KR102094041B1 - System having the Semantic Engine based on RDF Graph for Autonomous Interaction between IoT Devices in Real-Time - Google Patents

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KR102094041B1
KR102094041B1 KR1020180132515A KR20180132515A KR102094041B1 KR 102094041 B1 KR102094041 B1 KR 102094041B1 KR 1020180132515 A KR1020180132515 A KR 1020180132515A KR 20180132515 A KR20180132515 A KR 20180132515A KR 102094041 B1 KR102094041 B1 KR 102094041B1
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KR
South Korea
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iot
semantic
aggregator
rdf
rule
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Application number
KR1020180132515A
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Korean (ko)
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정광수
박지우
강성주
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광운대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed are a resource description framework (RDF) graph based semantic engine for autonomous interaction in real time between Internet of things (IoT) terminals and a method thereof. According to the present invention, a system having an RDF graph based semantic engine comprises: an IoT terminal having various sensors, light bulbs/LED lights, and a device; an aggregator having a web server and used as an IoT service platform based on oneM2M standards; a semantic IoT gateway in communication with the aggregator and used as a gateway between the IoT terminal and the server operating based on a semantic engine; and a user terminal connected to the semantic IoT gateway and having a web client.

Description

IoT 단말 간 실시간으로 자율적인 상호작용을 위한 RDF 그래프 기반의 Semantic 엔진을 구비한 시스템{System having the Semantic Engine based on RDF Graph for Autonomous Interaction between IoT Devices in Real-Time}System having the Semantic Engine based on RDF Graph for Autonomous Interaction between IoT Devices in Real-Time}

본 발명은 IoT 단말 간 실시간으로 자율적인 상호작용을 위한 RDF(Resource Description Framework) 그래프 기반의 Semantic 엔진을 구비한 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 oneM2M 표준에서 고유의 Resource URI를 사용하여 IoT 플랫폼 시스템 상에 등록되어 HTTP, MQTT, CoAP 등 IoT 표준 통신 프로토콜을 통해 접근이 가능하며, Resource URI는 oneM2M 표준 기반의 리소스의 URI를 의미하며, RDF(Resource Description Framework) 그래프 모델의 Device는 IoT 단말을 의미하며, Service는 IoT 단말에서 지원하는 서비스 기능을 제공하며, Device가 센서 또는 전구/LED 조명등 일 경우 Service는 센서의 전구/LED 조명등의 on/off, 색 변경, 밝기 변경에 대한 기능을 제공하며, 이를 Semantic 리소스로 표현하기 위해 IoT 표준인 oneM2M에 정의된 IoT 공통 서비스 요소에 대한 RDF 그래프 모델을 사용하며, IoT 표준에 정의된 공통 서비스 기능을 RDF 그래프(RDF Graph)로 모델링하여, IoT 단말과 단말이 가지는 서비스에 Semantic 어휘를 사용하여 IoT 단말과 기계에 적용되도록 의미(semantics)를 부여하며, IoT 플랫폼에서 정의된 규칙(rule)을 실행하여 서비스를 제공한다.The present invention relates to a system having a Semantic engine based on RDF (Resource Description Framework) graph for autonomous interaction between IoT terminals in real time, and more specifically, an IoT platform system using a unique Resource URI in oneM2M standard. It is registered on the web and can be accessed through IoT standard communication protocols such as HTTP, MQTT, CoAP, Resource URI means the URI of oneM2M standard-based resource, and Device in the RDF (Resource Description Framework) graph model means IoT terminal. Service provides service functions supported by the IoT terminal, and when the device is a sensor or light bulb / LED light, the service provides functions for on / off, color change, and brightness change of the light bulb / LED light of the sensor, To express this as a Semantic resource, the RDF graph model for IoT common service elements defined in the IoT standard oneM2M is used, and it is defined in the IoT standard. The modeled common service function is modeled as an RDF graph, giving semantics to be applied to IoT terminals and machines by using Semantic vocabulary for services possessed by IoT terminals and terminals, and rules defined in the IoT platform ( rule) to provide the service.

IoT(Internet of Things)는 IoT 디바이스를 사용하여 사물(Things)에 각종 센서/센서 네트워크, MCU, 액츄에이터와 모터, RFID 태그, 통신부를 통해 ICT 통신 기술을 사용하여 사물, 프로세스, 데이터를 유무선 통신망을 통해 IoT 게이트웨이를 통해 무선통신(Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, PLC, LTE/5G, 6LoWPAN)과 TCP/IP over Ethernet 프로토콜이 사용된다. The Internet of Things (IoT) uses IoT devices to connect various sensors / sensor networks, MCUs, actuators and motors, RFID tags, and ICT communication technologies through Things to connect objects, processes, and data to wired and wireless communication networks. Through IoT gateway, wireless communication (Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, PLC, LTE / 5G, 6LoWPAN) and TCP / IP over Ethernet protocols are used.

IoT 디바이스와 IoT gateway에 탑재되는 IoT 프로토콜 스택은 L2 Connectivity를 위해 IEEE 802151 Bluetooth(BLE), IEEE 80211 Wi-Fi, IEEE 802154 ZigBee, IEEE 19012 PLC, LTE/5G, 6LoWPAN, IEEE 8023 Ethernet 등의 물리 계층(Physical Layer); IPv6, TCP, UDP, ICMP, RTP, SCTP, QUIC 등의 Access Control, AAA, EAP, SSL/TLS IoT 네트워크 프로토콜을 제공하는 네트워크 계층(Network Layer); HTTP/HTTPS, CoAP, MQTT, XMPP, DDS, SIP, DNS, SSDP의 용용 계층의 IoT 서비스를 위한 서비스 플랫폼(service platform)을 포함한다.The IoT protocol stack mounted on the IoT device and the IoT gateway is a physical layer such as IEEE 802151 Bluetooth (BLE), IEEE 80211 Wi-Fi, IEEE 802154 ZigBee, IEEE 19012 PLC, LTE / 5G, 6LoWPAN, IEEE 8023 Ethernet for L2 Connectivity. (Physical Layer); A network layer that provides access control such as IPv6, TCP, UDP, ICMP, RTP, SCTP, QUIC, AAA, EAP, and SSL / TLS IoT network protocols; It includes a service platform for IoT services of the usage layer of HTTP / HTTPS, CoAP, MQTT, XMPP, DDS, SIP, DNS, SSDP.

IoT 응용 서비스는 스마트 디바이스를 사용하여 IoT 가전제품, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 팩토리, 스마트 팜, 스마트 헬스케어, 지능형 자동차, 소방/방재, 재난 관리 등 다양한 분야에 적용되고 있다.IoT application services are applied to various fields such as IoT home appliances, smart homes, smart buildings, smart factories, smart farms, smart healthcare, intelligent vehicles, fire / disaster prevention, and disaster management using smart devices.

IoT 디바이스(BLE node, Wi-Fi node, ZigBee node 등)는 IoT Gateway(agent) - router - Application server - client 구조로 통신된다.IoT devices (BLE node, Wi-Fi node, ZigBee node, etc.) are communicated by IoT Gateway (agent)-router-Application server-client structure.

IoT 전용망 LoRa network 구조는 LoRa 디바이스(LoRa RF를 사용하는 IoT 디바이스) - LoRa 기지국(상향링크/하향링크 자원 할당과 데이터 송수신) - LoRa 네트워크 서버(가입자/세션 관리) - ThingPlug(IoT 플랫폼) - Application server - client 구조로 통신된다.IoT dedicated network LoRa network structure is LoRa device (IoT device using LoRa RF)-LoRa base station (uplink / downlink resource allocation and data transmission / reception)-LoRa network server (subscriber / session management)-ThingPlug (IoT platform)-Application server-communicated in a client structure.

NB-IoT(NarrowBand Internet of Things) 단말을 사용하는 경우, NB-IoT 단말 -LTE 기지국- LTE 교환기- IoT플랫폼 - Application server - client 구조로 통신된다.When using a NB-IoT (NarrowBand Internet of Things) terminal, the NB-IoT terminal-a LTE base station-an LTE exchange-an IoT platform-an application server-a client structure is communicated.

IoT 네트워크 보안은 IPSO(Internet Protocol Smart Objects), OneM2M 등에서 IoT 기기제어 및 사물 인터넷 보안관리 표준 규격이 검토되고 있으며, IoT 연결성 플랫폼 인 앱(App) 단위의 기본적인 인증 암호 기능을 제공한다. For IoT network security, standards for IoT device control and Internet of Things security management are being reviewed in Internet Protocol Smart Objects (IPSO), OneM2M, etc., and provide basic authentication encryption functions in the unit of IoT connectivity platform, App.

OneM2M은 사물통신, IoT 기술을 위한 요구사항, 아키텍처, API 사양, 보안 솔루션, 상호 운용성을 제공하는 글로벌 IoT 분야 민간 표준 단체로써, 스마트 시티, 스마트 카, 홈 오토메이션, 스마트 그리드를 위한 스마트 미터 등 주변의 사물(things)을 인터넷에 연결하여 사물지능통신(M2M) 표준화를 추진하고 있다. OneM2M is a private standard organization in the global IoT field that provides requirements for IoT, IoT technology, architecture, API specifications, security solutions, and interoperability, and smart cities, smart cars, home automation, and smart meters for smart grids. It is promoting the standardization of M2M by connecting things to the Internet.

oneM2M은 사물 지능 통신(M2M) 분야 글로벌 표준화 협력 단체로써, 미국 통신정보표준협회(ATIS)와 통신산업협회(TIA), 유럽전기통신협회(ETSI), 한국정보통신기술협회(TTA), 일본 전파산업협회(ARIB), 중국통신표준협회(CCSA)가 참여하며, 많은 기업과 연구 기관, 대학 등이 참여하고 있다. 협력체는 공통 M2M 서비스 플랫폼 표준 개발을 위한 사용 예(Use Case) 및 요구 사항, 단 대 단(End-to-End) M2M 아키텍처 및 서비스 계층과 플랫폼 표준, M2M 단말·모듈 측면의 공통 사용 예 및 인터페이스, API(Application Programming Interface) 등의 업무를 추진한다.oneM2M is a global standardization cooperation group in the field of intelligent communications (M2M), the American Telecommunications Information Standards Association (ATIS), the Telecommunications Industry Association (TIA), the European Telecommunications Association (ETSI), the Korea Telecommunications Technology Association (TTA), and Japan Radio Industry associations (ARIB) and China Communication Standards Association (CCSA) participate, and many companies, research institutes, and universities participate. Partners use cases and requirements for development of common M2M service platform standards, end-to-end M2M architecture and service layer and platform standards, common use examples and interfaces in terms of M2M terminals and modules , API (Application Programming Interface).

oneM2M은 현재 200개 이상의 참여 파트너들과 회원사들이 있으며, AT&T, 알카텔-루슨트, 도이체 텔레콤, IBM, 시스코 시스템즈, BT 그룹, 어도비, 에릭슨, 시에라 와이어리스, 인터디지털, 인텔, 삼성그룹, LG유플러스, 텔레포니카가 참여하고 있다. oneM2M currently has more than 200 participating partners and members, AT & T, Alcatel-Lucent, Deutsche Telecom, IBM, Cisco Systems, BT Group, Adobe, Ericsson, Sierra Wireless, Interdigital, Intel, Samsung Group, LG U +, Telephonica is participating.

