A semantic policy framework for internet of things

Abstract

With the proliferation of technology, connected and interconnected devices (henceforth referred to as IoT) are fast becoming a viable option to automate the day-to-day interactions of users with their environments. However, with the explosion of IoT deployments we have observed in recent years, manually managing the interactions between humans-to-devices, and especially devices-to-devices, is an impractical task, if not an impossible task. This is because devices have their own obligations and prohibitions in context, and humans are not equipped to maintain a bird's-eye-view of the interaction space. Motivated by this observation, in this thesis, we propose a semantic policy framework that (a) supports representation of high-level and expressive user policies to govern the devices and services in the environment; (b) provides e cient procedures to re ne and reason about policies to automate the management of interactions; and (c) delegates similar capable devices to ful ll the interactions, when con icts occur. We then describe how to combine ontology-based policy reasoning mechanisms with in-use IoT applications to customize and automate device behaviors and discuss how the policy framework can be extended with data federation to handle diverse and distributed data sources. We demonstrate that smart devices and sensors can be orchestrated through policies in diverse settings, from smart home environments to hazardous workplaces, such as coal mines. Lastly, we evaluate our approach using real applications with real data and demonstrate that our approach is scalable under high load of data and devices.

Teknolojinin ilerlemesiyle, birbirine bağlı cihazlar (nesnelerin interneti, kısaca IoT), insanların çevreleriyle günlük etkileşimlerini otomatikleştirmek için hızlı ve etkili bir seçenek haline gelmektedir. Bununla birlikte, son yıllarda gözlemlediğimiz IoT uygulamalarının artmasıyla, insan-cihaz ve özellikle cihaz-cihaz arasındaki etkileşimlerin manuel olarak yönetilmesi imkansız olmasa bile pratik olmayan bir iş haline gelmiştir. Bunun nedeni, cihazların kendi yükümlülükleri ve kısıtlamaları olması ve insanların bu etkileşim alanının tümüne hakim olabilmek için donanımlı olmamalarıdır. Bu gözlemden yola çıkarak, çevrede bulunan cihazları ve hizmetleri yönetmek için genel ve semantik regulatif kuralların temsil edilmesini destekleyici bir sistem önermekteyiz. Bu sistem düzenleyici kurallarla ilgili etkileşimlerin yönetimini otomatikleştirmek ve kurallarla ilgili akıl yürütmek için etkili prosedürler sağlamakla birlikte, bu kurallar arasında zıtlık meydana geldiğinde, yükümlülükleri yerine getirmek için benzer yetenekli aygıt veya servisleri kullanmayı hedefler. Daha sonra cihaz davranışlarını özelleştirmek ve otomatikleştirmek için ontolojiye dayalı akıl yürütme mekanizmalarının kullanılmakta olan IoT uygulamaları ile nasıl birleştirileceğini ve farklı ve dağıtılmış veri kaynaklarını aynı anda kullanabilmek için veri federasyonu ile düzenleyici kurallar sisteminin nasıl genişletilebileceğini anlatıyoruz. Akıllı cihazların ve sensörlerin, akıllı ev ortamlarından kömür madenleri gibi tehlikeli işyerlerine kadar çeşitli ortamlarda düzenleyici kurallar yoluyla nasıl yönetilebileceğini gösterdikten sonra, son olarak, yaklaşımımızı gerçek uygulamaları kullanarak değerlendiriyor ve yaklaşımımızın yüksek veri ve cihaz yükü altında ölçeklenebilir olduğunu tartışıyoruz.