Οι εταιρείες, οι πόλεις και οι περιφέρειες σχεδόν δεν ανταλλάσσουν δεδομένα μεταξύ τους. Χρησιμοποιούμε τα ευρωπαϊκά πρότυπα για την ανταλλαγή και την ανάλυση δεδομένων, ανάμεσά τους το NGSI-LD, και βάζουμε context brokers πάνω από τα συστήματα που ήδη λειτουργείτε, ώστε ένα ερώτημα να τα φτάνει όλα, ενώ κάθε κάτοχος κρατά τα δεδομένα του εκεί που είναι και αποφασίζει ποιος μπορεί να δει ποιο μέρος.
Πέντε συστήματα, πέντε λεξιλόγια, ένα πλαίσιο για να ρωτήσετε.
Μία πηγή αλήθειας
Οι αισθητήρες, τα επίπεδα GIS, τα μοντέλα BIM, τα μητρώα παγίων, οι εκδηλώσεις της πόλης και οι εγγραφές που αφήνουν πίσω τους οι διαδικασίες σας γίνονται οντότητες NGSI-LD του ίδιου σχήματος. Δύο τμήματα που κάνουν την ίδια ερώτηση διαβάζουν την ίδια απάντηση, όποιος προμηθευτής κι αν έχτισε το σύστημα από κάτω.
Τα δεδομένα μένουν εκεί που ζουν
Το NGSI-LD περιγράφει τις οντότητες, το DCAT-AP τα σύνολα δεδομένων και το ODRL τους όρους χρήσης, οπότε τίποτα δεν χρειάζεται να μετακινηθεί σε μια κεντρική βάση. Οι brokers καταχωρούνται μεταξύ τους, το ερώτημα ταξιδεύει σε όποιον κρατά τις οντότητες και οι απαντήσεις επιστρέφουν ενωμένες. Στην εγκατάσταση αναφοράς μας ο περιφερειακός broker απάντησε για δεκαέξι συμβάντα και αποθήκευε μόνο τα δικά του έξι.
Η πολιτική αποφασίζει τι βλέπει ένας εταίρος
Ένας οργανισμός εταίρος ρωτά το δίδυμό σας και λαμβάνει το υποσύνολο που επιτρέπει η πολιτική σας, ακόμη κι όταν το ερώτημά του ζητά περισσότερα. Τα υπόλοιπα δεν φεύγουν ποτέ από τον broker σας.
Πρότυπα που σας μένουν
NGSI-LD από το ETSI, το Dataspace Protocol, το OGC SensorThings και τα δημοσιευμένα Smart Data Models. Αλλάξτε προμηθευτή, ή αλλάξτε εμάς, και τα μοντέλα εξακολουθούν να περιγράφουν την πόλη σας.
Πρωτόκολλα και πρότυπα που συνδέουμε
NGSI-LD
JSON-LD
OGC SensorThings
MQTT
LoRaWAN
OPC UA
WFS · PostGIS
IFC · BIM
Smart Data Models
Το πρόβλημα με το οποίο ασχολούμαστε
Τα ψηφιακά δίδυμα έρχονται ένα έργο τη φορά. Οι συγκοινωνίες αγοράζουν ένα, η εταιρεία ενέργειας ένα άλλο, η ύδρευση κρατά ένα τρίτο, και η πολεοδομία συντηρεί ένα μοντέλο BIM που κανείς άλλος δεν μπορεί να ανοίξει. Το καθένα περιγράφει τον ίδιο δρόμο και το ίδιο κτίριο με το δικό του λεξιλόγιο, οπότε μια ερώτηση που περνά από δύο τμήματα γίνεται σύσκεψη αντί για ερώτημα.
Οι μετρήσεις των αισθητήρων είναι μόνο ένα μέρος. Τα οδικά έργα, οι πολιτιστικές εκδηλώσεις, οι άδειες σε εξέλιξη και οι ανακοινώσεις που δημοσιεύει μια πόλη περιγράφουν τον ίδιο δρόμο, και καθένα τους κάθεται σε ακόμη ένα σύστημα.
Ένα τυποποιημένο API κλείνει μόνο το μισό αυτό κενό. Το NGSI-LD ορίζει πώς ένα σύστημα διαβάζει από ένα άλλο. Δεν λέει τίποτα για το πώς ο κάτοχος περιορίζει τι βλέπει ο γείτονας, οπότε μια πόλη που θέλει να μοιραστεί το δίδυμό της με την περιφέρεια μπορεί να το ανοίξει ολόκληρο ή καθόλου. Φτιάξαμε το επίπεδο που κάνει και τα δύο: ενώνει τα δίδυμα σε ένα πλαίσιο και αφήνει κάθε κάτοχο να αποφασίσει ποιος διαβάζει ποιο μέρος.
Έξι μέρη, μία πλατφόρμα
01 · Πηγές
Οι προσαρμογείς μετατρέπουν αυτό που ήδη εκπέμπουν τα συστήματά σας, MQTT, LoRaWAN, OPC UA, WFS, IFC, σε οντότητες NGSI-LD. Τίποτα δεν ξαναγράφεται από τη μεριά της πηγής.