이와 관련된 선행기술1로써, 특허 공개번호 10-2017-0093680에서는 3GPP LTE/LTE-Advanced 시스템에서 LTE NB-IoT(NarrowBand Internet of Things) 단말의 상향링크 신호 전송을 위한 자원 유닛 구성 방법이 공개되어 있으며, 협대역을 사용하여 데이터를 송수신하는 NB IoT 단말의 HARQ ACK/NACK을 전송하기 위한 전송 자원을 설정하는 기술이 공지되어 있다. 특히, 실시예는 NarrowBand IoT 단말이 상향링크 신호를 전송하는 방법에 있어서, 기지국으로부터 하향링크 데이터를 수신하는 단계와 하향링크 데이터에 대한 HARQ ACK/NACK 피드백 정보를 생성하는 단계 및 HARQ ACK/NACK 피드백 정보를 Narrowband Physical Uplink Shared Channel(NPUSCH)을 통해서 기지국으로 전송하는 단계를 포함하며, NPUSCH는 M 개의 서브 캐리어 와 K 개의 슬롯(slot)으로 구성되는 자원 유닛으로 매핑되는 방법 및 장치를 제공한다.As related prior art 1, Patent Publication No. 10-2017-0093680 discloses a resource unit configuration method for uplink signal transmission of an LTE NB-IoT (NarrowBand Internet of Things) terminal in a 3GPP LTE / LTE-Advanced system. , A technique for setting a transmission resource for transmitting HARQ ACK / NACK of an NB IoT terminal that transmits and receives data using a narrow band is known. Particularly, an embodiment is a method for a NarrowBand IoT terminal to transmit an uplink signal, receiving downlink data from a base station, generating HARQ ACK / NACK feedback information for downlink data, and HARQ ACK / NACK feedback. And transmitting information to a base station through a Narrowband Physical Uplink Shared Channel (NPUSCH), and the NPUSCH provides a method and apparatus mapped to a resource unit composed of M subcarriers and K slots.

이와 관련된 선행기술2로써, 특허 공개번호 10-2017-0107878에서는 "NB-IoT 단말의 상향링크 데이터 전송 방법 및 그 장치"이 공개되어 있으며, 3GPP LTE/LTE-Advanced 시스템에서 NB IoT(NarrowBand Internet of Things) 단말의 상향링크 데이터 송수신 기술에 관한 것이다. 구체적으로, 협대역을 사용하여 데이터를 송수신하는 NB IoT 단말의 상향링크 데이터 채널의 자원을 할당하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 일 실시예는 NarrowBand Internet of things(NB IoT) 단말이 상향링크 데이터를 전송하는 방법에 있어서, 기지국으로부터 서브캐리어 지시 필드를 포함하는 하향링크 제어정보(Downlink Control Information, DCI)를 수신하는 단계와 서브캐리어 지시 필드 및 NB IoT 단말에 설정되는 서브캐리어 스페이싱 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상향링크 데이터 채널의 무선자원을 설정하는 단계 및 상향링크 데이터 채널의 무선자원을 이용하여 상향링크 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 방법 및 장치를 제공한다.As related prior art 2, in Patent Publication No. 10-2017-0107878, "NB-IoT terminal uplink data transmission method and apparatus thereof" is disclosed, and NB IoT (NarrowBand Internet of Internet) in 3GPP LTE / LTE-Advanced system Things) It relates to an uplink data transmission and reception technology of the terminal. Specifically, it relates to a method and apparatus for allocating resources of an uplink data channel of an NB IoT terminal that transmits and receives data using a narrow band. One embodiment is a method for a NarrowBand Internet of things (NB IoT) terminal to transmit uplink data, receiving and receiving downlink control information (DCI) including a subcarrier indication field from a base station. Setting a radio resource of the uplink data channel based on at least one of the carrier indication field and the subcarrier spacing information set in the NB IoT terminal, and transmitting the uplink data using the radio resource of the uplink data channel. It provides a method and apparatus comprising.

그러나, 기존의 IoT 서비스 플랫폼은 W3C에서 정의한 Semantic 질의어 SPARQL(SPARQL Protocol and RDF Query Language)를 통해 IoT 단말과 기계가 이해할 수 있도록 의미가 부여된 Semantic 리소스로 표현하au, Semantic 리소스로 표현하기 위해 IoT 표준인 oneM2M에 정의된 IoT 공통 서비스 요소에 대한 RDF 그래프 모델을 사용하여 IoT 서비스 플랫폼의 자율적인 상호작용을 제공하지 않았다. However, the existing IoT service platform is expressed as a Semantic resource that is given meaning for IoT terminals and machines to understand through the Semantic query language SPARQL (SPARQL Protocol and RDF Query Language) defined by W3C. The RDF graph model for IoT common service elements defined in the standard oneM2M was not used to provide autonomous interaction of the IoT service platform.

특허 공개번호 10-2017-0093680 (공개일자 2017년 08월 16일), "NB-IoT 단말의 상향링크 신호 전송을 위한 자원 유닛 구성 방법 및 장치", 주식회사 케이티Patent Publication No. 10-2017-0093680 (published on August 16, 2017), "Method and apparatus for configuring resource unit for uplink signal transmission of NB-IoT terminal", Katie Co., Ltd. 특허 공개번호 10-2017-0107878 (공개일자 2017년 09월 26일), "NB-IoT 단말의 상향링크 데이터 전송 방법 및 그 장치", 주식회사 케이티Patent Publication No. 10-2017-0107878 (published on September 26, 2017), "Method and Device for Uplink Data Transmission of NB-IoT Terminal", Katie Co., Ltd.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 oneM2M 표준에서 고유의 Resource URI를 사용하여 IoT 플랫폼 시스템 상에 등록되어 HTTP, MQTT, CoAP 등 IoT 표준 통신 프로토콜을 통해 접근이 가능하며, Resource URI는 oneM2M 표준 기반의 리소스의 URI를 의미하며, RDF(Resource Description Framework) 그래프 모델의 Device는 IoT 단말을 의미하며, Service는 IoT 단말에서 지원하는 서비스 기능을 제공하며, Device가 센서 또는 전구/LED 조명등 일 경우 Service는 센서의 전구/LED 조명등의 on/off, 색 변경, 밝기 변경에 대한 기능을 제공하며, 이를 Semantic 리소스로 표현하기 위해 IoT 표준인 oneM2M에 정의된 IoT 공통 서비스 요소에 대한 RDF 그래프 모델을 사용하며, IoT 표준에 정의된 공통 서비스 기능을 RDF 그래프(RDF Graph)로 모델링하여, IoT 단말과 단말이 가지는 서비스에 Semantic 어휘를 사용하여 IoT 단말과 기계에 적용되는 의미(semantics)를 부여하며, IoT 플랫폼에서 정의된 규칙(rule)을 실행하여 서비스를 제공하는 IoT 단말간 자율적인 상호작용을 위한 RDF(Resource Description Framework) 그래프 기반의 Semantic 엔진을 구비한 시스템 및 방법을 제공한다. The object of the present invention for solving the above problem is to register on the IoT platform system using a unique Resource URI in the oneM2M standard and access it through IoT standard communication protocols such as HTTP, MQTT, and CoAP, and the Resource URI is oneM2M standard The URI of the resource based on the resource, the device of the RDF (Resource Description Framework) graph model means the IoT terminal, and the service provides the service function supported by the IoT terminal, and the service when the device is a sensor or a light bulb / LED light Provides functions for on / off, color change, and brightness change of the bulb / LED light of the sensor, and uses the RDF graph model for IoT common service elements defined in the IoT standard oneM2M to express this as a Semantic resource. , Model common service function defined in IoT standard as RDF graph, and use Semantic vocabulary for IoT terminal and service possessed by I Semantic based on RDF (Resource Description Framework) graph for autonomous interaction between IoT terminals that provide services by granting semantics applied to oT terminals and machines and executing rules defined in the IoT platform Provided is a system and method having an engine.

IoT 시스템에서 발생하는 모든 데이터를 W3C에서 정의한 RDF를 사용하여 RDF Triple을 구성하고, W3C에서 정의한 Semantic 질의어 SPARQL(SPARQL Protocol and RDF Query Language)를 통해 IoT 단말과 기계에 사용되도록 의미가 부여된 Semantic 리소스로 표현하여 IoT 서비스 플랫폼의 자율적인 상호작용을 제공하며, 기존 Semantic이 도입된 IoT 플랫폼에 비해 실행시간이 빠른 서비스 제공하는, IoT 단말 간 실시간으로 자율적인 상호작용을 위한 RDF 그래프 기반의 Semantic 엔진 및 방법을 제공한다. A Semantic resource that is given meaning to be used for IoT terminals and machines through RDF Triple, which uses all the data generated in the IoT system, using RDF defined in W3C, and the Semantic query language SPARQL (SPARQL Protocol and RDF Query Language) defined in W3C. Expressed as to provide the autonomous interaction of the IoT service platform, and provides a service with faster execution time than the IoT platform where the existing Semantic was introduced, the RDF graph-based Semantic engine for autonomous interaction between IoT terminals and Provides a method.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, IoT 단말 간 실시간으로 자율적인 상호작용을 위한 RDF 그래프 기반의 Semantic 엔진을 구비한 시스템은, 각종 센서와 조명등, 디바이스를 구비하는 IoT 단말; 웹서버를 구비하며, oneM2M 표준 기반의 IoT 서비스 플랫폼으로 사용되는 Aggregator; 상기 Aggregator와 통신되며, 시맨틱 엔진을 기반으로 동작하는 상기 IoT 단말과 서버 사이의 게이트웨이로 사용되는 시맨틱 IoT 게이트웨이; 및 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이와 연결되며, 웹 클라이언트를 구비하는 사용자 단말을 포함하며, To achieve the object of the present invention, a system equipped with an RDF graph-based Semantic engine for autonomous interaction in real time between IoT terminals includes: an IoT terminal having various sensors, lights, and devices; Aggregator having a web server and used as an IoT service platform based on oneM2M standard; A semantic IoT gateway communicated with the aggregator and used as a gateway between the IoT terminal and a server operating based on a semantic engine; And a user terminal connected to the semantic IoT gateway and having a web client,

상기 Aggregator는, oneM2M 표준 기반의 IoT 서비스 플랫폼으로써, 유무선 인터넷을 연결하는 웹 서버; oneM2M 표준 리소스를 저장하는 oneM2M DataBase 모듈; 상기 Aggregator에서 리소스 생성, 삭제, 변경에 대해 모니터링을 하여 사용자 단말로 알려주는 Resource Monitoring 모듈; 및 서로 다른 IoT 플랫폼의 통합 API를 관리하며, 상기 Aggregator에서 요청 메시지를 분석한 뒤 해당 플랫폼의 API를 호출하여 직접 IoT 디바이스에 대한 제어 명령을 전송하는 Interworking Interface 모듈을 포함하고,
상기 사용자 단말의 웹 클라이언트는 사용자에게 웹을 통해 IoT 서비스 플랫폼에 등록된 IoT 단말 및 서비스에 대한 정보를 제공하며, Semantic Exposing에서 제공한 RDF 그래프를 시각화하여 보여주는 Resource Viewer; 사용자의 요구에 맞는 규칙을 생성 및 삭제에 대해 Semantic IoT Gateway로 요청하여 자율적인 인터랙션 수행 규칙을 동적으로 구성하는 Rule Customizing 모듈; 및 상기 Semantic IoT Gateway와 상기 Aggregator를 통해 상기 IoT 단말로 디바이스 제어 명령을 송신하고 그 응답을 출력하는 Device Control 모듈을 포함한다.
The Aggregator is a oneM2M standard based IoT service platform, a web server connecting a wired or wireless Internet; oneM2M DataBase module for storing oneM2M standard resources; A resource monitoring module that monitors the creation, deletion, and change of resources in the aggregator and informs the user terminal; And an interworking interface module that manages integrated APIs of different IoT platforms, analyzes the request message from the aggregator, and then calls the API of the corresponding platform to directly transmit control commands for IoT devices,
The web client of the user terminal provides a user with information about IoT terminals and services registered in the IoT service platform through the web, and visually shows an RDF graph provided by Semantic Exposing and shows it; A rule customizing module that dynamically configures rules for autonomous interaction by requesting to the Semantic IoT Gateway for creation and deletion of rules that meet user needs; And a device control module that transmits a device control command to the IoT terminal through the Semantic IoT Gateway and the aggregator and outputs a response.

