Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

NGSI-LD

NGSI-LD es un modelo de información y una API para publicar , consultar y suscribirse a información contextual . Su objetivo es facilitar el intercambio abierto y la compartició...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita

NGSI-LD es un modelo de información y una API para publicar , consultar y suscribirse a información contextual . Su objetivo es facilitar el intercambio abierto y la compartición de información estructurada entre diferentes partes interesadas. Se utiliza en diversos ámbitos de aplicación, como ciudades inteligentes , [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] industria inteligente , agricultura inteligente , [ 4 ] [ 5 ] y, de forma más general, para el Internet de las cosas , [ 6 ] sistemas ciberfísicos , sistemas de sistemas [ 7 ] y gemelos digitales . [ 8 ]

NGSI-LD ha sido estandarizado por ETSI (Instituto Europeo de Normalización de las Telecomunicaciones) a través del Grupo de Especificación de la Industria de Gestión de Información de Contexto , tras una solicitud [ 9 ] de la Comisión Europea . Su adopción y desarrollo posterior se detallan en el "Plan continuo para la estandarización de las TIC" de la UE. [ 10 ] NGSI-LD se basa en un corpus de investigación de décadas de antigüedad en marcos de gestión de contexto y modelado de contexto. [ 11 ] El acrónimo NGSI significa "Interfaces de Servicio de Próxima Generación", un conjunto de especificaciones emitidas originalmente por la OMA que incluía Interfaces de Contexto. [ 12 ] Estas fueron adoptadas y evolucionadas como NGSIv2 [ 13 ] por la Asociación Público-Privada Europea para la Futura Internet (PPP), que dio origen a la comunidad de código abierto FIWARE.

El modelo de información NGSI-LD representa la información de contexto como entidades con propiedades y relaciones con otras entidades. Se deriva de grafos de propiedades [ 14 ] , con una semántica definida formalmente sobre la base de RDF y el marco de la web semántica . Puede serializarse mediante JSON-LD . A cada entidad y relación se le asigna una referencia IRI única como identificador, lo que permite exportar los datos correspondientes como conjuntos de datos enlazados . El sufijo -LD indica esta afiliación al universo de datos enlazados.

Diseño

Modelo de información

El modelo de información NGSI-LD [ 15 ] puede considerarse como la primera especificación formal por parte de una organización de estándares de jure del modelo de grafo de propiedades, que ha surgido desde principios de la década de 2000 como un modelo informal de denominador común para bases de datos de grafos .

Los conceptos fundamentales son:

  • Un grafo de propiedades (también conocido como "grafo con atributos") es un multigrafo dirigido , compuesto por nodos (vértices) conectados por enlaces dirigidos, donde tanto los nodos como los arcos pueden tener múltiples propiedades adjuntas opcionales (es decir, atributos).
  • Las propiedades (similares a los atributos en los modelos de objetos) tienen la forma de pares clave-valor arbitrarios. Las claves son cadenas de caracteres y los valores son tipos de datos arbitrarios. A diferencia de los grafos RDF, las propiedades no son arcos del grafo.
  • Las relaciones son arcos ( aristas dirigidas ) del grafo, que siempre tienen un identificador, un nodo de inicio y un nodo final.

El metamodelo NGSI-LD [ 15 ] define formalmente estos conceptos fundamentales (Entidades, Relaciones, Propiedades) sobre la base de RDF / RDFS / OWL y parcialmente sobre la base de JSON-LD .

