M架構；
[0034] 圖3圖示說明具有語義節(jié)點的M2M架構；
[0035] 圖4圖示說明M2M語義節(jié)點架構；
[0036] 圖5A是圖示說明用于建立語義節(jié)點層級的方法的一個實施例的流程圖；
[0037] 圖5B更詳細地圖示說明圖5A中的步驟；
[0038] 圖6圖示說明語義節(jié)點注冊的消息流程；
[0039] 圖7圖示說明由子級發(fā)起的父級-子級關系更新；
[0040] 圖8圖示說明處理語義資源發(fā)現(xiàn)的流程圖；
[0041] 圖9圖示說明REST性語義節(jié)點操作的消息流程；
[0042] 圖10圖示說明語義相關資源發(fā)現(xiàn)、檢索和驗證處理的消息流程。
[0043] 圖11圖示說明可用同級/父級/子級語義節(jié)點所存儲和管理的語義相關資源更 新的語義節(jié)點的流程圖；
[0044] 圖12圖示說明具有相同語義的資源的分組的流程圖；
[0045] 圖13圖示說明語義相關資源推送；
[0046] 圖14圖示說明設備從一個區(qū)域網絡移動到另一區(qū)域網絡的情形；
[0047] 圖15圖示說明數據/語義相關資源移動的消息流程；
[0048] 圖16圖示說明具有獨立語義節(jié)點的ETSI M2M架構；
[0049] 圖17圖示說明語義節(jié)點資源結構；
[0050] 圖18圖示說明SS資源結構；
[0051] 圖19圖示說明具有集成語義節(jié)點的ETSI M2M架構；
[0052] 圖20圖示說明xSCL資源結構；
[0053] 圖21圖示說明〈sell〉上的語義相關資源結構；
[0054] 圖 22 圖不說明 contentlnstance 語義；
[0055] 圖23圖示說明資源和語義檢索的消息流程；
[0056] 圖24圖示說明具有獨立語義節(jié)點的3GPP MTC架構；
[0057] 圖25圖示說明具有獨立語義節(jié)點的3GPP MTC架構；
[0058] 圖26A是可實施一個或更多個所公開的實施例的示例機器對機器（M2M)或物聯(lián)網 (Ι〇Τ)通信系統(tǒng)的系統(tǒng)圖；
[0059] 圖26Β是可用于圖26Α所圖示說明的Μ2Μ/ΙοΤ通信系統(tǒng)內的示例架構的系統(tǒng)圖；
[0060] 圖26C是可用于圖26Α所圖示說明的通信系統(tǒng)內的示例Μ2Μ/Ι0Τ終端或網關設備 的系統(tǒng)圖；
[0061] 圖26D是可體現(xiàn)圖26Α的通信系統(tǒng)的方面的示例計算系統(tǒng)的框圖；以及
[0062] 圖27提供如本文所述的語義節(jié)點的使用的一個示例的說明。
【具體實施方式】
[0063] 在當前Μ2Μ系統(tǒng)中，Μ2Μ應用（托管在設備以及后端網絡服務器上）需要預先對 所交換的數據的共同定義達成一致。這主要是由于缺乏能夠代表應用來解析、解譯或處理 Μ2Μ數據的語義感知Μ2Μ服務層。在當前Μ2Μ系統(tǒng)中，Μ2Μ服務層缺乏語義感知能力，且因 此，流經Μ2Μ服務層或存儲在Μ2Μ服務層內的數據被視為不透明的信息。
[0064] 此語義感知的缺乏阻礙Μ2Μ服務層提供允許由Μ2Μ應用產生的數據被Μ2Μ服務層 有效地抽象化或虛擬化以使得數據即使在不同應用不具有對所述數據來源自的應用的任 何事先認識的情況下也可被不同應用發(fā)現(xiàn)、訪問、解譯和共享的服務。因而，被感測且被采 取動作的物理實體（例如，電器、人、汽車、建筑的房間等）可未被M2M服務層有效地虛擬化 /抽象化，且物理實體被視為環(huán)境所固有的且不與特定M2M應用相關的通用實體。
[0065] 為了克服此限制，在M2M系統(tǒng)中傳送的數據需要與語義信息關聯(lián)且集成，以使得 語義感知M2M服務層可具有與M2M應用相同的對數據的認識。在如此進行時，M2M服務層 可較好地促進跨越應用的數據的共享，且將增值語義感知服務提供到M2M應用（例如，數據 聚合、不同應用之間的數據共享等）。
[0066] 舉例來說，在圖1所圖示說明的患者監(jiān)測應用中，可有托管在監(jiān)測患者的生命體 征（例如，血壓、體溫、氧氣、心率等）的無線傳感器設備中的每一者上的獨立應用。同樣， 可有托管在可利用此信息（例如，患者的醫(yī)生、私人教練、家族成員、救護車護理人員等）的 網絡中的獨立應用。然而，在沒有來自無線傳感器設備中的每一者的M2M語義感知服務數 據的情況下，除非網絡應用具有對托管在無線傳感器設備上的應用和所述應用所產生的信 息的類型（例如，位置/地址、數據的單位、數據的上下文等）的事先認識，否則網絡應用可 難以發(fā)現(xiàn)、共享和理解來自該設備應用的信息。
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