상기 시맨틱 IoT 게이트웨이는, 상기 Aggregator에 등록된 oneM2M 리소스를 그래프 모델을 기반으로 RDF 트리플로 구성하는 Semantic Monitoring & Modeling 모듈; 생성된 RDF 그래프를 저장하는 시맨틱 데이터베이스(Semantic Database); 상기 RDF 그래프를 사용자에게 제공하는 Semantic Exposing 모듈; Semantic 리소스로 표현하기 위해 IoT 표준인 oneM2M에 정의된 IoT 서비스 요소에 대한 RDF 그래프 모델의 규칙에 대한 Command를 생성하고, 생성된 규칙의 Input DataPoint에 대한 조건 검사를 수행하여 규칙 수행 결정을 담당하는 Rule Making & Matching 모듈; 및 상기 RDF 그래프를 oneM2M 표준으로 변환하여 실질적으로 디바이스 제어를 담당하는 Aggregator에서 작업을 수행할 수 있도록 하는 oneM2M Translation 모듈을 포함한다. The semantic IoT gateway includes: a Semantic Monitoring & Modeling module that configures oneM2M resources registered in the Aggregator into RDF triples based on a graph model; Semantic Database (Semantic Database) for storing the generated RDF graph; A Semantic Exposing module providing the RDF graph to a user; To express as a Semantic resource, create a command for the rule of the RDF graph model for the IoT service element defined in the IoT standard oneM2M, and perform a condition check on the Input DataPoint of the generated rule to take responsibility for rule execution decision Making & Matching module; And a oneM2M Translation module that converts the RDF graph into a oneM2M standard so that an aggregator in charge of device control can perform operations.

삭제delete

상기 시맨틱 IoT 게이트웨이에서 각 모듈을 통해 상기 IoT 단말의 디바이스(Device) 및 서비스(Service)에 대한 정보가 Semantic 데이터로 등록/삭제 및 업데이트 되는 과정과, 사용자 기반의 규칙 생성/삭제 및 규칙 수행의 과정이 이루어진다. The process of registering / deleting and updating information on the device and service of the IoT terminal as Semantic data through each module in the semantic IoT gateway, and the process of creating / deleting user-based rules and performing rules This is done.

상기 시맨틱 IoT 게이트웨이는 oneM2M 표준 기반의 플랫폼에 등록된 IoT 단말에 대한 정보를 Aggregator로 요청하여 RDF Triple로 구성하며,The semantic IoT gateway is configured as RDF Triple by requesting information on the IoT terminal registered on the platform based on oneM2M standard to the aggregator,

이 후, 새롭게 등록된 IoT 단말에 대해 상기 Aggregator는 Resource Monitoring을 통해 시맨틴 IoT 게이트웨이로 전달하여 실시간으로 Semantic Monitoring & Modeling 모듈에서 RDF Triple를 구성하며, 상기 RDF Triple은 상기 Semantic Database에 저장되며, 상기 Semantic Exposing 모듈로부터 상기 사용자 단말의 웹 클라이언트로 전달되며, 상기 사용자 단말의 웹 클라이언트로 받은 RDF Triple로 IoT 단말과 단말의 서비스에 대한 정보를 수신받으며, Thereafter, for the newly registered IoT terminal, the aggregator is delivered to the semantin IoT gateway through Resource Monitoring to configure RDF Triple in the Semantic Monitoring & Modeling module in real time, and the RDF Triple is stored in the Semantic Database, and the It is delivered to the web client of the user terminal from the Semantic Exposing module, and receives information about the service of the IoT terminal and the terminal through RDF Triple received by the web client of the user terminal,

상기 웹 클라이언트의 Rule Customizing 모듈을 통해 시맨틱 IoT 게이트웨이에서 수행할 IoT 단말 간 규칙을 생성하며, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이가 규칙 생성 요청을 받으면, Rule Making 모듈에서 규칙(rule)을 생성하여 Rule List를 제공하고,Through the rule customizing module of the web client, a rule between IoT terminals to be performed in the semantic IoT gateway is generated, and when the semantic IoT gateway receives a request to create a rule, the rule making module generates a rule to provide a rule list ,

IoT 단말의 서비스 상태 값이 바뀌면, 상기 Aggregator를 통해 보고받은 정보에 대해 Rule Matching 모듈에서 Semantic Query(코드 1)를 통해 규칙(rule)을 찾고, 바뀐 상태 값에 대한 조건 검사 후 규칙을 수행 여부를 판단하며, 동시에 RDF Triple을 갱신하여 상기 웹 클라이언트로 전달한다. When the service status value of the IoT terminal changes, find the rule through the Semantic Query (Code 1) in the Rule Matching module for the information reported through the aggregator, check the condition for the changed status value, and perform the rule At the same time, it updates RDF Triple and delivers it to the web client.

상기 oneM2M 표준에서 고유의 Resource URI를 사용하여 IoT 플랫폼 시스템 상에 등록되어 HTTP, MQTT, CoAP의 IoT 표준 통신 프로토콜을 통해 접근이 가능하며, Resource URI는 oneM2M 표준 기반의 리소스의 URI를 의미하며, RDF(Resource Description Framework) 그래프 모델의 Device는 IoT 단말을 의미하며, Service는 IoT 단말에서 지원하는 서비스 기능을 제공하며, 상기 Device가 센서 또는 전구/LED 조명등 일 경우 상기 Service는 센서의 전구/LED 조명등의 on/off, 색 변경, 밝기 변경에 대한 기능을 제공하며, 이를 Semantic 리소스로 표현하기 위해 IoT 표준인 oneM2M에 정의된 IoT 공통 서비스 요소에 대한 RDF 그래프 모델을 사용하며, IoT 표준에 정의된 공통 서비스 기능을 RDF 그래프(RDF Graph)로 모델링하여, IoT 단말과 단말이 가지는 서비스에 Semantic 어휘를 사용하여 IoT 단말과 기계에 적용되도록 의미를 부여하며, IoT 플랫폼에서 정의된 규칙(rule)을 실행하여 서비스를 제공한다. Registered on the IoT platform system using a unique Resource URI in the oneM2M standard and accessible through the IoT standard communication protocol of HTTP, MQTT, and CoAP, and the Resource URI means the URI of a resource based on the oneM2M standard, and RDF (Resource Description Framework) The device of the graph model means an IoT terminal, and the service provides a service function supported by the IoT terminal, and when the device is a sensor or a light bulb / LED light, the service is a sensor light bulb / LED light It provides functions for on / off, color change, and brightness change, and uses RDF graph model for IoT common service elements defined in IoT standard oneM2M to express them as Semantic resources, and common services defined in IoT standard By modeling the function as an RDF graph, it is intended to be applied to IoT terminals and machines by using Semantic vocabulary for services provided by IoT terminals and terminals. Granted, and by running the rule (rule) defined in the IoT platform to provide services.

상기 RDF 그래프의 생성/삭제 및 업데이트 과정은 The process of creating / deleting and updating the RDF graph

상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로부터 상기 Aggregator로 Resource retrieving을 전송하면, 상기 Aggregator로부터 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로 Provide resource를 전송하며, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이는 RDF 그래프를 생성하는, RDF 그래프 생성 과정; When the resource retrieving is transmitted from the semantic IoT gateway to the aggregator, a provide resource is transmitted from the aggregator to the semantic IoT gateway, and the semantic IoT gateway generates an RDF graph, an RDF graph generation process;

상기 RDF 그래프 생성 후, 특정 디바이스와 센서를 구비하는 IoT 단말로부터 상기 Aggregator로 Device (Sensor) connected/disconnected를 전송하며, 상기 Aggregator로부터 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로 Device (Sensor) connected/disconnected를 위한 Event reporting을 전송하며, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이는 RDF graph creation/deletion을 실행하고, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로부터 사용자 단말의 웹 클라이언트로 RDF graph esposing을 전송하여 RDF 그래프를 삭제하는, RDF 그래프 삭제 과정; 및 After generating the RDF graph, Device (Sensor) connected / disconnected is transmitted from the IoT terminal equipped with a specific device and sensor to the Aggregator, and Event reporting for Device (Sensor) connected / disconnected from the Aggregator to the Semantic IoT Gateway. Transmitting, the semantic IoT gateway executes RDF graph creation / deletion, and transmits RDF graph esposing from the semantic IoT gateway to the web client of the user terminal to delete the RDF graph; And

상기 IoT 단말로부터 상기 Aggregator로 State (Value) update를 전송하면, 상기 Aggregator로부터 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로 State (Value) update를 위한 Event reporting을 전송하며, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이는 RDF garph updating하며, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로부터 상기 사용자 단말의 웹 클라이언트로 RDF graph exposing을 전송하는 RDF 그래프 업데이트 과정을 포함한다. When a state (value) update is transmitted from the IoT terminal to the aggregator, event reporting for state (value) update is transmitted from the aggregator to the semantic IoT gateway, and the semantic IoT gateway updates the RDF garph, and the semantic IoT And an RDF graph update process of transmitting RDF graph exposing from the gateway to the web client of the user terminal.