  • Una entidad es el representante informativo de algo (un referente ) que se supone que existe en el mundo real, fuera de la plataforma computacional que utiliza NGSI-LD. Este referente no tiene por qué ser algo estrictamente físico (podría ser una entidad legal o administrativa), ni autocontenido (puede ser una construcción distribuida a nivel de sistema). Cualquier instancia de dicha entidad se supone que se identifica de forma única mediante un IRI y se caracteriza por hacer referencia a uno o más tipos de entidad NGSI-LD. En el lenguaje de grafos de propiedades, es un nodo.
  • Una propiedad es una instancia que asocia una característica, un valor NGSI-LD, a una entidad NGSI-LD, una relación NGSI-LD u otra propiedad NGSI-LD. Se permiten explícitamente las propiedades de propiedades y se recomienda su uso, por ejemplo, para expresar la precisión de un valor medido específico.
  • Una relación es un vínculo dirigido entre un sujeto (punto de partida), que puede ser una entidad NGSI-LD, una propiedad NGSI-LD u otra relación NGSI-LD, y un objeto (punto final), que es una entidad NGSI-LD. Una relación NGSI-LD de una propiedad a una entidad puede utilizarse, por ejemplo, para indicar que la propiedad fue medida por dicha entidad ( procedencia de la medición).
  • Un valor es un valor JSON (es decir, una cadena, un número, verdadero o falso, un objeto, una matriz), o un valor tipado JSON-LD (es decir, una cadena como la forma léxica del valor junto con un tipo, definido por un tipo base XSD o, más generalmente, un IRI ), o un valor estructurado JSON-LD (es decir, un conjunto, una lista o una cadena etiquetada en un idioma).
  • Un tipo es una clase OWL que es una subclase de las clases NGSI-LD Entity, NGSI-LD Relationship, NGSI-LD Property o NGSI-LD Value definidas en el metamodelo NGSI-LD. NGSI-LD predefine un pequeño número de tipos, pero por lo demás está abierto a cualquier tipo definido por los usuarios.

Como complemento a este metamodelo, la especificación del modelo de información NGSI-LD también proporciona una ontología entre dominios [ 15 ] que define constructos clave relacionados con características espaciales, temporales o de composición del sistema de las entidades.

El modelo de información flexible permite especificar cualquier tipo de entidad. Para facilitar la interoperabilidad entre los usuarios de NGSI-LD, las entidades estandarizadas se definen de forma colaborativa en el Programa de Modelos de Datos Inteligentes y se ponen a disposición en su repositorio con una licencia de código abierto.

Arquitectura

La especificación NGSI-LD consta de un modelo de información y una API. La API proporciona funcionalidades para dar soporte a las funciones arquitectónicas que se describen a continuación.

Interacciones de la arquitectura NGSI-LD

  • Consumidor de contexto : Un consumidor de contexto consume entidades NGSI-LD de un intermediario de contexto (o posiblemente directamente de una fuente de contexto) utilizando las funcionalidades de consumo de información de contexto de la API NGSI-LD. Puede recuperar una entidad NGSI-LD específica o consultar entidades NGSI-LD relevantes mediante solicitudes síncronas. También puede suscribirse a entidades NGSI-LD relevantes y recibir notificaciones asíncronas cuando se produzcan cambios en las entidades NGSI-LD solicitadas.
  • Productor de contexto : Un productor de contexto crea, actualiza y elimina entidades, propiedades y relaciones NGSI-LD en el agente de contexto utilizando las funcionalidades de provisión de información de contexto de la API NGSI-LD.
  • Fuente de contexto : Una fuente de contexto pone a disposición las entidades NGSI-LD a través de las funcionalidades de consumo de información de contexto de la API NGSI-LD. Para que la información sea detectable por un agente de contexto, este registra el tipo de información de contexto que puede proporcionar en un servidor de registro mediante la funcionalidad de registro de fuentes de contexto de la API NGSI-LD.
  • Context Broker : Un Context Broker actúa como punto de acceso principal a la información de contexto para los Context Consumers. La información de las entidades NGSI-LD puede almacenarse en el propio Context Broker, si ha sido proporcionada por un Context Producer mediante las funcionalidades de provisión de información de contexto de la API NGSI-LD, o bien, el Broker puede solicitarla a las Context Sources mediante las funcionalidades de consumo de información de contexto de la API NGSI-LD. El Context Broker agrega toda la información de las entidades NGSI-LD relacionada con una solicitud y devuelve el resultado agregado al Context Consumer. En el caso de una suscripción, envía notificaciones cuando se producen cambios relevantes, posiblemente como resultado de recibir notificaciones de las Context Sources. Para encontrar Context Sources que puedan contener entidades NGSI-LD relevantes para una solicitud del Context Consumer, el Context Broker utiliza la funcionalidad de descubrimiento de Context Sources de la API NGSI-LD implementada por el Registry Server.
  • Servidor de registro : El servidor de registro almacena los registros de fuentes de contexto proporcionados por las fuentes de contexto mediante las funcionalidades de registro de fuentes de contexto de la API NGSI-LD. Los registros de fuentes de contexto contienen información sobre el tipo de información de contexto que una fuente de contexto puede proporcionar, pero no los valores reales. El tipo de información de contexto se puede proporcionar en diferentes niveles de granularidad, desde información muy detallada, por ejemplo, ciertas propiedades o relaciones de una entidad NGSI-LD específica, hasta cualquier información de una entidad NGSI-LD específica, o hasta el nivel en el que puede proporcionar entidades NGSI-LD que tengan un tipo de entidad determinado, posiblemente para un área geográfica dada. La funcionalidad de descubrimiento de fuentes de contexto de la API NGSI-LD permite al agente de contexto (o posiblemente a un consumidor de contexto) encontrar fuentes de contexto que puedan tener entidades NGSI-LD relevantes.

