Service Composition for IP Smart Object using Realtime Web Protocols: Concept and Research Challenges

The Internet of Things (IoT) refers to a world-wide network of interconnected physical things using standardized communication protocols. Recent development of Internet Protocol (IP) stacks for resource-constrained devices unveils a possibility for the future IoT based on the stable and scalable IP technology much like today's Internet of computers. One important question remains: how can data and events (denoted as services) introduced by a variety of IP networked things be exchanged and aggregated e ciently in various application domains. Because the true value of IoT lies in the interaction of several services from physical things, answers to this question are essential to support a rapid creation of new IoT smart and ubiquitous applications. The problem is known as service composition. This article explains the practicability of the future full-IP IoT with realtime Web protocols to formally state the problem of service composition for IP smart objects, provides literature review, and discusses its research challenges

Extending the Devices Profile for Web Services Standard Using a REST Proxy

The Devices Profile for Web Services (DPWS) standard enables the use of Web services for certain Internet of Things (IoT) applications. DPWS is appropriate for implementing services on resource-constrained devices. However, little investigation has gone into how such services perform in IoT scenarios when it comes to features such as dynamic discovery and publish-subscribe eventing. Moreover, DPWS introduces considerable overhead due to its use of SOAP envelopes in exchange messages. To tackle these problems, the authors extend the DPWS standard using a REST proxy, creating a RESTful Web API that paves the way for developers to invest more in this technology

Web Services in stark ressourcenlimitierten Umgebungen

In dieser Arbeit wird eine Vernetzungslösung für 6LoWPANs auf Grundlage von W3C SOAP Web Services vorgestellt. Zum einen werden erweiterte, generelle Schnittstellenmechanismen und Funktionen wie beispielsweise effizientes Discovery (Suchen und Finden von Geräten) und feingranulares Eventing (asynchrones Push) definiert. Zum Zweiten wird die Nachrichtengröße durch Nutzung spezifischer Datenkodierungen auf Basis von EXI minimiert. Zum Dritten wird ein Ansatz vorgestellt, mit dem die größenoptimierten Nachrichten effizient mittels CoAP im 6LoWPAN übermittelt werden können

DPWSim: A Devices Profile for Web Services (DPWS) Simulator

The Devices Profile for Web Services (DPWS) standard enables the use of Web services for resource-constrained devices, main components of the Internet of Things (IoT). DPWS can power the next generation of IoT applications connecting millions of networked devices and services on the Web. This article presents a simulator, called DPWSim, to support the use of this technology. DPWSim featuring secure messaging, dynamic discovery, service description, service invocation, and publishsubscribe eventing can be used to prototype, develop, and test products in terms of DPWS communication protocols. It can also support the collaboration between manufacturers, developers, and designers during the new product development process

A context -and template- based data compression approach to improve resource-constrained IoT systems interoperability.

170 p.El objetivo del Internet de las Cosas (the Internet of Things, IoT) es el de interconectar todo tipo de cosas, desde dispositivos simples, como una bombilla o un termostato, a elementos más complejos y abstractoscomo una máquina o una casa. Estos dispositivos o elementos varían enormemente entre sí, especialmente en las capacidades que poseen y el tipo de tecnologías que utilizan. Esta heterogeneidad produce una gran complejidad en los procesos integración en lo que a la interoperabilidad se refiere.Un enfoque común para abordar la interoperabilidad a nivel de representación de datos en sistemas IoT es el de estructurar los datos siguiendo un modelo de datos estándar, así como formatos de datos basados en texto (e.g., XML). Sin embargo, el tipo de dispositivos que se utiliza normalmente en sistemas IoT tiene capacidades limitadas, así como recursos de procesamiento y de comunicación escasos. Debido a estas limitaciones no es posible integrar formatos de datos basados en texto de manera sencilla y e1ciente en dispositivos y redes con recursos restringidos. En esta Tesis, presentamos una novedosa solución de compresión de datos para formatos de datos basados en texto, que está especialmente diseñada teniendo en cuenta las limitaciones de dispositivos y redes con recursos restringidos. Denominamos a esta solución Context- and Template-based Compression (CTC). CTC mejora la interoperabilidad a nivel de los datos de los sistemas IoT a la vez que requiere muy pocos recursos en cuanto a ancho de banda de las comunicaciones, tamaño de memoria y potencia de procesamiento

A context -and template- based data compression approach to improve resource-constrained IoT systems interoperability.

170 p.El objetivo del Internet de las Cosas (the Internet of Things, IoT) es el de interconectar todo tipo de cosas, desde dispositivos simples, como una bombilla o un termostato, a elementos más complejos y abstractoscomo una máquina o una casa. Estos dispositivos o elementos varían enormemente entre sí, especialmente en las capacidades que poseen y el tipo de tecnologías que utilizan. Esta heterogeneidad produce una gran complejidad en los procesos integración en lo que a la interoperabilidad se refiere.Un enfoque común para abordar la interoperabilidad a nivel de representación de datos en sistemas IoT es el de estructurar los datos siguiendo un modelo de datos estándar, así como formatos de datos basados en texto (e.g., XML). Sin embargo, el tipo de dispositivos que se utiliza normalmente en sistemas IoT tiene capacidades limitadas, así como recursos de procesamiento y de comunicación escasos. Debido a estas limitaciones no es posible integrar formatos de datos basados en texto de manera sencilla y e1ciente en dispositivos y redes con recursos restringidos. En esta Tesis, presentamos una novedosa solución de compresión de datos para formatos de datos basados en texto, que está especialmente diseñada teniendo en cuenta las limitaciones de dispositivos y redes con recursos restringidos. Denominamos a esta solución Context- and Template-based Compression (CTC). CTC mejora la interoperabilidad a nivel de los datos de los sistemas IoT a la vez que requiere muy pocos recursos en cuanto a ancho de banda de las comunicaciones, tamaño de memoria y potencia de procesamiento