사용자 기반 규칙 생성/삭제(rule creation/deletion) 과정에서: In the process of creating / deleting user-based rules:

상기 사용자 단말의 상기 웹 클라이언트로부터 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로 Request Rule creation/deletion을 수신받으면, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이는 Rule creation/deletion을 수행하고, 시맨틱 IoT 게이트웨이로부터 사용자 단말의 웹 클라이언트로 RDF graph exposing을 전송하며,Upon receiving a Request Rule creation / deletion from the web client of the user terminal to the semantic IoT gateway, the semantic IoT gateway performs rule creation / deletion and transmits RDF graph exposing from the semantic IoT gateway to the web client of the user terminal. And

규칙 수행 과정에서: 센서와 디바이스를 구비하는 상기 IoT 단말로부터 State(Value) update를 Aggregator로 수신하면, 상기 Aggregator로부터 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로 Event reporting을 전송하며, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이는 RDF graph updating & Rule matching이 이루어지며, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로부터 상기 Aggregator로 request message를 전송하며, 상기 Aggregator는 상기 IoT 단말로 Actuator control을 전송한다. In the process of performing a rule: When a state (value) update is received from the IoT terminal equipped with a sensor and a device as an aggregator, event reporting is transmitted from the aggregator to the semantic IoT gateway, and the semantic IoT gateway is RDF graph updating & Rule Matching is performed, and a request message is transmitted from the semantic IoT gateway to the aggregator, and the aggregator transmits an actuator control to the IoT terminal.

본 발명의 IoT 단말 간 실시간으로 자율적인 상호작용을 위한 RDF 그래프 기반의 Semantic 엔진을 구비한 시스템은 수많은 센서 및 디바이스를 사용하는 IoT 단말과 산업 시스템 및 IoT 스마트 홈 시스템에서, Semantic 엔진을 사용함으로써 서로 다른 데이터 형식을 사용하는 이기종 플랫폼들의 환경 구축 및 유지 보수에 시간과 비용을 절감할 수 있다.The system equipped with a Semantic engine based on RDF graph for autonomous interaction in real time between IoT terminals of the present invention is used by using the Semantic engine in IoT terminals and industrial systems and IoT smart home systems using numerous sensors and devices. Save time and money on building and maintaining environments for heterogeneous platforms using different data formats.

또한, IoT 단말과 기계에 상용되도록 명시적인 Semantic 어휘를 통해 데이터에 의미를 부여함으로써 사용자는 여러 단말 간 상호작용 규칙(rule)을 설정하여 자율적인 시스템 설정이 가능하며, 상기 Semantic IoT Gateway와 상기 Aggregator를 통해 상기 IoT 단말로 디바이스 제어 명령을 송신하고 그 응답을 출력할 수 있게 되었다.In addition, by giving meaning to data through explicit Semantic vocabulary to be used for IoT terminals and machines, users can set up interaction rules between multiple terminals to set up autonomous systems, and the Semantic IoT Gateway and the Aggregator Through this, it is possible to transmit a device control command to the IoT terminal and output the response.

기존의 Semantic IoT 시스템은 리소스(resource) 간 관계가 명시적으로 정의된 온톨로지(ontology)를 사용하여 모든 리소스에 대해 매핑을 수행하여 오버헤드가 크지만, The existing Semantic IoT system performs mapping on all resources using ontology in which the relationship between resources is explicitly defined, but the overhead is large.

본 발명의 Semantic 엔진은 Device와 Service의 관계를 명시적으로 정의하지 않고 코드의 Semantic Query를 통한 리소스 매핑을 선택적으로 수행하여 오버헤드를 줄이게 되었다.The Semantic engine of the present invention reduces overhead by selectively performing resource mapping through Semantic Query of code without explicitly defining the relationship between Device and Service.

도 1은 Semantic 리소스로 표현하기 위해 IoT 표준인 oneM2M에 정의된 IoT 공통 서비스 요소에 대한 RDF 그래프 모델을 보인 도면이다.
도 2는 Semantic 엔진 기반의 게이트웨이를 사용한 IoT 서비스 프레임워크를 보인 도면이다.
도 3은 RDF 그래프 생성/삭제 및 업데이트를 보인 도면이다.
도 4는 사용자 기반 규칙 생성/삭제 및 규칙 수행을 보인 도면이다.
도 5는 기존 온톨로지 방식과의 Semantic 기능 실행 시간 실험 결과를 보인 그래프이다.
1 is a diagram showing an RDF graph model for IoT common service elements defined in oneM2M, an IoT standard, to represent Semantic resources.
2 is a view showing an IoT service framework using a Semantic engine-based gateway.
3 is a view showing the RDF graph creation / deletion and update.
4 is a diagram illustrating user-based rule creation / deletion and rule execution.
5 is a graph showing the results of Semantic function execution time experiments with the existing ontology method.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail the configuration and operation of the invention.

본 발명의 IoT 단말 간 실시간으로 자율적인 상호작용을 위한 RDF 그래프 기반의 Semantic 엔진 및 방법은 oneM2M 표준에서 고유의 Resource URI를 사용하여 IoT 플랫폼 시스템 상에 등록되어 HTTP, MQTT(Message Queueing Telemetry Transport), CoAP(Constrained Application Protocol) 등 IoT 표준 통신 프로토콜을 통해 접근이 가능하며, Resource URI는 oneM2M 표준 기반의 리소스의 URI를 의미하며, RDF(Resource Description Framework) 그래프 모델의 Device는 IoT 단말을 의미하며, Service는 IoT 단말에서 지원하는 서비스 기능을 제공하며, Device가 센서 또는 전구/LED 조명등 일 경우 Service는 센서의 전구/LED 조명등의 on/off, 색 변경, 밝기 변경에 대한 기능을 제공하며, 이를 Semantic 리소스로 표현하기 위해 IoT 표준인 oneM2M에 정의된 IoT 공통 서비스 요소에 대한 RDF 그래프 모델을 사용하며, IoT 표준에 정의된 공통 서비스 기능을 RDF 그래프(RDF Graph)로 모델링하여, IoT 단말과 단말이 가지는 서비스에 Semantic 어휘를 사용하여 IoT 단말과 기계에 적용되도록 의미(semantics)를 부여하며, IoT 플랫폼에서 정의된 규칙(rule)을 실행하여 서비스를 제공하는 IoT 단말간 자율적인 상호작용을 위한 RDF(Resource Description Framework) 그래프 기반의 Semantic 엔진 및 방법을 제공한다. The Semantic engine and method based on RDF graph for autonomous interaction in real time between IoT terminals of the present invention are registered on the IoT platform system using a unique Resource URI in oneM2M standard, HTTP, Message Queuing Telemetry Transport (MQTT), It can be accessed through IoT standard communication protocols such as CoAP (Constrained Application Protocol), Resource URI means the URI of oneM2M standard-based resource, and Device in the RDF (Resource Description Framework) graph model means IoT terminal, Service Provides the service function supported by the IoT terminal, and if the device is a sensor or a light bulb / LED light, the Service provides the function for on / off, color change, and brightness change of the light bulb / LED light of the sensor, which is a Semantic resource. RDF graph model for IoT common service elements defined in IoT standard oneM2M is used to express as, and common defined in IoT standard By modeling the service function as an RDF graph, the semantics is applied to the IoT terminal and the service of the terminal using semantic vocabulary to give the semantics to be applied to the IoT terminal and the machine, and the rules defined in the IoT platform It provides a Semantic engine and method based on Resource Description Framework (RDF) graph for autonomous interaction between IoT terminals that provide services by executing.

IoT 시스템에서 발생하는 모든 데이터를 W3C에서 정의한 RDF를 사용하여 RDF Triple을 구성하고, W3C에서 정의한 Semantic 질의어 SPARQL(SPARQL Protocol and RDF Query Language)를 통해 IoT 단말과 기계에 사용되도록 의미가 부여된 Semantic 리소스로 표현하여 IoT 서비스 플랫폼의 자율적인 상호작용을 제공하며, 기존 Semantic이 도입된 IoT 플랫폼에 비해 실행시간이 빠른 서비스를 제공한다. A Semantic resource that is given meaning to be used for IoT terminals and machines through RDF Triple, which uses all the data generated in the IoT system, using RDF defined in W3C, and the Semantic query language SPARQL (SPARQL Protocol and RDF Query Language) defined in W3C. Expressed as, it provides autonomous interaction of the IoT service platform, and provides a service with faster execution time than the IoT platform in which the existing Semantic was introduced.

참고로, 사물인터넷 응용 프로토콜은 TCP/IP 네트워크 상에서 IPv4 & IPv6 상에 HTTP 프로토콜을 사용하여 인터넷 상의 웹서버와 웹클라이언트의 요청/응답을 제공하는 HTTP; 사물인터넷을 위해 인터넷에서 IoT 디바이스처럼 제한된 컴퓨팅 성능을 갖는 IoT 디바이스들의 통신을 위해 IPv6을 사용하는 6LoWPAN 위의 응용 프로토콜로 사용되며 IETF CoRE(Constrained RESTful Environment) 워킹그룹에서 표준화 된 CoAP(Constrained Application Protocol); Facebook 메신저에서 PUSH 메시징 서비스에 많이 사용되는 MQTT(Message Queueing Telemetry Transport)가 사용된다. For reference, the Internet of Things application protocol uses HTTP over IPv4 & IPv6 over TCP / IP networks to provide HTTP / Request requests from web servers and web clients on the Internet; It is used as an application protocol on 6LoWPAN using IPv6 for communication of IoT devices with limited computing power, such as IoT devices on the Internet for the Internet of Things.Constrained Application Protocol (CoAP) standardized in the IETF Constrained RESTful Environment (CoRE) working group. ; In the Facebook messenger, MQTT (Message Queuing Telemetry Transport), which is frequently used for PUSH messaging service, is used.

본 발명은 IoT 단말간 자율적인 상호작용을 위한 RDF(Resource Description Framework) 그래프 기반의 Semantic 엔진 및 방법을 제공한다. IoT 시스템에서 발생하는 모든 데이터를 W3C(World Wide Web Consortium)에서 정의한 RDF를 사용하여 RDF Triple을 구성하고, W3C에서 정의한 Semantic 질의어 SPARQL(SPARQL Protocol and RDF Query Language)를 통해 IoT 단말과 기계가 사용되도록 의미가 부여된 Semantic 리소스로 표현하며, Semantic 리소스로 표현하기 위해 IoT 표준인 oneM2M에 정의된 IoT 공통 서비스 요소에 대한 RDF 그래프 모델을 사용하여 IoT 서비스 플랫폼의 자율적인 상호작용을 제공하며, 기존 Semantic이 도입된 IoT 플랫폼에 비해 실행 시간이 빠른 서비스 제공한다. The present invention provides a semantic engine and method based on RDF (Resource Description Framework) graph for autonomous interaction between IoT terminals. Configures RDF Triple using RDF defined by W3C (World Wide Web Consortium) for all data generated from IoT systems, and enables IoT terminals and machines to be used through the Semantic query language SPARQL (SPARQL Protocol and RDF Query Language) defined by W3C. It is expressed as a Semantic resource with meaning, and provides an autonomous interaction of the IoT service platform using the RDF graph model for IoT common service elements defined in the IoT standard oneM2M to express as a Semantic resource. It provides a service with faster execution time than the introduced IoT platform.

