Yritykset, kaupungit ja maakunnat jakavat dataa keskenään hyvin vähän. Käytämme eurooppalaisia standardeja datan vaihtoon ja analysointiin, niiden joukossa NGSI-LD:tä, ja asetamme context brokerit niiden järjestelmien päälle, joita jo ajatte, niin että yksi kysely tavoittaa ne kaikki ja jokainen omistaja pitää datansa siellä missä se on ja päättää kuka saa nähdä minkäkin osan.
Viisi järjestelmää, viisi sanastoa, yksi konteksti jolta kysyä.
Yksi totuuden lähde
Anturit, GIS-tasot, BIM-mallit, omaisuusrekisterit, kaupungin tapahtumat ja prosessienne jättämät merkinnät muuttuvat samanmuotoisiksi NGSI-LD-entiteeteiksi. Kaksi osastoa, jotka kysyvät saman kysymyksen, lukevat saman vastauksen, rakensipa alla olevan järjestelmän kuka toimittaja tahansa.
Data pysyy siellä missä se asuu
NGSI-LD kuvaa entiteetit, DCAT-AP tietoaineistot ja ODRL käyttöehdot, joten minkään ei tarvitse siirtyä keskitettyyn tietokantaan. Brokerit rekisteröityvät toisilleen, kysely matkaa sille joka entiteetit omistaa, ja vastaukset palaavat yhdistettyinä. Referenssiasennuksessamme maakunnan broker vastasi kuudestatoista tapahtumasta ja säilytti vain omat kuusi.
Käytäntö päättää mitä kumppani näkee
Kumppaniorganisaatio kysyy kaksoseltanne ja saa sen osajoukon, jonka käytäntönne sallii, myös silloin kun sen kysely pyytää enemmän. Loppu ei koskaan poistu brokeriltanne.
Standardit jotka jäävät teille
ETSI:n NGSI-LD, Dataspace Protocol, OGC SensorThings ja julkaistut Smart Data Models. Vaihtakaa toimittaja, tai vaihtakaa meidät, ja mallit kuvaavat yhä kaupunkianne.
Yhdistämämme protokollat ja standardit
NGSI-LD
JSON-LD
OGC SensorThings
MQTT
LoRaWAN
OPC UA
WFS · PostGIS
IFC · BIM
Smart Data Models
Ongelma jonka parissa työskentelemme
Digitaaliset kaksoset saapuvat yksi projekti kerrallaan. Liikenne ostaa yhden, energiayhtiö toisen, vesilaitos pitää kolmatta, ja rakennusvalvonta ylläpitää BIM-mallia, jota kukaan muu ei saa auki. Jokainen niistä kuvaa saman kadun ja saman rakennuksen omalla sanastollaan, joten kahden osaston yli menevästä kysymyksestä tulee kokous kyselyn sijaan.
Anturilukemat ovat vain osa tätä. Katutyöt, kulttuuritapahtumat, käsittelyssä olevat luvat ja kaupungin julkaisemat tiedotteet kuvaavat samaa katua, ja jokainen niistä istuu vielä yhdessä järjestelmässä.
Standardirajapinta kuroo tästä umpeen vain puolet. NGSI-LD määrittelee, miten yksi järjestelmä lukee toisesta. Se ei sano mitään siitä, miten omistaja rajaa sitä mitä naapuri näkee, joten kaupunki joka haluaa jakaa kaksosensa maakunnan kanssa voi avata sen kokonaan tai ei lainkaan. Rakensimme kerroksen joka tekee molemmat: liittää kaksoset yhdeksi kontekstiksi ja antaa jokaisen omistajan päättää kuka lukee minkäkin osan.
Kuusi osaa, yksi alusta
01 · Lähteet
Sovittimet muuttavat sen, mitä järjestelmänne jo lähettävät, MQTT, LoRaWAN, OPC UA, WFS, IFC, NGSI-LD-entiteeteiksi. Lähdepäässä ei kirjoiteta mitään uusiksi.
