ETSI TS 103 828-2024 SmartM2M; SAREF: Поддержка онтологии для городских цифровых двойников и рекомендации по использованию

Стандартный №: ETSI TS 103 828-2024
Дата публикации: 2024
Разместил: European Telecommunications Standards Institute (ETSI)
Последняя версия: ETSI TS 103 828-2024

сфера применения

Обзор спецификаций стандартов и технической базы

ETSI TS 103 828 V1.1.1 (2024-03) — важная техническая спецификация, выпущенная Европейским институтом стандартов в области телекоммуникаций (ETSI), которая специально направлена на расширение онтологии SAREF (Smart Applications REFerence) в области SmartM2M. Этот стандарт направлен на устранение ключевого семантического разрыва в моделировании городских цифровых двойников (Digital Twin) и предоставление единой семантической структуры для интеллектуального взаимодействия между устройствами IoT.

Инновации в основных технологиях и проектирование архитектуры

Этот стандарт сделал два ключевых расширения на основе набора онтологий SAREF: улучшение моделирования услуг и интеграция временных рядов. Внедряя модель концепции сервиса онтологии на основе oneM2M, реализуется сетевой механизм описания и обнаружения функций устройства.

Измерения моделирования	Собственные возможности SAREF	Расширенные возможности	Технические улучшения
Описание сервиса	Базовое определение функции	Полный механизм предоставления сервиса	Поддержка режима связи RESTful
Временные ряды	Отсутствие стандартной поддержки	Онтология времени W3C Подробное объяснение технологии расширения моделирования сервисов В разделе 5.1 спецификации подробно описан механизм расширения для моделирования сервисов. Введение основных понятий онтологии oneM2M, таких как Устройство, Сервис и Функция, позволяет создать полноценную систему описания сервисов. В архитектуре oneM2M устройства (oneM2M:Device) выполняют задачи, выполняя определённые функции (oneM2M:Function). Эти функции представлены в сети как сервисы (oneM2M:Service), что позволяет их обнаруживать, регистрировать и удалённо контролировать. Команды (oneM2M:Command) представляют собой операции, поддерживающие выполнение функций, в то время как операции (oneM2M:Operation) предоставляют команды в сеть. Сравнение с собственной моделью SAREF показывает, что oneM2M предоставляет более развитую систему определения сервисов, включая концепции точек входных данных (InputDataPoint) и точек выходных данных (OutputDataPoint), поддерживающих обмен информацией о состоянии в модели связи RESTful. Инновационные решения для моделирования временных рядов Раздел 5.2 посвящен решению ключевых задач моделирования временных рядов. Благодаря интеграции временной онтологии W3C, базовой онтологии oneM2M и Рекомендации по расширению временных рядов ETSI TR 103 911 создается полная модель данных с учетом времени. Основное техническое решение включает в себя: saref:DataPoint как подкласс временной сущности (time:TemporalEntity), который поддерживает обоснование временных отношений; атрибут типа данных saref:hasResolution описывает временной интервал точек данных; а концепция saref:DataSampling поддерживает стратегии агрегации данных. Временная онтология W3C предоставляет 13 основных временных отношений (таких как «до», «встречается», «перекрывается» и т. д.) для поддержки сложных временных рассуждений. Концепция точек данных oneM2M обеспечивает основу для временных рядов, а синхронизированная модель временных рядов ETSI TR 103 911 обеспечивает синхронизацию данных с нескольких устройств по времени. Углубленный анализ примеров реального применения Пример цифрового двойника Виктории Проект цифрового двойника в Виктории, Австралия, демонстрирует практическое применение расширений SAREF4CITY, SAREF4BLDG и SAREF4WATR. Благодаря моделированию семантических устройств и услуг он позволяет проводить корреляционный анализ между энергопотреблением и потреблением воды в здании. В этом примере используются устройства мониторинга s4watr:WaterDevice и s4bldg:BuildingDevice в сочетании с сущностью saref:Measurement для создания модели корреляции временных рядов между потреблением воды и образованием сточных вод, что поддерживает сравнительный анализ между секторами. Пример использования цифрового двойника интероперабельного города В этом примере демонстрируется сложный сценарий взаимодействия многодоменных цифровых двойников. Качество городского воздуха контролируется с помощью фотометрических датчиков и датчиков твердых частиц s4envi:LightSensor, а также интеллектуально связанных с системами уличного освещения. Техническая реализация включает в себя Службу административного управления (AMS), механизм запуска событий порогового KPI и обработку событий выравнивания временных рядов (AlignedSequenceEvent). Совместная работа служб в нескольких зданиях использует расширение SAREF4LIFT для достижения семантической интеграции лифтовых систем. Рекомендации по внедрению и передовые практики, основанные на этой технической спецификации, должны соответствовать следующим рекомендациям: во-первых, создать унифицированный механизм регистрации семантических устройств, чтобы гарантировать, что все устройства IoT семантически описаны с использованием онтологии SAREF; во-вторых, реализовать стандартизированный сбор данных временных рядов, используя онтологию времени W3C для унифицированного форматирования временных меток. На уровне архитектуры системы рекомендуется многоуровневая архитектура: уровень устройств реализует базовый сбор данных, уровень служб предоставляет функциональность, а уровень приложений поддерживает междоменное взаимодействие. В то же время должен быть создан механизм контроля качества для обеспечения своевременности и точности данных временных рядов. Для проектов цифровых двойников на уровне города рекомендуется отдать приоритет семантическому моделированию критической инфраструктуры и постепенно расширять его охват. Следует создать единый семантический словарь для межведомственного взаимодействия, чтобы избежать проблем взаимодействия, вызванных концептуальной неоднозначностью. Тенденции развития технологий и перспективы на будущее Дальнейшая эволюция онтологии SAREF будет направлена на более точное расширение предметной области и более широкие возможности рассуждения. В будущих версиях может быть добавлена поддержка потоковой обработки данных в реальном времени, интеграции моделей машинного обучения и распределенной совместной работы над цифровыми двойниками. С развитием технологий 5G-Advanced и 6G цифровые двойники будут развиваться в сторону большей точности и точности в реальном времени. Онтологию SAREF необходимо соответствующим образом расширить для поддержки новых требований, таких как точность времени на уровне миллисекунд, пространственная семантическая интеграция и слияние мультимодальных данных. Работа по стандартизации будет продолжена для достижения соответствия другим международным стандартам, включая ISO/IEC 21823-4 IoT Digital Twin Framework и W3C Web of Things, для создания более открытой семантической экосистемы IoT. ETSI TS 103 828-2024 История 2024 ETSI TS 103 828-2024 SmartM2M; SAREF: Поддержка онтологии для городских цифровых двойников и рекомендации по использованию стандарты и спецификации ETSI TS 103 828 V1.1.1 (2024-03)-2024 SmartM2M; SAREF: Поддержка онтологии для городских цифровых двойников и рекомендации по использованию ETSI TR 103 827-2023 SmartM2M; SAREF: Возможности цифровых твинов для онтологии контекста ETSI TR 103 827 V1.1.1 (2023-09)-2023 SmartM2M; SAREF: Возможности цифровых двойников для контекста онтологии ETSI TR 103 847 V1.1.1 (2024-09)-2024 SmartM2M; Поддержка связи с цифровыми близнецами в oneM2M ETSI TR 103 781 V1.1.1 (2023-09)-2023 SmartM2M; изучение шаблонов онтологии SAREF и рекомендаций по использованию ETSI TS 103 846-2024 SmartM2M; Цифровые двойники: Функциональность и коммуникация. Референтная архитектура ETSI TS 103 410-4 V2.1.1 (2024-10)-2024 SmartM2M; Расширение SAREF; Часть 4: Домен «Умных городов ETSI TR 103 844-2023 SmartM2M; DIGITAL TWINS AND STANDARDIZATION OPPORTUNITIES IN ETSI ETSI TS 103 410-6-2020 SmartM2M; Расширение SAREF; Часть 6: Домен «умного» сельского хозяйства и пищевой цепи © 2025. Все права защищены.