Semantic 엔진은 IoT 단말 및 단말이 제공하는 서비스에 대한 정보를 도 1의 RDF 그래프 모델을 기반으로 RDF Triple로 표현한다. RDF Triple은 주어 (Subject), 술어 (Predicate), 목적어 (Object)의 3가지로 구성된 리소스 구조를 의미한다. RDF Triple은 두 개의 리소스 간 관계를 기계가 이해 가능한 언어 모델로 나타내기 위해 사용된다. The Semantic engine expresses information about the IoT terminal and the service provided by the terminal as RDF Triple based on the RDF graph model of FIG. 1. RDF Triple means a resource structure composed of three types: Subject, Predicate, and Object. RDF Triple is used to represent the relationship between two resources in a machine-readable language model.

도 1은 Semantic 리소스로 표현하기 위해 IoT 표준인 oneM2M에 정의된 IoT 공통 서비스 요소에 대한 RDF 그래프 모델을 보인 도면이다.1 is a diagram showing an RDF graph model for IoT common service elements defined in oneM2M, an IoT standard, to represent Semantic resources.

RDF 그래프 모델의 Device는 IoT 단말을 의미하며, Service는 IoT 단말에서 제공하는 서비스 기능을 의미한다. Device가 센서 또는 전구/LED 조명등(예, Philips Hue 전구)일 경우, Service는 센서의 온/오프, 전구/LED 조명등의 온/오프, 색 변경, 밝기 변경에 대한 기능을 가질 수 있다. 예를들면, 센서는 온도 센서, 습도 센서, 조도 센서, 헬스케어 센서, 바이오 센서 등을 사용할 수 있다. Device of RDF graph model means IoT terminal, and Service means service function provided by IoT terminal. When the device is a sensor or a light bulb / LED light (eg, Philips Hue light bulb), the service can have functions for on / off of the sensor, on / off of the light bulb / LED light, color change, and brightness change. For example, the sensor may use a temperature sensor, a humidity sensor, an illuminance sensor, a health care sensor, a bio sensor, and the like.

oneM2M 표준에서 리소스(Resource)는 고유의 URI 형태로 IoT 플랫폼 시스템 상에 등록되어 HTTP, MQTT, CoAP 등의 IoT 표준 통신 프로토콜을 통해 접근이 가능하다. Resource URI는 oneM2M 표준 기반의 리소스의 URI를 의미한다.In the oneM2M standard, resources are registered on the IoT platform system in a unique URI form and can be accessed through IoT standard communication protocols such as HTTP, MQTT, and CoAP. Resource URI means the resource URI based on oneM2M standard.

Command는 사용자가 정의한 규칙을 의미한다. Input DataPoint는 규칙이 수행되는 조건에 대한 서비스를 의미하며, Output DataPoint는 조건 만족 시 수행될 서비스를 의미한다. Command means a user-defined rule. Input DataPoint means the service for the condition that the rule is executed, and Output DataPoint means the service to be executed when the condition is satisfied.

Command Value는 각 명령 서비스에 대한 명령 값을 뜻한다. 예를 들면, ’전구/LED 조명등의 전원이 on 상태가 되면 SmartThings의 스위치를 on해라‘의 Command가 있는 경우 전구/LED 조명등의 전원은 Input DataPoint가 되며, SmartThings 스위치는 Output DataPoint가 된다. 전구 및 스위치 on은 각 DataPoint에 대한 Command Value이다. Command Value means the command value for each command service. For example, if there is a command of 'Turn on the switch of SmartThings when the power of the bulb / LED lamp is on,' the power of the bulb / LED lamp becomes the Input DataPoint, and the SmartThings switch becomes the Output DataPoint. Light bulb and switch on are Command Value for each DataPoint.

Device는 IoT 단말에 대한 정보를 관리하는 주어로 술어를 통해 IoT 단말에서 제공하는 서비스에 대한 Service List; IoT 단말의 종류에 대한 Type; 시스템에서 단말의 위치를 의미하는 Resource URI에 대한 목적어를 갖는다. Device is a subject that manages information about the IoT terminal, and a Service List for services provided by the IoT terminal through predicates; Type for the type of IoT terminal; It has an object for Resource URI, which means the location of the terminal in the system.

Service는 IoT 단말이 지원하는 서비스를 관리하는 주어로 현재 상태 값을 의미하는 Value, 서비스의 종류에 대한 Type, IoT 플랫폼 시스템에서 서비스에 접근하기 위한 Resource URI의 목적어를 갖는다. Service is the subject that manages the services supported by the IoT terminal and has the value that means the current status value, the type for the type of service, and the object language of the resource URI for accessing the service in the IoT platform system.

기존의 Semantic IoT 시스템은 리소스 간 관계가 명시적으로 정의된 온톨로지(ontology)를 사용하여 모든 리소스(resource)에 대해 매핑을 수행하여 오버헤드가 크지만, Although the existing Semantic IoT system uses mapping ontology where the relationship between resources is explicitly defined, mapping is performed for all resources, but overhead is large.

특히, 본 발명의 Semantic 엔진은 Device와 Service의 관계를 명시적으로 정의하지 않고 코드 1의 Semantic Query를 통한 리소스 매핑을 선택적으로 수행하여 오버헤드를 줄인다.In particular, the Semantic engine of the present invention reduces overhead by selectively performing resource mapping through Semantic Query of Code 1 without explicitly defining the relationship between Device and Service.

Figure 112018108104489-pat00001
Figure 112018108104489-pat00001

Device_Namespace는 IoT 단말이 등록된 RDF 그래프의 주어이다. 또한 자율적인 상호작용을 수행하기 위해 Command의 주어를 갖는다. 규칙이 수행되는 조건을 의미하는 Input DataPoint와 조건을 만족할 시 수행될 서비스를 의미하는 Output DataPoint의 목적어를 갖는다. 두 목적어는 규칙을 수행하거나 제어하기 위한 서비스의 조건 값을 의미하는 Command Value의 목적어를 갖는다. device와 serviuce 연결 후, 상기 코드 1의 Semantic Qeury를 통해 Input/Ouput Datapoint는 Service의 시스템에 등록된 Resource URI와 매핑된다.Device_Namespace is the subject of the RDF graph where the IoT terminal is registered. It also has the command subject to perform autonomous interactions. It has the object of Input DataPoint, which means the condition that the rule is executed, and Output DataPoint, which means the service to be executed when the condition is satisfied. The two object words have the object value of Command Value, which means the condition value of the service to perform or control the rule. After connecting the device and the serviuce, the Input / Ouput Datapoint is mapped to the Resource URI registered in the service system through Semantic Qeury in the code 1 above.

도 2는 Semantic 엔진 기반의 게이트웨이를 사용한 IoT 서비스 프레임워크를 보인 도면이다. 2 is a view showing an IoT service framework using a Semantic engine-based gateway.

본 발명의 IoT 단말 간 실시간으로 자율적인 상호작용을 위한 RDF 그래프 기반의 Semantic 엔진을 구비한 시스템은, 각종 센서와 전구/LED 조명등, 디바이스를 구비하는 IoT 단말; 웹서버를 구비하며, oneM2M 표준 기반의 IoT 서비스 플랫폼으로 사용되는 Aggregator; 상기 Aggregator와 통신되며, 시맨틱 엔진을 기반으로 동작하는 상기 IoT 단말과 서버 사이의 게이트웨이로 사용되는 시맨틱 IoT 게이트웨이(Semantic IoT Gateway); 및 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이와 연결되며, 웹 클라이언트를 구비하는 사용자 단말을 포함한다. A system equipped with an RDF graph-based Semantic engine for autonomous interaction in real time between IoT terminals of the present invention includes: an IoT terminal having various sensors, light bulbs / LED lights, and devices; Aggregator having a web server and used as an IoT service platform based on oneM2M standard; A semantic IoT gateway communicated with the aggregator and used as a gateway between the IoT terminal and a server operating based on a semantic engine; And a user terminal connected to the semantic IoT gateway and having a web client.

상기 Aggregator는, oneM2M 표준 기반의 IoT 서비스 플랫폼으로써, 유무선 인터넷을 연결하는 웹 서버; oneM2M 표준 리소스를 저장하는 oneM2M DataBase 모듈; 상기 Aggregator에서 리소스 생성, 삭제, 변경에 대해 모니터링을 하여 사용자 단말로 알려주는 Resource Monitoring 모듈; 및 서로 다른 IoT 플랫폼의 통합 API를 관리하며, 상기 Aggregator에서 요청 메시지를 분석한 뒤 해당 플랫폼의 API를 호출하여 직접 IoT 단말의 디바이스에 대한 제어 명령을 전송하는 Interworking Interface 모듈을 포함한다.
상기 사용자 단말의 웹 클라이언트는 사용자에게 웹을 통해 IoT 서비스 플랫폼에 등록된 IoT 단말 및 서비스에 대한 정보를 제공하며, Semantic Exposing에서 제공한 RDF 그래프를 시각화하여 보여주는 Resource Viewer; 사용자의 요구에 맞는 규칙을 생성 및 삭제에 대해 Semantic IoT Gateway로 요청하여 자율적인 인터랙션 수행 규칙을 동적으로 구성하는 Rule Customizing 모듈; 및 상기 Semantic IoT Gateway와 상기 Aggregator를 통해 상기 IoT 단말로 디바이스 제어 명령을 송신하고 그 응답을 출력하는 Device Control 모듈을 포함한다.
The Aggregator is a oneM2M standard based IoT service platform, a web server connecting a wired or wireless Internet; oneM2M DataBase module for storing oneM2M standard resources; A resource monitoring module that monitors the creation, deletion, and change of resources in the aggregator and informs the user terminal; And an interworking interface module that manages integrated APIs of different IoT platforms, analyzes the request message from the aggregator, and then calls the API of the corresponding platform to directly transmit a control command for the device of the IoT terminal.
The web client of the user terminal provides a user with information about IoT terminals and services registered in the IoT service platform through the web, and visually shows an RDF graph provided by Semantic Exposing and shows it; A rule customizing module that dynamically configures rules for autonomous interaction by requesting to the Semantic IoT Gateway for creation and deletion of rules that meet user needs; And a device control module that transmits a device control command to the IoT terminal through the Semantic IoT Gateway and the aggregator and outputs a response.

Aggregator는 oneM2M 표준 기반의 IoT 서비스 플랫폼을 의미하며, (좌측에 구비되는) IoT 단말의 디바이스를 유무선 통신을 통해 인터넷을 연결하는 웹서버를 구비한다. Aggregator means an IoT service platform based on oneM2M standard, and has a web server that connects the device of the IoT terminal (located on the left) to the Internet through wired or wireless communication.

oneM2M DataBase는 oneM2M 표준 리소스를 저장하는 모듈이며 Resource Monitoring 모듈은 Aggregator에서 리소스 생성, 삭제, 변경에 대해 모니터링을 하여 사용자에게 알려주는 모듈이다. The oneM2M DataBase is a module that stores oneM2M standard resources, and the Resource Monitoring module is a module that monitors resource creation, deletion, and change in the aggregator and informs the user.