02 · Konteksti
Context broker pitää yhtä kuvausta jokaisesta kadusta, mittarista ja huoneesta, sen ominaisuuksineen, suhteineen ja @context-määrittelyineen.
03 · Federaatio
Brokerit rekisteröityvät toisilleen. Yhdelle brokerille lähetettyyn kysymykseen vastaa se, joka entiteetit omistaa, eikä matkalla tehdä kopiota.
04 · Käytäntö
Pääsysäännöt kertovat, kuka saa tehdä mitä millekin entiteetille ja millä ehdolla. Yhdyskäytävä kirjoittaa jokaisen kyselyn uusiksi niin, että se voi palauttaa vain sen mihin kutsujalla on oikeus.
05 · Data-avaruus
Organisaatioiden välillä Dataspace Protocol -konnektorit neuvottelevat ehdot kerran. Sen jälkeen federoitu kysely maksaa muutaman millisekunnin enemmän kuin tavallinen.
06 · Kuluttajat
Grafana ja muut muokkaamattomat NGSI-LD-asiakkaat lukevat koko federaation läpi kuin se olisi yksi broker. Tiiminne pitävät ne työkalut, jotka he aamulla avaavat.
Mitattu kolmessa organisaatiossa
Asensimme alustan kaupungille, sen itsehallinnolliselle maakunnalle ja yliopistolle, kukin omaan Kubernetes-klusteriinsa omilla tunnuksillaan ja ilman yhteistä ylläpitäjää, ja mittasimme sitä laajaverkon yli. Alla olevat luvut ovat tuosta asennuksesta ja ne on julkaistu, pyyntö pyynnöltä, Matej Belin yliopiston kanssa kirjoittamamme tutkimusartikkelin mukana.
Federoidun kyselyn lähettäminen data-avaruuden konnektorin läpi maksaa yhden entiteetin osalta 2 ms enemmän kuin pelkkä brokerien välinen federaatio, kymmenen osalta 4 ms. Federointi itsessään maksaa noin 31 ms suoraan kyselyyn verrattuna, ja käytännön valvonta tulokselle vielä 18–19 ms.
Neljätoista neljästätoista pääsynvalvontatapauksesta piti, joukossa väärennetty token, ylläpitäjän roolia väittämään kirjoitettu token ja alas ajettu käytäntömoottori. Yhdyskäytävä kielsi sen sijaan että olisi päästänyt pyynnön läpi.
Vain lukuoikeuden saanut kumppani kysyi toisen organisaation hallussa olevaa 103 ajoneuvoa ja sai ne 100, jotka se sai nähdä, myös silloin kun sen oma kysely nimesi alueen jota se ei saanut lukea.
Grafana tavallisella NGSI-LD-tietolähteellään luki tapahtumia, ilmanlaatua ja ajoneuvojen sijainteja kaikista kolmesta organisaatiosta ilman sovitinta välissä.
Miten projekti alkaa
Inventaario. Kartoitamme jokaisen järjestelmän, jolla on kaksosdataa: protokolla, malli, omistaja, päivitystiheys ja kuka saa lukea.
Pilotti yhdellä kysymyksellä. Otamme kysymyksen, jonka tiiminne jo esittävät kahden tai kolmen järjestelmän yli, ja teemme siitä yhdellä NGSI-LD-kyselyllä vastattavan.
Laajennus. Sovittimet, mallit ja pääsysäännöt siirtyvät teidän infrastruktuuriinne tai meidän. Tiiminne jatkavat työtä tutuilla työkaluilla.
Avaus kumppaneille. Kun naapuriorganisaation pitäisi lukea osa kaksosestanne, sen konnektori neuvottelee ehdot ja teidän käytäntönne päättää loput.
Tuokaa datanne yhteen kontekstiin
Lähettäkää meille lista järjestelmistä, joita ajatte. Palaamme sillä, mitä voidaan yhdistää heti, mihin tarvitaan ensin sovitin ja mitä kukin vaihe vaatii.