Los roles arquitectónicos permiten implementar diferentes arquitecturas de despliegue. En una arquitectura centralizada, existe un Context Broker central que almacena la información de contexto proporcionada por los Context Producers. En un entorno distribuido, toda la información de contexto puede ser almacenada por Context Sources. En una arquitectura federada, Context Sources también puede ser Context Broker, que pone a disposición información agregada de un nivel jerárquico inferior. Estas arquitecturas no son mutuamente excluyentes; es decir, un despliegue real puede combinarlas de diferentes maneras.

API

La API de gestión de información de contexto de NGSI-LD [ 16 ] permite a los usuarios proporcionar, consumir y suscribirse a información de contexto en múltiples escenarios y con la participación de diversos interesados. Permite el acceso casi en tiempo real a información proveniente de diversas fuentes (no solo fuentes de datos de IoT), denominadas Fuentes de Contexto, así como la publicación de dicha información a través de plataformas de publicación de datos interoperables.

Ofrece consultas geotemporales avanzadas e incluye mecanismos de suscripción para que los consumidores de contenido reciban notificaciones cuando haya contenido disponible que cumpla con ciertas restricciones.

La API está diseñada para ser independiente de la arquitectura (centralizada, distribuida, federada o combinaciones de las mismas), de modo que las aplicaciones que producen y consumen información no tengan que adaptarse a las particularidades del sistema que distribuye o intermedia la información de contexto para ellas.

Las operaciones de la API comprenden:

  • Operaciones de información de contexto , relacionadas con el aprovisionamiento (creación de entidades NGSI-LD y actualización de sus atributos), el consumo (consulta de entidades NGSI-LD) y la suscripción (suscripción a información específica, bajo restricciones específicas, para recibir notificaciones cuando aparezcan entidades coincidentes que contengan la información especificada).
  • Las operaciones de Context Sources se refieren al Registro (poner a disposición una nueva fuente de información de contexto en el sistema distribuido general, registrándola) y al Descubrimiento (consultar al sistema sobre qué fuentes de contexto se han registrado y ofrecen información de un tipo específico).

Usos

NGSI-LD fue iniciado por socios del programa FIWARE y es utilizado principalmente por la comunidad de código abierto FIWARE, [ 17 ] con el apoyo de la Fundación FIWARE [ 18 ] así como por una amplia gama de otros proyectos y usuarios como los que se indican a continuación:

  • El Mecanismo Conectar Europa recomienda el uso del intermediario de contexto FIWARE con NGSI-LD.
  • La organización Open & Agile Smart Cities & Communities (OASC) hace referencia a la especificación NGSI-LD como el primero de sus Mecanismos Mínimos de Interoperabilidad (MIM1). [ 19 ]
  • El proyecto Living-in.eu recomienda el uso de NGSI-LD en su declaración conjunta y sus compromisos técnicos. [ 20 ] La declaración ha sido respaldada y firmada por 86 ciudades y administraciones públicas [ 21 ] de la UE, y cuenta con el apoyo de muchas más empresas y organizaciones. [ 22 ]
  • La arquitectura del marco de trabajo de Big Data para IoT de la GSMA se basa en NGSI-LD. [ 23 ]
  • El proyecto Fed4IoT de la UE , donde se utiliza como un formato de datos neutral [ 24 ] para traducir entre varias representaciones de datos de IoT.
  • La plataforma de gemelos digitales basada en grafos Thing'in de Orange utiliza NGSI-LD como su modelo de información central. [ 25 ]
  • La plataforma City Data Hub [ 1 ] se ha desarrollado como parte del proyecto Smart City Data Hub y ahora se utiliza como base para las ciudades inteligentes en Corea. [ 26 ]
  • El Intercambio de Datos Urbanos de la India (IUDX) [ 27 ] utiliza la API NGSI-LD como parte de su Interfaz de Servicio de Acceso a Recursos. Se hace referencia a ella en la norma IS 18003(Parte 2):2021 de Intercambio Unificado de Datos de la Oficina de Normas de la India. [ 28 ]