Interworking Interface 모듈은 서로 다른 IoT 플랫폼의 통합 API를 관리하며, Aggregator에서 요청 메시지를 분석한 뒤 해당 플랫폼의 API를 호출하여 직접 IoT 디바이스에 대한 제어 명령을 전송하는 모듈이다. The Interworking Interface module manages the integrated API of different IoT platforms, and analyzes the request message from the aggregator and then calls the API of the platform to transmit control commands for the IoT device directly.

시맨틱 IoT 게이트웨이(Semantic IoT Gateway)는 시맨틱 엔진을 기반으로 동작하는 사용자와 서버 사이의 게이트웨이를 의미한다. Semantic IoT Gateway means a gateway between a user and a server operating based on the Semantic Engine.

상기 시맨틱 IoT 게이트웨이(Semantic IoT Gateway)는, 상기 Aggregator에 등록된 oneM2M 리소스를 그래프 모델을 기반으로 RDF 트리플로 구성하는 Semantic Monitoring & Modeling 모듈; 생성된 RDF 그래프를 저장하는 시맨틱 데이터베이스(Semantic Database); 상기 RDF 그래프를 사용자에게 제공하는 Semantic Exposing 모듈; Semantic 리소스로 표현하기 위해 IoT 표준인 oneM2M에 정의된 IoT 서비스 요소에 대한 RDF 그래프 모델(도 1)의 규칙에 대한 Command를 생성하고, 생성된 규칙의 Input DataPoint에 대한 조건 검사를 수행하여 규칙 수행 결정을 담당하는 Rule Making & Matching 모듈; 및 상기 RDF 그래프를 oneM2M 표준으로 변환하여 실질적으로 디바이스 제어를 담당하는 Aggregator에서 작업을 수행할 수 있도록 하는 oneM2M Translation 모듈을 포함한다.The Semantic IoT Gateway comprises: a Semantic Monitoring & Modeling module that configures oneM2M resources registered in the Aggregator into RDF triples based on a graph model; Semantic Database (Semantic Database) for storing the generated RDF graph; A Semantic Exposing module providing the RDF graph to a user; To express as a Semantic resource, a command is generated for the rule of the RDF graph model (FIG. 1) for the IoT service element defined in the IoT standard oneM2M, and the rule is determined by performing condition check on the Input DataPoint of the generated rule Rule Making & Matching module in charge; And a oneM2M Translation module that converts the RDF graph into a oneM2M standard so that an aggregator in charge of device control can perform operations.

예를 들면, Command는 전구/LED 조명등 ON/OFF 등이 사용될 수 있다. For example, for the command, a light bulb / LED light ON / OFF may be used.

Semantic Monitoring & Modeling 모듈은 Aggregator에 등록된 oneM2M 리소스를 도 1의 그래프 모델을 기반으로 RDF 트리플로 구성한다. The Semantic Monitoring & Modeling module configures the oneM2M resource registered in the Aggregator into an RDF triple based on the graph model in FIG. 1.

시맨틱 데이터베이스(Semantic Database)는 생성된 RDF 그래프를 저장하는 모듈이며, Semantic Exposing 모듈은 RDF 그래프를 사용자에게 제공하는 모듈이다. The Semantic Database is a module that stores generated RDF graphs, and the Semantic Exposing module is a module that provides RDF graphs to users.

Rule Making & Matching 모듈은 도 1의 규칙에 대한 Command를 생성하고, 생성된 규칙의 Input DataPoint에 대한 조건 검사를 수행하여 규칙 수행 결정을 담당하는 모듈이다. oneM2M Translation은 RDF 그래프를 oneM2M 표준으로 변환하여 실질적으로 디바이스 제어를 담당하는 Aggregator에서 작업을 수행할 수 있게 한다. The Rule Making & Matching module is a module that creates a command for the rule in FIG. 1 and performs a condition check on the Input DataPoint of the generated rule to determine rule execution. OneM2M Translation converts RDF graphs to oneM2M standard so that it can perform operations in the aggregator that is actually in charge of device control.

사용자 단말의 Web Client는 사용자에게 웹을 통해 IoT 서비스 플랫폼에 등록된 IoT 단말 및 서비스에 대한 정보를 제공하며, The web client of the user terminal provides information about the IoT terminal and service registered to the IoT service platform to the user through the web.

Semantic Exposing 모듈에서 제공한 RDF 그래프를 시각화하여 보여주는 Resource Viewer; 사용자의 요구에 맞는 규칙을 생성 및 삭제에 대해 Semantic IoT Gateway로 요청하여 자율적인 인터랙션 수행 규칙을 동적으로 구성하는 Rule Customizing 모듈; 및 상기 Semantic IoT Gateway와 상기 Aggregator를 통해 상기 IoT 단말로 디바이스 제어 명령을 송신하고 그 응답을 출력하는 Device Control 모듈을 포함한다. Resource Viewer to visualize and display RDF graph provided by Semantic Exposing module; A rule customizing module that dynamically configures rules for autonomous interaction by requesting to the Semantic IoT Gateway for creation and deletion of rules that meet user needs; And a device control module that transmits a device control command to the IoT terminal through the Semantic IoT Gateway and the aggregator and outputs a response.

도 3은 RDF 그래프 생성/삭제 및 업데이트, 도 4는 사용자 기반 규칙 생성/삭제 및 규칙 수행을 보인 도면이다. FIG. 3 is a diagram showing RDF graph creation / deletion and update, and FIG. 4 is a diagram showing user-based rule creation / deletion and rule execution.

Semantic IoT 게이트웨이에서 각 모듈을 통해 IoT 단말의 디바이스(Device) 및 서비스(Service)에 대한 정보가 Semantic 데이터로 등록/삭제 및 업데이트 되는 과정과 사용자 기반의 규칙 생성/삭제 및 규칙 수행의 과정을 보여준다.It shows the process of registering / deleting and updating information on the device and service of the IoT terminal through Semantic IoT gateway through each module as Semantic data, and creating / deleting user-based rules and executing rules.

Semantic IoT 게이트웨이는 oneM2M 표준 기반의 플랫폼에 등록된 IoT 단말에 대한 정보를 Aggregator로 요청하여 RDF Triple로 구성한다.Semantic IoT gateway is configured as RDF Triple by requesting information on the IoT terminal registered on the platform based on oneM2M standard to the aggregator.

이 후, 새롭게 등록된 IoT 단말에 대해 Aggregator는 Resource Monitoring을 통해 시맨틴 IoT 게이트웨이로 전달하여 실시간으로 Semantic Monitoring & Modeling 모듈에서 RDF Triple를 구성한다. RDF Triple은 Semantic Database에 저장되며 Semantic Exposing 모듈에서 웹 클라이언트로 전달된다. 사용자 단말의 웹 클라이언트로 받은 RDF Triple로 IoT 단말과 단말의 서비스에 대한 정보를 수신받으며, 웹 클라이언트의 Rule Customizing 모듈을 통해 시맨틱 IoT 게이트웨이에서 수행할 IoT 단말 간 규칙을 생성한다. Semantic IoT 게이트웨이가 규칙 생성 요청을 받으면, Rule Making 모듈에서 규칙(rule)을 생성하여 Rule List를 제공한다.Thereafter, for the newly registered IoT terminal, the Aggregator configures RDF Triple in the Semantic Monitoring & Modeling module in real time by passing it to the Semantin IoT gateway through Resource Monitoring. The RDF Triple is stored in the Semantic Database and delivered from the Semantic Exposing module to the web client. RDF Triple received by the web client of the user terminal receives information about the service of the IoT terminal and the terminal, and generates rules between the IoT terminals to be executed in the semantic IoT gateway through the rule customizing module of the web client. When the Semantic IoT gateway receives a request to create a rule, the rule making module creates a rule and provides a rule list.

IoT 단말의 서비스 상태 값이 바뀌면, 상기 Aggregator를 통해 보고받은 정보에 대해 Rule Matching 모듈에서 코드 1의 Semantic Query를 통해 규칙(rule)을 찾고 바뀐 상태 값에 대한 조건 검사 후 규칙을 수행 여부를 판단한다. 동시에 RDF Triple을 갱신하여 웹 클라이언트로 전달한다.When the service status value of the IoT terminal changes, the rule matching module finds the rule through the Semantic Query of Code 1 for the information reported through the aggregator, checks the condition for the changed status value, and determines whether to execute the rule . At the same time, RDF Triple is updated and delivered to the web client.

상기 oneM2M 표준에서 고유의 Resource URI를 사용하여 IoT 플랫폼 시스템 상에 등록되어 HTTP, MQTT, CoAP의 IoT 표준 통신 프로토콜을 통해 접근이 가능하며, Resource URI는 oneM2M 표준 기반의 리소스의 URI를 의미하며, RDF(Resource Description Framework) 그래프 모델의 Device는 IoT 단말을 의미하며, Service는 IoT 단말에서 지원하는 서비스 기능을 제공하며, 상기 Device가 센서 또는 전구/LED 조명등 일 경우 상기 Service는 센서의 전구/LED 조명등의 on/off, 색 변경, 밝기 변경에 대한 기능을 제공하며, 이를 Semantic 리소스로 표현하기 위해 IoT 표준인 oneM2M에 정의된 IoT 공통 서비스 요소에 대한 RDF 그래프 모델을 사용하며, IoT 표준에 정의된 공통 서비스 기능을 RDF 그래프(RDF Graph)로 모델링하여, IoT 단말과 단말이 가지는 서비스에 Semantic 어휘를 사용하여 IoT 단말과 기계에 적용되도록 의미를 부여하며, IoT 플랫폼에서 정의된 규칙(rule)을 실행하여 서비스를 제공한다. Registered on the IoT platform system using a unique Resource URI in the oneM2M standard and accessible through the IoT standard communication protocol of HTTP, MQTT, and CoAP, and the Resource URI means the URI of a resource based on the oneM2M standard, and RDF (Resource Description Framework) The device of the graph model means an IoT terminal, and the service provides a service function supported by the IoT terminal, and when the device is a sensor or a light bulb / LED light, the service is a sensor light bulb / LED light It provides functions for on / off, color change, and brightness change, and uses RDF graph model for IoT common service elements defined in IoT standard oneM2M to express them as Semantic resources, and common services defined in IoT standard By modeling the function as an RDF graph, it is intended to be applied to IoT terminals and machines by using Semantic vocabulary for services provided by IoT terminals and terminals. Granted, and by running the rule (rule) defined in the IoT platform to provide services.

