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Theses Year : 2016

Semantic-based discovery and integration of heterogeneous things in a Smart City environment

Pour une découverte et une intégration efficaces des choses dans une Ville intelligente

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Riccardo Petrolo
  • Function : Author
  • PersonId : 953963

Abstract

A Smart City can be seen as a complex system in which different actors -such as people, governance, environment, living, mobility, and economy- cooperate in order to improve, the urban area, making it efficient and sustainable. To achieve this goal, the Information and Communication Technologies (ICT), and especially the prominent Internet of Things (IoT), are called to play a key role for implementing innovative solutions, services, and applications. However, looking at the current status, the realization of the Smart City is still far from being realized; the real scenario is indeed characterized with a high level of fragmentation due to the plethora of technologies and devices present in a city. In order to bridge this gap, in this thesis, the evolution of the Internet of Things -by using Semantic interoperability and Cloud computing- towards the Cloud of Things (CoT) is demonstrated. The CoT enables the horizontal integration of various (vertical) IoT platforms and applications, making therefore, feasible the realization of the Smart City vision. To demonstrate this concept, the VITAL operating system is introduced. Within the CoT, and in general in the Smart City context, one of the most important challenges is the discovery of appropriate data-sources that satisfy user requirements. The discovery is an operation that can be performed directly in-network (i.e., the detection of neighbors) and/or out-network (i.e., a middleware that aims to discover resources that belong to different networks). In this thesis, both processes are discussed by introducing two different solutions: the VITAL Internet Connected Objects & Services Discovery, which offers out-network functionality and CACHACA, a ranking mechanism for Sensor Networks that deals with in-network tasks. Going deeply towards an horizontal unification of different data-sources and the need to have processing capabilities closer to the network, in the last part of the dissertation, the design of a gateway for the Cloud of Things is introduced. This gateway is capable to discover and manage different semantic-like things and, on the other hand, to act as end-point for the presentation of data to users, bridging the contributions of this thesis. Moreover, thanks to the use of virtualized software, the gateway enables a lightweight and dense deployment of services.
Une ville intelligente peut être considérée comme un système complexe système complexe dans lequel les différents acteurs - tels que les personnes, la gouvernance, l'environnement, la vie, la mobilité et l'économie - coopérent afin d'améliorer la zone urbaine, la rendant plus efficace et plus durable. Pour atteindre cet objectif, les technologies de l’information et de la communication (TIC) et, en particulier l'Internet des Objets (IoT), sont appelées à jouer un rôle clé pour la mise en œuvre des solutions innovantes, des services et des applications. Cependant, en regardant l'état actuel de la ville intelligente, la réalisation d’un tel concept est encore loin d'être atteinte; le scénario réel est en effet caractérisé par un niveau élevé de fragmentation en raison de la pléthore de technologies et de dispositifs présents dans une ville. Afin de combler cette lacune, dans cette thèse, l'évolution de l'Internet des objets basée sur l'interopérabilité sémantique et le Cloud computing - vers le Cloud of Things (CoT) est démontrée. Le CoT permet l'intégration horizontale des différentes (verticale) plateformes et applications IoT, et rend donc possible la réalisation de la vision Smart City. Pour démontrer ce concept, le système d'exploitation VITAL est introduit. Dans le CoT, et en général dans le contexte Smart City, l'un des défis les plus importants est la découverte de données-sources appropriées aux besoins des utilisateurs. Cette découverte est une opération qui peut être exécutée directement in-network (par exemple, la détection des voisins) et / ou out-network (par exemple, un intergiciel qui vise à découvrir des ressources qui appartiennent à des réseaux différents). Dans cette thèse, les deux processus sont discutés en introduisant deux solutions différentes : le VITAL ICO & Services Discovery, qui offre des fonctionnalités out-network et CACHACA, un mécanisme de classement pour les réseaux de capteurs adapté aux faibles ressources matériels des objets qui traite des tâches in-network. Dans le but d’accomplir une unification horizontale des différentes données-sources et la nécessité d'avoir des capacités de traitement plus proche du réseau, dans la dernière partie de la thèse, la conception d'une passerelle pour le Cloud of Things est introduite. Cette passerelle est capable de découvrir et de gérer différents objets sur une base sémantique et, d'autre part, d'agir comme point final pour la présentation des données aux utilisateurs, combinant ainsi tous les aspects de cette thèse. En outre, grâce à l'utilisation du logiciel virtualisé, la passerelle permet un déploiement léger et dense de services.
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Dates and versions

tel-01403844 , version 1 (27-11-2016)
tel-01403844 , version 2 (19-12-2016)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01403844 , version 2

Cite

Riccardo Petrolo. Semantic-based discovery and integration of heterogeneous things in a Smart City environment. Networking and Internet Architecture [cs.NI]. University of Lille 1, 2016. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01403844v2⟩

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