ПНСТ 930-2024

(ИСО/МЭК 21823-3:2021)

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Информационные технологии

ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ

Совместимость систем интернета вещей

Часть 3

Семантическая совместимость

Information technology. Internet of Things (IoT). Interoperability for IoT systems. Part 3. Semantic interoperability

ОКС 35.110

Срок действия с 2025-01-01

до 2028-01-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Некоммерческим партнерством "Русское биометрическое общество содействия развитию биометрических технологий, систем и коммуникаций" (Некоммерческое партнерство "Русское биометрическое общество") и Федеральным государственным бюджетным учреждением "Российский институт стандартизации" (ФГБУ "Институт стандартизации") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 194 "Кибер-физические системы"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 августа 2024 г. № 45-пнст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО/МЭК 21823-3:2021* "Интернет вещей (IoT). Совместимость систем интернета вещей. Часть 3. Семантическая совместимость" [ISO/IEC 21823-3, Internet of Things (IoT) - Interoperability for IoT systems - Part 3: Semantic interoperability, MOD] путем изменения отдельных фраз (слов, значений показателей, ссылок), которые выделены в тексте курсивом**. Внесение указанных технических отклонений направлено на учет потребностей национальной экономики Российской Федерации.

________________

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

** В оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов в разделе "Предисловие" приводятся обычным шрифтом, кроме отмеченного знаком "**"; остальные по тексту документа выделены курсивом. - Примечания изготовителя базы данных.     

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5)

Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТ Р 1.16-2011** (разделы 5 и 6).

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: 107045 Москва, Сретенский тупик, д.3, стр.1, и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии по адресу: 123112 Москва, Пресненская набережная, д.10, стр.2.

В случае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты" и будет размещена на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

Введение

Ежегодно увеличивается использование интернета вещей (ИВ) в таких областях применения, как производство, здравоохранение и новые межотраслевые приложения, связанные с умными городами (например, водоснабжение, энергетика, транспорт или здравоохранение). Большинство систем ИВ задействуют обмен информации, для обеспечения которого необходима функциональная совместимость. Существует потребность в механизмах обмена информацией и использования соответствующих данных и описаний данных.

Функциональная совместимость ИВ определяется как успешное взаимодействие между сущностями, указанными в ГОСТ Р 70924, например между службами ИВ, предоставляемыми разными поставщиками служб ИВ. Функциональная совместимость ИВ обеспечивается путем использования аспектной модели, определенной в ПНСТ 644, включающей пять аспектов: транспортный, синтаксический, семантический, поведенческий и аспект политики.

Семантическая функциональная совместимость ИВ - это аспект, который обеспечивает обмен данных между системами ИВ с использованием понятных информационных моделей данных (или семантических значений). Согласно [1]:

"Семантическая функциональная совместимость достигается, когда взаимодействующие системы придают одно и то же значение обмениваемому фрагменту данных, обеспечивая согласованность данных в разных системах независимо от отдельного формата данных. Данная согласованность значений может быть получена либо из уже существующих стандартов или соглашений о формате и значениях данных, либо динамическим способом с использованием общих словарей в форме схемы и/или подхода, основанном на онтологии".

Как показано на рисунке 1:

- семантическая функциональная совместимость означает, что информация в различных информационных моделях данных может быть переведена в понятное значение и быть обменена между приложениями;

- семантическая функциональная совместимость обеспечивает для приложений возможность понимать обмениваемую информацию;

- семантическая функциональная совместимость ИВ обеспечивается путем вызова служб и использования конкретных знаний и понятий ИВ.

Рисунок 1 - Семантическая функциональная совместимость ИВ

Семантическая функциональная совместимость обеспечивается путем использования метаданных или описаний данных. В ИТ-системах подход предоставления данных и описаний широко используется, например:

a) для описания содержимого базы данных используются концептуальные схемы;

b) для отображения содержимого записи базы данных используются структуры записей.

Как показано на рисунке 2, многие службы, вызываемые для обеспечения семантической функциональной совместимости, используют метаданные, что позволяет их обнаруживать, понимать и (повторно) использовать.

Рисунок 2 - Использование метаданных при обеспечении семантической функциональной совместимости

Метаданные обеспечивают общее понимание обмениваемых данных для систем ИВ. На рисунке 3 показано, как метаданные описывают (правый столбец) и определяют (левый столбец) значение данных для конкретной комнатной температуры.