Измерения моделирования

Собственные возможности SAREF

Расширенные возможности

Технические улучшения

Описание сервиса

Базовое определение функции

Полный механизм предоставления сервиса

Поддержка режима связи RESTful

Временные ряды

Отсутствие стандартной поддержки

Онтология времени W3C

Подробное объяснение технологии расширения моделирования сервисов

В разделе 5.1 спецификации подробно описан механизм расширения для моделирования сервисов. Введение основных понятий онтологии oneM2M, таких как Устройство, Сервис и Функция, позволяет создать полноценную систему описания сервисов. В архитектуре oneM2M устройства (oneM2M:Device) выполняют задачи, выполняя определённые функции (oneM2M:Function). Эти функции представлены в сети как сервисы (oneM2M:Service), что позволяет их обнаруживать, регистрировать и удалённо контролировать. Команды (oneM2M:Command) представляют собой операции, поддерживающие выполнение функций, в то время как операции (oneM2M:Operation) предоставляют команды в сеть. Сравнение с собственной моделью SAREF показывает, что oneM2M предоставляет более развитую систему определения сервисов, включая концепции точек входных данных (InputDataPoint) и точек выходных данных (OutputDataPoint), поддерживающих обмен информацией о состоянии в модели связи RESTful.

Инновационные решения для моделирования временных рядов

Раздел 5.2 посвящен решению ключевых задач моделирования временных рядов. Благодаря интеграции временной онтологии W3C, базовой онтологии oneM2M и Рекомендации по расширению временных рядов ETSI TR 103 911 создается полная модель данных с учетом времени.

Основное техническое решение включает в себя: saref:DataPoint как подкласс временной сущности (time:TemporalEntity), который поддерживает обоснование временных отношений; атрибут типа данных saref:hasResolution описывает временной интервал точек данных; а концепция saref:DataSampling поддерживает стратегии агрегации данных.