02 · Πλαίσιο
Ένας context broker κρατά μία περιγραφή για κάθε δρόμο, μετρητή και αίθουσα, με τις ιδιότητές της, τις σχέσεις της και το @context της.
03 · Ομοσπονδία
Οι brokers καταχωρούνται μεταξύ τους. Σε μια ερώτηση που στέλνεται σε έναν broker απαντά όποιος κρατά τις οντότητες, και δεν γίνεται αντίγραφο στη διαδρομή.
04 · Πολιτική
Οι κανόνες πρόσβασης ορίζουν ποιος μπορεί να κάνει τι, με ποιες οντότητες και υπό ποια συνθήκη. Η πύλη ξαναγράφει κάθε ερώτημα ώστε να μπορεί να επιστρέψει μόνο ό,τι δικαιούται ο καλών.
05 · Χώρος δεδομένων
Μεταξύ οργανισμών, οι connectors του Dataspace Protocol διαπραγματεύονται τους όρους μία φορά. Μετά από αυτό, ένα ομοσπονδιακό ερώτημα κοστίζει λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου παραπάνω από ένα απλό.
06 · Καταναλωτές
Το Grafana και άλλοι αμετάβλητοι πελάτες NGSI-LD διαβάζουν σε όλη την ομοσπονδία σαν να ήταν ένας broker. Οι ομάδες σας κρατούν τα εργαλεία που ανοίγουν το πρωί.
Μετρημένο σε τρεις οργανισμούς
Εγκαταστήσαμε την πλατφόρμα για μια πόλη, την αυτοδιοικούμενη περιφέρειά της και ένα πανεπιστήμιο, το καθένα στο δικό του σύμπλεγμα Kubernetes με δικά του διαπιστευτήρια και χωρίς κοινό διαχειριστή, και τη μετρήσαμε πάνω από δίκτυο ευρείας περιοχής. Οι αριθμοί παρακάτω προέρχονται από αυτή την εγκατάσταση και δημοσιεύονται, αίτημα προς αίτημα, μαζί με την ερευνητική εργασία που γράψαμε με το Πανεπιστήμιο Matej Bel.
Η αποστολή ενός ομοσπονδιακού ερωτήματος μέσω connector χώρου δεδομένων κοστίζει 2 ms περισσότερο από την απλή ομοσπονδία μεταξύ brokers για μία οντότητα, 4 ms για δέκα. Η ίδια η ομοσπονδία κοστίζει περίπου 31 ms πάνω από ένα άμεσο ερώτημα, και η επιβολή πολιτικής στο αποτέλεσμα άλλα 18 έως 19 ms.
Δεκατέσσερις από τις δεκατέσσερις περιπτώσεις ελέγχου πρόσβασης κράτησαν, ανάμεσά τους ένα πλαστό token, ένα token ξαναγραμμένο ώστε να διεκδικεί ρόλο διαχειριστή, και μια μηχανή πολιτικής εκτός λειτουργίας. Η πύλη αρνήθηκε αντί να αφήσει το αίτημα να περάσει.
Ένας εταίρος μόνο για ανάγνωση ζήτησε 103 οχήματα που κρατούσε άλλος οργανισμός και έλαβε τα 100 που του επιτρεπόταν να δει, ακόμη και όταν το δικό του ερώτημα ονόμαζε εύρος που δεν είχε δικαίωμα να διαβάσει.
Το Grafana με την τυπική πηγή δεδομένων NGSI-LD διάβασε συμβάντα, ποιότητα αέρα και θέσεις οχημάτων και στους τρεις οργανισμούς, χωρίς προσαρμογέα στη μέση.
Πώς ξεκινά ένα έργο
Καταγραφή. Χαρτογραφούμε κάθε σύστημα που κρατά δεδομένα του διδύμου: πρωτόκολλο, μοντέλο, κάτοχο, συχνότητα ανανέωσης και ποιος επιτρέπεται να το διαβάζει.
Πιλότος σε μία ερώτηση. Παίρνουμε μια ερώτηση που οι ομάδες σας ήδη κάνουν σε δύο ή τρία συστήματα και την κάνουμε απαντήσιμη με ένα ερώτημα NGSI-LD.
Επέκταση. Οι προσαρμογείς, τα μοντέλα και οι κανόνες πρόσβασης μεταφέρονται στη δική σας υποδομή ή στη δική μας. Οι ομάδες σας συνεχίζουν να δουλεύουν στα εργαλεία που ξέρουν.
Άνοιγμα σε εταίρους. Όταν ένας γειτονικός οργανισμός πρέπει να διαβάσει μέρος του διδύμου σας, ο connector του διαπραγματεύεται τους όρους και η πολιτική σας αποφασίζει τα υπόλοιπα.
Φέρτε τα δεδομένα σας σε ένα πλαίσιο
Στείλτε μας τη λίστα των συστημάτων που λειτουργείτε. Επιστρέφουμε με το τι μπορεί να ενωθεί σήμερα, τι χρειάζεται πρώτα προσαρμογέα και τι απαιτεί το καθένα.