Historia

NGSI-LD es el resultado de una evolución de las Interfaces de Contexto que comenzó como parte del conjunto de "Interfaces de Servicio de Próxima Generación" (NGSI) publicado por la Open Mobile Alliance (OMA) en 2012, que también es la fuente del acrónimo NGSI. El conjunto NGSI incluía NGSI-9 como la Interfaz de Descubrimiento de Entidades de Contexto y NGSI-10 como la Interfaz de Información de Contexto. [ 12 ] El estándar NGSI de OMA y sus evoluciones intermedias se basaban en un modelo clásico de Entidad-atributo-valor y una representación basada en XML. Las Interfaces de Contexto NGSI fueron adaptadas por el proyecto FI-WARE, que desarrolló la plataforma para la Asociación Público-Privada (PPP) de Internet del Futuro Europea. Las Interfaces de Contexto NGSI de OMA obtuvieron un enlace HTTP con una representación JSON, denominada NGSIv1, que incluía tanto NGSI-9 como NGSI-10. En el transcurso de FI-PPP, las interfaces evolucionaron aún más hacia NGSIv2, [ 13 ] que se convirtió en la interfaz clave de la plataforma FIWARE. Después de la finalización de FI-PPP en 2016, la plataforma FIWARE se convirtió en el núcleo de la comunidad de código abierto FIWARE administrada por la Fundación FIWARE . En 2017, se creó el Grupo de Especificación de la Industria ETSI sobre Gestión de Información de Contexto Transversal (ETSI ISG CIM) para evolucionar la Interfaz de Información de Contexto, lo que resultó en la creación de NGSI-LD. Las limitaciones del modelo de información original llevaron a la especificación de un modelo más amplio que deriva de grafos de propiedades, incluyendo explícitamente relaciones entre entidades, al mismo nivel que las entidades mismas. ETSI ISG CIM continúa evolucionando el Modelo de Información y la API de NGSI-LD. Publica nuevas versiones de la especificación una o dos veces al año.