IntegraDos: facilitating the adoption of the Internet of Things through the integration of technologies

También, han sido analizados los componentes para una integración del IoT y cloud computing, concluyendo en la arquitectura Lambda-CoAP. Y por último, los desafíos para una integración del IoT y Blockchain han sido analizados junto con una evaluación de las posibilidades de los dispositivos del IoT para incorporar nodos de Blockchain. Las contribuciones de esta tesis doctoral contribuyen a acercar la adopción del IoT en la sociedad, y por tanto, a la expansión de esta prominente tecnología. Fecha de lectura de Tesis: 17 de diciembre 2018.El Internet de las Cosas (IoT) fue un nuevo concepto introducido por K. Asthon en 1999 para referirse a un conjunto identificable de objetos conectados a través de RFID. Actualmente, el IoT se caracteriza por ser una tecnología ubicua que está presente en un gran número de áreas, como puede ser la monitorización de infraestructuras críticas, sistemas de trazabilidad o sistemas asistidos para el cuidado de la salud. El IoT está cada vez más presente en nuestro día a día, cubriendo un gran abanico de posibilidades con el fin de optimizar los procesos y problemas a los que se enfrenta la sociedad. Es por ello por lo que el IoT es una tecnología prometedora que está continuamente evolucionando gracias a la continua investigación y el gran número de dispositivos, sistemas y componentes emergidos cada día. Sin embargo, los dispositivos involucrados en el IoT se corresponden normalmente con dispositivos embebidos con limitaciones de almacenamiento y procesamiento, así como restricciones de memoria y potencia. Además, el número de objetos o dispositivos conectados a Internet contiene grandes previsiones de crecimiento para los próximos años, con unas expectativas de 500 miles de millones de objetos conectados para 2030. Por lo tanto, para dar cabida a despliegues globales del IoT, además de suplir las limitaciones que existen, es necesario involucrar nuevos sistemas y paradigmas que faciliten la adopción de este campo. El principal objetivo de esta tesis doctoral, conocida como IntegraDos, es facilitar la adopción del IoT a través de la integración con una serie de tecnologías. Por un lado, ha sido abordado cómo puede ser facilitada la gestión de sensores y actuadores en dispositivos físicos sin tener que acceder y programar las placas de desarrollo. Por otro lado, un sistema para programar aplicaciones del IoT portables, adaptables, personalizadas y desacopladas de los dispositivos ha sido definido

Service-oriented architecture for device lifecycle support in industrial automation

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Especialidade: Robótica e Manufactura IntegradaThis thesis addresses the device lifecycle support thematic in the scope of service oriented industrial automation domain. This domain is known for its plethora of heterogeneous equipment encompassing distinct functions, form factors, network interfaces, or I/O specifications supported by dissimilar software and hardware platforms. There is then an evident and crescent need to take every device into account and improve the agility performance during setup, control, management, monitoring and diagnosis phases. Service-oriented Architecture (SOA) paradigm is currently a widely endorsed approach for both business and enterprise systems integration. SOA concepts and technology are continuously spreading along the layers of the enterprise organization envisioning a unified interoperability solution. SOA promotes discoverability, loose coupling, abstraction, autonomy and composition of services relying on open web standards – features that can provide an important contribution to the industrial automation domain. The present work seized industrial automation device level requirements, constraints and needs to determine how and where can SOA be employed to solve some of the existent difficulties. Supported by these outcomes, a reference architecture shaped by distributed, adaptive and composable modules is proposed. This architecture will assist and ease the role of systems integrators during reengineering-related interventions throughout system lifecycle. In a converging direction, the present work also proposes a serviceoriented device model to support previous architecture vision and goals by including embedded added-value in terms of service-oriented peer-to-peer discovery and identification, configuration, management, as well as agile customization of device resources. In this context, the implementation and validation work proved not simply the feasibility and fitness of the proposed solution to two distinct test-benches but also its relevance to the expanding domain of SOA applications to support device lifecycle in the industrial automation domain

A real-time packet scheduling system for a 6LoWPAN industrial application

Nowadays, the industrial Wireless Sensor Networks (WSN) are crucial for the monitoring and control of the modern smart factory floor that is relying on them for critical applications and tasks that were performed by wired systems in the past. For this reason, it is required that the transmission mechanisms of wireless sensor networks are efficient and robust and that they guarantee realtime responses with low data losses. Furthermore, it is required that they utilize common networking standards, such as the Internet Protocol (IP), that provides interoperability with already existing infrastructures and offers widely tested security and transmission control protocols. The theoretical part of this document focuses on the description of the current panorama of the industrial WSN, its applications, design challenges and standardizations. It describes the 6LoWPAN standard and the wireless transmission technology that it uses for its lower layers, the IEEE 802.15.4 protocol. Later, it describes the principles behind the wireless scheduling, a state-of-the-art in the IEEE 802.15.4 scheduled channel access and the features of the most used operating systems for WSN. The practical part presents the real-time packet scheduling system for a 6LoWPAN industrial application proposed by this thesis work that adapts the HSDPA scheduling mechanisms to the IEEE 802.15.4 beacon-enabled mode. The system implemented manages the channel access by allocating Guaranteed Time Slots to sensor nodes according to the priority given by three scheduling algorithms that can be selected according to the traffic condition of the network. The system proposed was programmed using Contiki OS. It is based on the eSONIA 6LoWPAN firmware developed for the European Research Project and it was deployed on the FAST WSN for testing. The results, discussion and conclusions are documented at the final sections of this part