Временная онтология W3C предоставляет 13 основных временных отношений (таких как «до», «встречается», «перекрывается» и т. д.) для поддержки сложных временных рассуждений. Концепция точек данных oneM2M обеспечивает основу для временных рядов, а синхронизированная модель временных рядов ETSI TR 103 911 обеспечивает синхронизацию данных с нескольких устройств по времени.

Углубленный анализ примеров реального применения

Пример цифрового двойника Виктории

Проект цифрового двойника в Виктории, Австралия, демонстрирует практическое применение расширений SAREF4CITY, SAREF4BLDG и SAREF4WATR. Благодаря моделированию семантических устройств и услуг он позволяет проводить корреляционный анализ между энергопотреблением и потреблением воды в здании.

В этом примере используются устройства мониторинга s4watr:WaterDevice и s4bldg:BuildingDevice в сочетании с сущностью saref:Measurement для создания модели корреляции временных рядов между потреблением воды и образованием сточных вод, что поддерживает сравнительный анализ между секторами.

Пример использования цифрового двойника интероперабельного города

В этом примере демонстрируется сложный сценарий взаимодействия многодоменных цифровых двойников. Качество городского воздуха контролируется с помощью фотометрических датчиков и датчиков твердых частиц s4envi:LightSensor, а также интеллектуально связанных с системами уличного освещения. Техническая реализация включает в себя Службу административного управления (AMS), механизм запуска событий порогового KPI и обработку событий выравнивания временных рядов (AlignedSequenceEvent). Совместная работа служб в нескольких зданиях использует расширение SAREF4LIFT для достижения семантической интеграции лифтовых систем. Рекомендации по внедрению и передовые практики, основанные на этой технической спецификации, должны соответствовать следующим рекомендациям: во-первых, создать унифицированный механизм регистрации семантических устройств, чтобы гарантировать, что все устройства IoT семантически описаны с использованием онтологии SAREF; во-вторых, реализовать стандартизированный сбор данных временных рядов, используя онтологию времени W3C для унифицированного форматирования временных меток. На уровне архитектуры системы рекомендуется многоуровневая архитектура: уровень устройств реализует базовый сбор данных, уровень служб предоставляет функциональность, а уровень приложений поддерживает междоменное взаимодействие. В то же время должен быть создан механизм контроля качества для обеспечения своевременности и точности данных временных рядов.

Для проектов цифровых двойников на уровне города рекомендуется отдать приоритет семантическому моделированию критической инфраструктуры и постепенно расширять его охват. Следует создать единый семантический словарь для межведомственного взаимодействия, чтобы избежать проблем взаимодействия, вызванных концептуальной неоднозначностью.

Тенденции развития технологий и перспективы на будущее

Дальнейшая эволюция онтологии SAREF будет направлена на более точное расширение предметной области и более широкие возможности рассуждения. В будущих версиях может быть добавлена поддержка потоковой обработки данных в реальном времени, интеграции моделей машинного обучения и распределенной совместной работы над цифровыми двойниками.

С развитием технологий 5G-Advanced и 6G цифровые двойники будут развиваться в сторону большей точности и точности в реальном времени. Онтологию SAREF необходимо соответствующим образом расширить для поддержки новых требований, таких как точность времени на уровне миллисекунд, пространственная семантическая интеграция и слияние мультимодальных данных.

Работа по стандартизации будет продолжена для достижения соответствия другим международным стандартам, включая ISO/IEC 21823-4 IoT Digital Twin Framework и W3C Web of Things, для создания более открытой семантической экосистемы IoT.

ETSI TS 103 828-2024 История

2024 ETSI TS 103 828-2024 SmartM2M; SAREF: Поддержка онтологии для городских цифровых двойников и рекомендации по использованию

стандарты и спецификации

ETSI TS 103 828 V1.1.1 (2024-03)-2024 SmartM2M; SAREF: Поддержка онтологии для городских цифровых двойников и рекомендации по использованию ETSI TR 103 827-2023 SmartM2M; SAREF: Возможности цифровых твинов для онтологии контекста ETSI TR 103 827 V1.1.1 (2023-09)-2023 SmartM2M; SAREF: Возможности цифровых двойников для контекста онтологии ETSI TR 103 847 V1.1.1 (2024-09)-2024 SmartM2M; Поддержка связи с цифровыми близнецами в oneM2M ETSI TR 103 781 V1.1.1 (2023-09)-2023 SmartM2M; изучение шаблонов онтологии SAREF и рекомендаций по использованию ETSI TS 103 846-2024 SmartM2M; Цифровые двойники: Функциональность и коммуникация. Референтная архитектура ETSI TS 103 410-4 V2.1.1 (2024-10)-2024 SmartM2M; Расширение SAREF; Часть 4: Домен «Умных городов ETSI TR 103 844-2023 SmartM2M; DIGITAL TWINS AND STANDARDIZATION OPPORTUNITIES IN ETSI ETSI TS 103 410-6-2020 SmartM2M; Расширение SAREF; Часть 6: Домен «умного» сельского хозяйства и пищевой цепи

ETSI TS 103 828-2024SmartM2M; SAREF: Поддержка онтологии для городских цифровых двойников и рекомендации по использованию