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Jeong, Seungmyeong; Kim, Seongyun; Kim, Jaeho (2020-12-07). "City Data Hub: Implementation of Standard-Based Smart City Data Platform for Interoperability" . Sensors . 20 ( 23): 7000. Bibcode : 2020Senso..20.7000J . doi : 10.3390/s20237000 . PMC 7731156. PMID 33297506 .  
  2. ↑ Almeida, João; Silva, Jorge; Batista, Thais; Cavalcante, Everton (2020). «Actas de la 22.ª Conferencia Internacional sobre Sistemas de Información Empresarial». Actas de la 22.ª Conferencia Internacional sobre Sistemas de Información Empresarial (ICEIS) . Vol. 1. SciTePress. pp. 205–212 . doi : 10.5220/0009422802050212 . ISBN   978-989-758-423-7.
  3. ↑ «Recursos NGSI-LD» . oascities.org . Ciudades inteligentes abiertas y ágiles. 2019-12-11 . Consultado el 24 de marzo de 2021 .
  4. ↑ López-Morales, Juan Antonio; Martínez, Juan Antonio; Skarmeta, Antonio F. (24 de enero de 2020). "Transformación digital de la agricultura mediante el uso de una plataforma interoperable" . Sensors . 20 ( 4): 1153. Bibcode : 2020Senso..20.1153L . doi : 10.3390/s20041153 . PMC 7070948. PMID 32093147 .  
  5. ↑ Viola, Fabio; Antoniazzi, Francesco; Aguzzi, Cristiano; Kamienski, Carlos; Roffia, Luca (abril de 2019). "Mapeo del modelo de contexto NGSI-LD sobre una arquitectura de procesamiento de eventos SPARQL: directrices de implementación" . 24.ª Conferencia de la Asociación de Innovaciones Abiertas (FRUCT) de 2019. Moscú, Rusia: IEEE. págs. 493–501 . doi : 10.23919/FRUCT.2019.8711888 . hdl : 11585/698548 . ISBN  978-952-68653-8-6.
  6. ↑ Cirillo, Flavio; Solmaz, Gürkan; Berz, Everton Luis; Bauer, Martín; Cheng, Bin; Kovacs, Ernö (septiembre de 2019). "Una plataforma IoT de código abierto basada en estándares: FIWARE". Revista IEEE Internet de las cosas . 2 (3): 12– 18. arXiv : 2005.02788 . Código Bib : 2019IITM....2c..12C . doi : 10.1109/IOTM.0001.1800022 . S2CID 210693632 . 
  7. ↑ Ulrich Ahle; Ernö Kovacs; Andreas Linneweber; Wolfgang Möller; Bernd Simon. (octubre de 2020). "ECOSISTEMA DE CIUDAD INTELIGENTE: Sentando las bases: utilizando la soberanía en la toma de decisiones" (PDF) . FIWARE y SAP . Recuperado el 24 de marzo de 2021. pág . 6. En las ciudades inteligentes actuales, las arquitecturas de "sistemas de sistemas" se crean sobre la base del estándar ETSI "Gestión de la información de contexto (ETSI ISG CIM)", también conocido como NGSI-LD.
  8. ↑ Olivier Bloch, Miriam Berhane Russon, Gert de Tant (26 de febrero de 2021). "Ontología de ciudades inteligentes para gemelos digitales" . Internet of Things Show . MSDN Channel 9. Consultado el 24 de marzo de 2021 .
  9. ↑ "Plan de la UE para la estandarización de las TIC en 2016"
  10. ↑ "Plan de la UE para la estandarización de las TIC en 2021"
  11. ↑ Bettini, Claudio; Brdiczka, Oliver; Henricksen, Karen; Indulska, Jadwiga; Nicklas, Daniela; Ranganathan, Anand; Riboni, Daniele (2010). "Una revisión de las técnicas de modelado y razonamiento de contexto" . Pervasive and Mobile Computing . 6 (2): 161– 180. doi : 10.1016/j.pmcj.2009.06.002 .
  12. 1 2 Bauer, Martin; Kovacs, Ernö; Schülke, Anett; Ito, Naoko; Criminisi, Carmen; Goix, Laurent-Walter; Valla, Massimo (2010). "2010 14.ª Conferencia Internacional sobre Inteligencia en Redes de Próxima Generación". Actas de la 14.ª Conferencia Internacional sobre Inteligencia en Redes de Próxima Generación (ICIN) . Berlín, Alemania: IEEE. págs. 1–5 . doi : 10.1109/ICIN.2010.5640931 . ISBN  978-1-4244-7443-1.
  13. ^ José Manuel Cantera Fonseca, Fermín Galán Márquez, Tobías Jacobs. "Especificación FIWARE-NGSI v2" . FIWARE . Consultado el 27 de marzo de 2021 .{{cite web}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  14. ↑ "El modelo de base de datos de grafos de propiedades"
  15. 1 2 3 Especificación del modelo de información NGSI-LD
  16. ↑ Especificación API NGSI-LD
  17. ↑ "FIWARE" . GitHub .
  18. ↑ "Inicio" . fiware.org .
  19. ↑ Mecanismos mínimos de interoperabilidad de OASC (MIM1)
  20. ↑ Compromisos técnicos de Living-eu
  21. ↑ "Firmamos" . 6 de diciembre de 2019.
  22. ↑ "Apoyo a la declaración" . Junio ​​de 2023.
  23. ↑ "Arquitectura de marco de trabajo para Big Data en IoT"
  24. ↑ Detti, Andrea; Tropea, Giuseppe; Rossi, Giulio; Martínez, Juan A.; Skarmeta, Antonio F.; Nakazato, Hidenori (2019). «Sistemas virtuales de IoT: Impulsando la innovación en IoT mediante la desvinculación de proveedores de dispositivos y desarrolladores de aplicaciones». Cumbre Global de IoT (GIoTS) de 2019. Aarhus, Dinamarca: IEEE. pp. 1–6 . doi : 10.1109/GIOTS.2019.8766422 . ISBN  978-1-7281-2171-0. S2CID 198145674 . 
  25. ↑ "Modelo de información" . 2019.
  26. ↑ Validación de la plataforma de pruebas NGSI-LD y ejemplos de uso
  27. ↑ "Intercambio de datos urbanos de la India" .
  28. ↑ "BIS adopta la arquitectura IUDX y las especificaciones de la API como estándar para el intercambio de datos" . 2022.
  • Página principal del grupo ETSI CIM
Implementaciones en proyectos de software de código abierto
  • Orión-LD de la Fundación FIWARE
  • Escorpión de NEC
  • Stellio de EGM
  • Casiopea de Geonet
  • Módulo de núcleo de datos del centro de datos de la ciudad de KETI