Langattomien sensoriverkkojen yhteentoimivuus yhdyskäytävätasolla

Abstract

Tutkielman tarkoituksena oli perehtyä esineiden internetin ja erityisesti langattomien sensoriverkkojen perusteknologioihin ja eri laitteiden yhteentoimivuuteen liittyviin ongelmiin. Esineiden internetin laitekirjo on valtava eikä vielä ole mitään varsinaista standardia eri järjestelmien keskinäiseen kommunikaatioon. Olisi kuitenkin suotavaa, että järjestelmät käyttäisivät internetissä jo käytettäviä teknologioita, kuten HTTP, HTTPS tai CoAP. Yhteentoimivuuden suhteen ongelmaksi muodostuu käytettävien viestien muoto ja tiedon esitys. Jokaisella laitevalmistajalla on oma tapansa enkoodata ja esittää mittaustieto. Tähän tarjotaan ratkaisuksi niin sanottuja teknologian sovituskerroksia. Helpoiten tämän roolin hoitaa eri järjestelmien välille rakennettu yhdyskäytäväpalvelu.

Tutkielman teoriaosuudessa vertailtiin WWW-sovelluspalveluteknologioita langattomien sensoriverkkojen näkökulmasta ja esiteltiin lyhyesti langattomien sensoriverkkojen käyttämiä tiedonsiirtoprotokollia, tiedon esitys- ja varastointitapoja sekä eri standardointiorganisaatioiden ja projektien tuottamia rajapintamääritelmiä ja tiedon esitystapoja. Tämän lisäksi perehdyttiin tarkemmin TTY:n kehittämään WSN OpenAPI -rajapintamääritelmään.

Tutkielman tuloksena syntyi Kokkolan yliopistokeskuksen informaatioteknologian yksikön käyttöön WSN OpenAPI -määritelmää mukaileva REST-rajapinnan tarjoava palvelu sekä kevyt web-asiakasohjelma, joka hyödyntää tätä rajapintaa.

Tällaisilla yhdyskäytävillä on mahdollista yhdistää useita eri standardeja käyttäviä sensoriverkkoja toisiinsa, mutta tämä edellyttää jokaiselle erilaiselle verkolle omaa yhdyskäytävää. Tämä voi olla haaste usean eri laitevalmistajan laitteita käytettäessä.

The purpose of this thesis was to get acquainted with the basic technologies of the Internet of Things and more specifically the wireless sensor networks and problems related to interoperability of different devices. The IoT device spectrum is enormous and at the time of writing there is no one standard for communication between different systems. It would be desirable for systems to use technologies that are already in use on the Internet such as HTTP/HTTPS and CoAP. The form and representation of the messages and information are the problems with interoperability. Each device manufacturer has their own way of encoding and representing the measurement data. So-called technology adaptation layers are offered as a solution. These layers are most easily handled by building gateway services between different systems.

The theory part of the thesis consists of comparing web service technologies from the point of view of wireless sensor networks, the different ways of presenting and storing the data and the interface specifications produced by different standardization organizations and projects. In addition, the WSN OpenAPI interface developed by TUT was further explored.

A service providing a REST API conforming to the WSN OpenAPI specification and a lightweight web client utilizing the API was produced as a result of this work for the Information Technology unit of the Kokkola University Consortium Chydenius.

With gateways such as the one created it is possible to connect sensor networks using different standards for communication, but this requires the implementation of a new gateway service for each different network. This can prove to be a challenge when using devices from several different manufacturers.