Σχεδίαση και υλοποίηση συστήματος για τη διαχείριση συσκευών IoT χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο COAP και τη γλώσσα μοντελοποίησης YANG

Design and implement a system for managing IoT devices using the COAP protocol and the YANG modeling language (english)

  1. MSc thesis
  2. Κοσμάτος, Γεράσιμος
  3. Μεταπτυχιακή Εξειδίκευση στα Πληροφοριακά Συστήματα (ΠΛΣ)
  4. 17 September 2022 [2022-09-17]
  5. Ελληνικά
  6. 82
  7. Φραγκιαδάκης, Αλέξανδρος
  8. Φραγκιαδάκης, Αλέξανδρος | Μοσχολιός, Ιωάννης
  9. Διαδίκτυο των πραγμάτων | Contiki | IOT | COAP | YANG | DTLs | LwM2M | IPSO
  10. 2
  11. 20
  12. Περιέχει : πίνακες, διαγράμματα, εικόνες
    • Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί μία προσέγγιση του διαδικτύου των πραγμάτων ΙΟΤ αναφορικά με τη σχεδίαση και υλοποίηση ενός συστήματος που θα έχει σκοπό τη διαχείριση συσκευών ΙΟΤ. Οι δύο συσκευές ΙΟΤ που χρησιμοποιήθηκαν για την παρούσα εργασία είναι της εταιρείας Texas Instruments και συγκεκριμένα η πλατφόρμα LAUNCHXL-CC2650, μία για border router καθώς και μία για να φιλοξενήσει τους αισθητήρες BOOSTXL-SENSORS επίσης της Texas Instruments. Η υλοποίηση αυτή βασίζεται στην χρήση του λειτουργικού συστήματος Contiki-NG το οποίο και παρέχει στις συσκευές όλο τον απαραίτητο κώδικα για τον προγραμματισμό τους, την επικοινωνία μεταξύ τους αλλά και την πρόσβαση στα επιμέρους υποσυστήματά τους (αισθητήρες, κάρτες επέκτασης) μέσω συγκεκριμένων οδηγών ώστε να είναι δυνατή η ανάγνωση και χρήση των μετρήσεών τους από το σύστημα. Για το σύστημα μέσω του οποίου θα γίνει η αρχική παραμετροποίηση-ενεργοποίηση των συσκευών αλλά και για την υλοποίηση του συστήματος διαχείρισης χρησιμοποιήθηκε το λειτουργικό σύστημα Ubuntu Linux. To λειτουργικό αυτό εγκαταστάθηκε σε virtual machine βασιζόμενο σε τεχνολογία που παρέχει η εταιρεία VMware (VMware workstation). Το σύστημα θα επικοινωνεί με τη συσκευή η οποία τελεί χρέη border router μέσω USB. Oι ΙΟΤ συσκευές επικοινωνούν ασύρματα μέσω IPv6 / 6LoWPAN . Για όλες τις παραπάνω επικοινωνίες θα χρησιμοποιηθεί το πρωτόκολλο COAP. Οι επικοινωνίες αυτές θα είναι όλες κρυπτογραφημένες με χρήση DTLs. To σύστημα που υλοποιήθηκε ώστε να διαχειρίζεται και να εμφανίζει τις μετρήσεις των αισθητήρων βασίζεται στο μοντέλο LWM2M client – server. Χρησιμοποιήθηκε ο open source (java) Eclipse Leshan server για τη συλλογή των μετρήσεων και το management του client. Στην υλοποίηση είναι επίσης ορατές πληροφορίες, εκτός των μετρήσεων των αισθητήρων, σχετικές με την κατανάλωση ενέργειας αλλά και στατιστικά με τα πακέτα (UDP/ICMP) που διακινούνται. O LWM2M Leshan server χρησιμοποιεί default IPSO objects σε μορφή XML μέσω των οποίων εμφανίζει τις πληροφορίες στη Web σελίδα που έχει. Στην υλοποίηση αυτή δημιουργήθηκαν επιπλέον XML ώστε να προβληθούν οι επιπλέον πληροφορίες για την κατανάλωση ενέργειας και τα στατιστικά επικοινωνίας. Όλα τα παραπάνω IPSO objects μοντελοποιήθηκαν με χρήση της γλώσσας μοντελοποίησης YANG.
    • This dissertation is an IoT approach to the design and implementation of an IOT device management system. The two IOT devices used for the present work are the Texas Instruments LAUNCHXL CC2650 platform for border router as well as an additional one to accommodate the BOOSTXL-SENSORS sensors also of Texas Instruments. This implementation is based on the use of the Contiki-NG operating system which provides the devices with all the necessary code for their programming, communication between them and access to their individual subsystems (sensors, expansion cards) through specific drivers in order to read and use their measurements by the system. The Ubuntu Linux operating system was used for the system through which the initial configuration-activation of the devices will take place, but also for the implementation of the management system. This operating system was installed on a virtual machine based on technology provided by VMware (VMware workstation). The system will communicate with the device that acts as a border router via USB tunneling. IOT devices communicate wirelessly via IPv6 / 6LoWPAN. The COAP protocol will be used for all the above communications. These communications will all be encrypted using DTLs. The system that used to manage and display the sensor measurements is based on the LWM2M client-server model. The open source (java) Eclipse Leshan server was used to collect the measurements and manage the client. In the implementation is available also additional information, apart from the measurements of the sensors, related to the devices energy consumption and network transport statistics of the (UDP / ICMP) packets. The LWM2M Leshan server uses default IPSO objects in XML format through which it displays the information on its Web page. Additional XML files was created in this implementation to accommodate additional energy information and communication statistics. All of the above IPSO objects were modeled using the YANG modeling language.
  14. Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Διεθνές