Рисунок 3 - Информативность данных, описанных метаданными

Знания, которые представляют метаданные, могут быть описаны с помощью онтологий. Семантическая функциональная совместимость требует общедоступных, однозначных, машинопонятных метаданных для обеспечения возможности обмена информацией с использованием метаданных. Разработка большинства метаданных проводится независимо, что затрудняет семантическое взаимодействие сущностей или приложений ИВ и ограничивает применение семантики в ИВ. Настоящий стандарт определяет подход к семантической функциональной совместимости, основанный на использовании онтологии для разработки и специфицирования метаданных, чтобы датчики, устройства, системы и службы могли использовать метаданные и данные путем применения онтологий для достижения семантической функциональной совместимости. Настоящий стандарт предназначен, в том числе, для инженеров-онтологов и инженеров систем ИВ, которые проектируют семантическую функциональную совместимость систем ИВ.

Настоящий стандарт определяет также методы и способы обеспечения семантической совместимости систем ИВ. Раздел 5 определяет процесс обеспечения семантической функциональной совместимости ИВ. Раздел 6 определяет управление жизненным циклом семантической функциональной совместимости ИВ.

Справочные приложения содержат дополнительную информацию и рекомендации. Приложения A, B и C содержат рекомендации по изучению семантической функциональной совместимости ИВ, разработке семантической функциональной совместимости ИВ и управлению жизненным циклом семантической функциональной совместимости ИВ, соответственно. Приложение D содержит онтологическую спецификацию типовой архитектуры ИВ, определенную в ГОСТ Р 70924. Приложение E содержит существующие онтологии, применимые для семантической функциональной совместимости ИВ.

     1 Область применения

Настоящий стандарт определяет основные концепции семантической функциональной совместимости систем ИВ, являющейся частью аспектной модели функциональной совместимости в соответствии с ПНСТ 644-2022, в том числе:

- требования к основным онтологиям для семантической функциональной совместимости;

- рекомендации по использованию онтологий и разработке приложений для конкретных предметных областей, включая необходимость обеспечения расширяемости и подключения к внешним онтологиям;

- межпредметную спецификацию и формализацию онтологий для обеспечения согласованного использования существующих онтологий;

- соответствующие онтологии ИВ с указанием характеристик модульности, расширяемости, возможности повторного использования, масштабируемости, взаимодействия с онтологиями более высокого уровня и т.д.;

- варианты использования и сценарии служб, демонстрирующие потребности и требования семантической функциональной совместимости.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 57193 Системная и программная инженерия. Процессы жизненного цикла систем

ГОСТ Р 70924 (ИСО/МЭК 30141:2018) Информационные технологии. Интернет вещей. Типовая архитектура

ГОСТ Р ИСО/МЭК 29100 Информационная технология. Методы и средства обеспечения безопасности. Основы обеспечения приватности

ПНСТ 644-2022 (ИСО/МЭК 21823-1:2019) Информационные технологии. Интернет вещей. Совместимость систем интернета вещей. Часть 1. Структура

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ПНСТ 644-2022, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1

3.2 онтология (ontology): Спецификация конкретных (абстрактных) сущностей и отношений между ними в рассматриваемой предметной области знаний.

Примечание - Данная спецификация должна быть доступна в электронном виде.

     4 Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

API - программный интерфейс приложения (Application Programming Interface);

CoAP - протокол ограниченного приложения (Constrained Application Protocol);

ETSI - Европейский институт телекоммуникационных стандартов (European Telecommunications Standards Institute);

HTTP - протокол передачи гипертекста (Hypertext Transfer Protocol);

IDE - интегрированная среда разработки (Integrated Development Environment);

JSON-LD - формат описания контента с помощью объектов словаря связанных данных (JSON Linked Data);

LOV4IoT - связанные открытые словари для интернета вещей (Linked Open Vocabularies for Internet of Things);

OCF - отраслевая организация по разработке стандартов, фонд "Открытая связь" (Open Connectivity Foundation);

OWL - язык описания онтологий для семантической паутины (Web Ontology Language);

OWL-S - онтология, построенная поверх языка OWL;