상기 RDF 그래프의 생성/삭제 및 업데이트 과정은 The process of creating / deleting and updating the RDF graph

상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로부터 상기 Aggregator로 Resource retrieving을 전송하면, 상기 Aggregator로부터 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로 Provide resource를 전송하며, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이는 RDF 그래프를 생성하는, RDF 그래프 생성 과정; When the resource retrieving is transmitted from the semantic IoT gateway to the aggregator, a provide resource is transmitted from the aggregator to the semantic IoT gateway, and the semantic IoT gateway generates an RDF graph, an RDF graph generation process;

상기 RDF 그래프 생성 후, 특정 디바이스와 센서를 구비하는 IoT 단말로부터 상기 Aggregator로 Device (Sensor) connected/disconnected를 전송하며, 상기 Aggregator로부터 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로 Device (Sensor) connected/disconnected를 위한 Event reporting을 전송하며, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이는 RDF graph creation/deletion을 실행하고, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로부터 사용자 단말의 웹 클라이언트로 RDF graph esposing을 전송하여 RDF 그래프를 삭제하는, RDF 그래프 삭제 과정; 및 After generating the RDF graph, Device (Sensor) connected / disconnected is transmitted from the IoT terminal equipped with a specific device and sensor to the Aggregator, and Event reporting for Device (Sensor) connected / disconnected from the Aggregator to the Semantic IoT Gateway. Transmitting, the semantic IoT gateway executes RDF graph creation / deletion, and transmits RDF graph esposing from the semantic IoT gateway to the web client of the user terminal to delete the RDF graph; And

상기 IoT 단말로부터 상기 Aggregator로 State (Value) update를 전송하면, 상기 Aggregator로부터 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로 State (Value) update를 위한 Event reporting을 전송하며, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이는 RDF garph updating하며, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로부터 상기 사용자 단말의 웹 클라이언트로 RDF graph exposing을 전송하는, RDF 그래프 업데이트 과정을 포함한다. When a state (value) update is transmitted from the IoT terminal to the aggregator, event reporting for state (value) update is transmitted from the aggregator to the semantic IoT gateway, and the semantic IoT gateway updates the RDF garph, and the semantic IoT And transmitting an RDF graph exposing from the gateway to the web client of the user terminal.

도 4는 본 Semantic 엔진의 RDF 그래프 방식의 성능을 평가하기 위해 기존의 온톨로지와 50개부터 1000개의 가상 단말이 존재하는 환경에서 RDF Triple과 온톨로지의 Semantic 데이터의 업데이트를 각 200번 수행한 시간 측정 결과를 보여준다. 4 is a time measurement result of updating the RDF Triple and the ontology of Semantic data 200 times in an environment in which there are existing ontologies and 50 to 1000 virtual terminals in order to evaluate the performance of the RDF graph method of the Semantic engine. Shows.

사용자 기반 규칙 생성/삭제(rule creation/deletion) 과정: 사용자 단말의 웹 클라이언트로부터 시맨틱 IoT 게이트웨이로 Request Rule creation/deletion을 수신받으면, 시맨틱 IoT 게이트웨이는 Rule creation/deletion을 수행하고, 시맨틱 IoT 게이트웨이로부터 사용자 단말의 웹 클라이언트로 RDF graph exposing을 전송한다. User-based rule creation / deletion process: When a request rule creation / deletion is received from the web client of the user terminal to the semantic IoT gateway, the semantic IoT gateway performs rule creation / deletion, and the user from the semantic IoT gateway Send RDF graph exposing to the terminal's web client.

규칙 수행 과정: 센서와 디바이스를 구비하는 IoT 단말로부터 State(Value) update를 Aggregator로 수신하면, Aggregator로부터 시맨틱 IoT 게이트웨이로 Event reporting을 전송하며, 시맨틱 IoT 게이트웨이는 RDF graph updating & Rule matching이 이루어지며, 시맨틱 IoT 게이트웨이로부터 Aggregator로 request message를 전송하며, Aggregator는 상기 IoT 단말로 Actuator control을 전송한다. Rule execution process: When a state (value) update is received from the IoT terminal equipped with the sensor and the device as an aggregator, event reporting is transmitted from the aggregator to the semantic IoT gateway, and the semantic IoT gateway performs RDF graph updating & rule matching, A request message is transmitted from the semantic IoT gateway to the aggregator, and the aggregator transmits an actuator control to the IoT terminal.

본 Semantic IoT 게이트웨이는 리소스 매핑을 수행하지 않으므로, 리소스 매핑 과정에서 발생하는 오버헤드만큼의 성능이 향상된다. IoT 환경은 데이터의 발생 주기가 짧고 데이터의 크기가 작기 때문에 메시지를 처리하는 시간이 중요하다. 본 비교 실험을 통해 Semantic 엔진의 성능이 우수함을 보여준다.Since this Semantic IoT gateway does not perform resource mapping, performance as much as the overhead incurred in the resource mapping process is improved. In the IoT environment, time to process a message is important because the data generation cycle is short and the data size is small. This comparative experiment shows that the performance of the Semantic engine is excellent.

도 5는 기존 온톨로지 방식과의 Semantic 기능 실행 시간 실험 결과를 보인 그래프이다. 5 is a graph showing the results of Semantic function execution time experiments with the existing ontology method.

기존 온톨로지 방식과 비교하여, 본 발명에서 제안된 Semantic 엔진을 방식이 실행 시간이 더 줄어 들게 된다. Compared to the existing ontology method, the execution time of the Semantic engine proposed in the present invention is further reduced.

이에 따라, 본 발명의 IoT 단말(IoT device) 간 실시간으로 자율적인 상호작용을 위한 RDF 그래프 기반의 Semantic 엔진 및 방법은 수많은 센서 및 디바이스를 사용하는 산업 시스템 및 IoT 스마트 홈 시스템에서, Semantic 엔진을 사용함으로써 서로 다른 데이터 형식을 사용하는 이기종 플랫폼들의 환경 구축 및 유지 보수에 시간과 비용을 절감할 수 있다.Accordingly, the RDF graph-based Semantic engine and method for autonomous interaction in real time between IoT devices of the present invention uses Semantic engine in industrial systems and IoT smart home systems using numerous sensors and devices. By doing so, it is possible to save time and money in the environment construction and maintenance of heterogeneous platforms using different data formats.

또한, IoT 디바이스, 기계가 이해할 수 있는 명시적인 어휘를 통해 데이터에 의미를 부여함으로써 사용자는 여러 단말 간 상호작용 규칙을 설정하여 자율적인 시스템 설정이 가능하다.In addition, by giving meaning to data through explicit vocabulary that can be understood by IoT devices and machines, users can set autonomous systems by setting interaction rules between terminals.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터의 소프트웨어를 이용하여 읽을 수 있는 형태로 기록매체(CD-ROM, RAM, ROM, 메모리 카드, 하드 디스크, 광자기 디스크, 스토리지 디바이스 등)에 저장될 수 있다. As described above, the method of the present invention is implemented as a program and recorded in a form that can be read using software of a computer (CD-ROM, RAM, ROM, memory card, hard disk, magneto-optical disk, storage device, etc.) ).

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.The present invention has been described with reference to preferred embodiments, but various modifications or variations of the present invention can be made without departing from the spirit and scope of the present invention as described in the following claims by those of ordinary skill in the art. It will be understood that it can be carried out.

Claims (9)

각종 센서와 조명등, 디바이스를 구비하는 IoT 단말;
웹서버를 구비하며, oneM2M 표준 기반의 IoT 서비스 플랫폼으로 사용되는 Aggregator;
상기 Aggregator와 통신되며, 시맨틱 엔진을 기반으로 동작하는 상기 IoT 단말과 서버 사이의 게이트웨이로 사용되는 시맨틱 IoT 게이트웨이; 및
상기 시맨틱 IoT 게이트웨이와 연결되며, 웹 클라이언트를 구비하는 사용자 단말을 포함하며,
상기 Aggregator는 oneM2M 표준 기반의 IoT 서비스 플랫폼으로써, 유무선 인터넷을 연결하는 웹 서버; oneM2M 표준 리소스를 저장하는 oneM2M DataBase 모듈; 상기 Aggregator에서 리소스 생성, 삭제, 변경에 대해 모니터링을 하여 사용자 단말로 알려주는 Resource Monitoring 모듈; 및 서로 다른 IoT 플랫폼의 통합 API를 관리하며, 상기 Aggregator에서 요청 메시지를 분석한 뒤 해당 플랫폼의 API를 호출하여 직접 IoT 디바이스에 대한 제어 명령을 전송하는 Interworking Interface 모듈을 포함하고,
상기 사용자 단말의 웹 클라이언트는 사용자에게 웹을 통해 IoT 서비스 플랫폼에 등록된 IoT 단말 및 서비스에 대한 정보를 제공하며, Semantic Exposing에서 제공한 RDF 그래프를 시각화하여 보여주는 Resource Viewer; 사용자의 요구에 맞는 규칙을 생성 및 삭제에 대해 Semantic IoT Gateway로 요청하여 자율적인 인터랙션 수행 규칙을 동적으로 구성하는 Rule Customizing 모듈; 및 상기 Semantic IoT Gateway와 상기 Aggregator를 통해 상기 IoT 단말로 디바이스 제어 명령을 송신하고 그 응답을 출력하는 Device Control 모듈을 포함하는, IoT 단말 간 실시간으로 자율적인 상호작용을 위한 RDF 그래프 기반의 Semantic 엔진을 구비한 시스템.
IoT terminal having various sensors, lights, and devices;
Aggregator having a web server and used as an IoT service platform based on oneM2M standard;
A semantic IoT gateway communicated with the aggregator and used as a gateway between the IoT terminal and a server operating based on a semantic engine; And
It is connected to the semantic IoT gateway, and includes a user terminal having a web client,
The aggregator is an IoT service platform based on oneM2M standard, a web server connecting a wired or wireless Internet; oneM2M DataBase module for storing oneM2M standard resources; A resource monitoring module that monitors the creation, deletion, and change of resources in the aggregator and informs the user terminal; And an interworking interface module that manages integrated APIs of different IoT platforms, analyzes the request message from the aggregator, and then calls the API of the corresponding platform to directly transmit control commands for IoT devices,
The web client of the user terminal provides a user with information on IoT terminals and services registered in the IoT service platform through the web, and visually shows an RDF graph provided by Semantic Exposing and shows it; A rule customizing module that dynamically configures rules for autonomous interaction by requesting to the Semantic IoT Gateway for creation and deletion of rules that meet user needs; And a Device Control module that transmits a device control command to the IoT terminal through the Semantic IoT Gateway and the Aggregator and outputs the response, an RDF graph-based Semantic engine for autonomous interaction between IoT terminals in real time. Equipped system.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 시맨틱 IoT 게이트웨이는
상기 Aggregator에 등록된 oneM2M 리소스를 그래프 모델을 기반으로 RDF 트리플로 구성하는 Semantic Monitoring & Modeling 모듈;
생성된 RDF 그래프를 저장하는 시맨틱 데이터베이스(Semantic Database);
상기 RDF 그래프를 사용자에게 제공하는 Semantic Exposing 모듈;
Semantic 리소스로 표현하기 위해 IoT 표준인 oneM2M에 정의된 IoT 서비스 요소에 대한 RDF 그래프 모델의 규칙에 대한 Command를 생성하고, 생성된 규칙의 Input DataPoint에 대한 조건 검사를 수행하여 규칙 수행 결정을 담당하는 Rule Making & Matching 모듈; 및
상기 RDF 그래프를 oneM2M 표준으로 변환하여 실질적으로 디바이스 제어를 담당하는 Aggregator에서 작업을 수행할 수 있도록 하는 oneM2M Translation 모듈;
을 포함하는 IoT 단말 간 실시간으로 자율적인 상호작용을 위한 RDF 그래프 기반의 Semantic 엔진을 구비한 시스템.
According to claim 1,
The semantic IoT gateway
Semantic Monitoring & Modeling module that configures the oneM2M resource registered in the aggregator into an RDF triple based on a graph model;
Semantic Database (Semantic Database) for storing the generated RDF graph;
A Semantic Exposing module providing the RDF graph to a user;
To express as a Semantic resource, create a command for the rule of the RDF graph model for the IoT service element defined in the IoT standard oneM2M, and perform a condition check on the Input DataPoint of the generated rule to take responsibility for rule execution decision Making & Matching module; And
A oneM2M Translation module that converts the RDF graph into a oneM2M standard so that an aggregator in charge of device control can perform operations;
A system equipped with an RDF graph-based Semantic engine for autonomous interaction in real time between IoT terminals including a.
삭제delete 제3항에 있어서,
상기 시맨틱 IoT 게이트웨이에서 각 모듈을 통해 상기 IoT 단말의 디바이스(Device) 및 서비스(Service)에 대한 정보가 Semantic 데이터로 등록/삭제 및 업데이트 되는 과정과, 사용자 기반의 규칙 생성/삭제 및 규칙 수행의 과정이 이루어지는, IoT 단말 간 실시간으로 자율적인 상호작용을 위한 RDF 그래프 기반의 Semantic 엔진을 구비한 시스템.
According to claim 3,
The process of registering / deleting and updating information on the device and service of the IoT terminal as Semantic data through each module in the semantic IoT gateway, and the process of creating / deleting user-based rules and performing rules This is made, a system equipped with an RDF graph-based Semantic engine for autonomous interaction in real time between IoT terminals.
제3항에 있어서,
상기 시맨틱 IoT 게이트웨이는 oneM2M 표준 기반의 플랫폼에 등록된 IoT 단말에 대한 정보를 Aggregator로 요청하여 RDF Triple로 구성하며,
이 후, 새롭게 등록된 IoT 단말에 대해 상기 Aggregator는 Resource Monitoring을 통해 시맨틴 IoT 게이트웨이로 전달하여 실시간으로 Semantic Monitoring & Modeling 모듈에서 RDF Triple를 구성하며, 상기 RDF Triple은 상기 Semantic Database에 저장되며, 상기 Semantic Exposing 모듈로부터 상기 사용자 단말의 웹 클라이언트로 전달되며, 상기 사용자 단말의 웹 클라이언트로 받은 RDF Triple로 IoT 단말과 단말의 서비스에 대한 정보를 수신받으며,
상기 웹 클라이언트의 Rule Customizing 모듈을 통해 시맨틱 IoT 게이트웨이에서 수행할 IoT 단말 간 규칙을 생성하며, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이가 규칙 생성 요청을 받으면, Rule Making 모듈에서 규칙(rule)을 생성하여 Rule List를 제공하고,
IoT 단말의 서비스 상태 값이 바뀌면, 상기 Aggregator를 통해 보고받은 정보에 대해 Rule Matching 모듈에서 Semantic Query(코드 1)를 통해 규칙(rule)을 찾고, 바뀐 상태 값에 대한 조건 검사 후 규칙을 수행 여부를 판단하며, 동시에 RDF Triple을 갱신하여 상기 웹 클라이언트로 전달하는, IoT 단말 간 실시간으로 자율적인 상호작용을 위한 RDF 그래프 기반의 Semantic 엔진을 구비한 시스템.
According to claim 3,
The semantic IoT gateway is configured as RDF Triple by requesting information on the IoT terminal registered on the platform based on oneM2M standard to the aggregator,
Thereafter, for the newly registered IoT terminal, the aggregator is delivered to the semantin IoT gateway through Resource Monitoring to configure RDF Triple in the Semantic Monitoring & Modeling module in real time, and the RDF Triple is stored in the Semantic Database, and the It is delivered to the web client of the user terminal from the Semantic Exposing module, and receives information about the service of the IoT terminal and the terminal through RDF Triple received by the web client of the user terminal,
Through the rule customizing module of the web client, a rule between IoT terminals to be performed in the semantic IoT gateway is generated, and when the semantic IoT gateway receives a request to create a rule, the rule making module generates a rule to provide a rule list ,
When the service status value of the IoT terminal changes, find the rule through the Semantic Query (Code 1) in the Rule Matching module for the information reported through the aggregator, check the condition for the changed status value, and perform the rule A system equipped with an RDF graph-based Semantic engine for autonomous interaction in real time between IoT terminals, which determines and simultaneously updates the RDF Triple and delivers it to the web client.
제1항에 있어서,
상기 oneM2M 표준에서 고유의 Resource URI를 사용하여 IoT 플랫폼 시스템 상에 등록되어 HTTP, MQTT, CoAP의 IoT 표준 통신 프로토콜을 통해 접근이 가능하며, Resource URI는 oneM2M 표준 기반의 리소스의 URI를 의미하며, RDF(Resource Description Framework) 그래프 모델의 Device는 IoT 단말을 의미하며, Service는 IoT 단말에서 지원하는 서비스 기능을 제공하며, 상기 Device가 센서 또는 전구/LED 조명등 일 경우 상기 Service는 센서의 전구/LED 조명등의 on/off, 색 변경, 밝기 변경에 대한 기능을 제공하며, 이를 Semantic 리소스로 표현하기 위해 IoT 표준인 oneM2M에 정의된 IoT 공통 서비스 요소에 대한 RDF 그래프 모델을 사용하며, IoT 표준에 정의된 공통 서비스 기능을 RDF 그래프(RDF Graph)로 모델링하여, IoT 단말과 단말이 가지는 서비스에 Semantic 어휘를 사용하여 IoT 단말과 기계에 적용되도록 의미를 부여하며, IoT 플랫폼에서 정의된 규칙(rule)을 실행하여 서비스를 제공하는, IoT 단말 간 실시간으로 자율적인 상호작용을 위한 RDF 그래프 기반의 Semantic 엔진을 구비한 시스템.
According to claim 1,
Registered on the IoT platform system using a unique Resource URI in the oneM2M standard and accessible through the IoT standard communication protocol of HTTP, MQTT, and CoAP, and the Resource URI means the URI of a resource based on the oneM2M standard, and RDF (Resource Description Framework) The device of the graph model means an IoT terminal, and the service provides a service function supported by the IoT terminal, and when the device is a sensor or a light bulb / LED light, the service is a sensor light bulb / LED light It provides functions for on / off, color change, and brightness change, and uses RDF graph model for IoT common service elements defined in IoT standard oneM2M to express them as Semantic resources, and common services defined in IoT standard By modeling the function as an RDF graph, it is intended to be applied to IoT terminals and machines by using Semantic vocabulary for services provided by IoT terminals and terminals. The grant and, IoT execute the rule (rule) defined in the platform, providing services, end-to-end real-time autonomous IoT cross a system comprising a RDF graph-based Semantic Engine for action.
제1항에 있어서,
상기 RDF 그래프의 생성/삭제 및 업데이트 과정은
상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로부터 상기 Aggregator로 Resource retrieving을 전송하면, 상기 Aggregator로부터 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로 Provide resource를 전송하며, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이는 RDF 그래프를 생성하는, RDF 그래프 생성 과정;
상기 RDF 그래프 생성 후, 특정 디바이스와 센서를 구비하는 IoT 단말로부터 상기 Aggregator로 Device (Sensor) connected/disconnected를 전송하며, 상기 Aggregator로부터 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로 Device (Sensor) connected/disconnected를 위한 Event reporting을 전송하며, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이는 RDF graph creation/deletion을 실행하고, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로부터 사용자 단말의 웹 클라이언트로 RDF graph esposing을 전송하여 RDF 그래프를 삭제하는, RDF 그래프 삭제 과정; 및
상기 IoT 단말로부터 상기 Aggregator로 State (Value) update를 전송하면, 상기 Aggregator로부터 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로 State (Value) update를 위한 Event reporting을 전송하며, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이는 RDF garph updating하며, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로부터 상기 사용자 단말의 웹 클라이언트로 RDF graph exposing을 전송하는 RDF 그래프 업데이트 과정;
을 포함하는 IoT 단말 간 실시간으로 자율적인 상호작용을 위한 RDF 그래프 기반의 Semantic 엔진을 구비한 시스템.
According to claim 1,
The process of creating / deleting and updating the RDF graph
When the resource retrieving is transmitted from the semantic IoT gateway to the aggregator, a provide resource is transmitted from the aggregator to the semantic IoT gateway, and the semantic IoT gateway generates an RDF graph, an RDF graph generation process;
After generating the RDF graph, Device (Sensor) connected / disconnected is transmitted from the IoT terminal equipped with a specific device and sensor to the Aggregator, and Event reporting for Device (Sensor) connected / disconnected from the Aggregator to the Semantic IoT Gateway. Transmitting, the semantic IoT gateway executes RDF graph creation / deletion, and transmits RDF graph esposing from the semantic IoT gateway to the web client of the user terminal to delete the RDF graph; And
When a state (value) update is transmitted from the IoT terminal to the aggregator, event reporting for state (value) update is transmitted from the aggregator to the semantic IoT gateway, and the semantic IoT gateway updates the RDF garph, and the semantic IoT An RDF graph update process of transmitting RDF graph exposing from a gateway to a web client of the user terminal;
A system equipped with an RDF graph-based Semantic engine for autonomous interaction in real time between IoT terminals including a.
제1항에 있어서,
사용자 기반 규칙 생성/삭제(rule creation/deletion) 과정에서:
상기 사용자 단말의 상기 웹 클라이언트로부터 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로 Request Rule creation/deletion을 수신받으면, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이는 Rule creation/deletion을 수행하고, 시맨틱 IoT 게이트웨이로부터 사용자 단말의 웹 클라이언트로 RDF graph exposing을 전송하며,
규칙 수행 과정에서: 센서와 디바이스를 구비하는 상기 IoT 단말로부터 State(Value) update를 Aggregator로 수신하면, 상기 Aggregator로부터 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로 Event reporting을 전송하며, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이는 RDF graph updating & Rule matching이 이루어지며, 상기 시맨틱 IoT 게이트웨이로부터 상기 Aggregator로 request message를 전송하며, 상기 Aggregator는 상기 IoT 단말로 Actuator control을 전송하는, IoT 단말 간 실시간으로 자율적인 상호작용을 위한 RDF 그래프 기반의 Semantic 엔진을 구비한 시스템.
According to claim 1,
In the process of creating / deleting user-based rules:
Upon receiving a Request Rule creation / deletion from the web client of the user terminal to the semantic IoT gateway, the semantic IoT gateway performs rule creation / deletion and transmits RDF graph exposing from the semantic IoT gateway to the web client of the user terminal. And
In the process of performing a rule: When a state (value) update is received from the IoT terminal equipped with a sensor and a device as an aggregator, event reporting is transmitted from the aggregator to the semantic IoT gateway, and the semantic IoT gateway is RDF graph updating & Rule Matching is performed, and a request message is transmitted from the semantic IoT gateway to the aggregator, and the aggregator transmits an actuator control to the IoT terminal, which uses an RDF graph-based Semantic engine for autonomous interaction between IoT terminals in real time. Equipped system.
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