[ES] En los últimos años, Internet de las cosas (``Internet of Things'' o ``IoT'') ha evolucionado de ser simplemente un concepto académico, construido alrededor de protocolos de comunicación y dispositivos, a ser un ecosistema con aplicaciones industriales y de negocio con implicaciones tecnológicas y sociales sin precedentes. Gracias a las nuevas redes de acceso inalámbricas emergentes, sensores mejorados y sistemas embebidos con procesadores cada vez más eficientes y baratos, una gran cantidad de objetos (tanto de nuestra vida cotidiana como de sistemas y procesos industriales) están interconectados entre sí, trasladando la información del mundo físico a las aplicaciones y servicios de Internet. A través de las pasarelas IoT los dispositivos que interactúan con el mundo físico son capaces de conectarse a las redes de comunicación e intercambiar información. Son varios los retos que deben afrontar las pasarelas en su papel dentro del Internet de las Cosas, entre ellas, la escalabilidad, seguridad, la gestión de dispositivos y, recientemente, la interoperabilidad. La falta de interoperabilidad entre los dispositivos provoca importantes problemas tecnológicos y empresariales, tales como la imposibilidad de conectar dispositivos IoT no interoperables a plataformas IoT heterogéneas, la imposibilidad de desarrollar aplicaciones IoT que exploten múltiples plataformas en dominios homogéneos y/o cruzados, la lentitud en la introducción de la tecnología IoT a gran escala, el desánimo en la adopción de la tecnología IoT, el aumento de los costes, la escasa reutilización de las soluciones técnicas y la insatisfacción de los usuarios. El propósito de esta tesis doctoral es la búsqueda de una solución óptima para la interoperabilidad entre dispositivos de Internet de las Cosas mediante la definición de una pasarela IoT genérica, modular y extensible; sin dejar de lado aspectos esenciales como la seguridad, escalabilidad y la calidad de servicio. Se completa esta tesis doctoral con una implementación software de la pasarela IoT siguiendo la definición propuesta, así como el despliegue y la evaluación de los resultados obtenidos en numerosos casos de uso pertenecientes a pilotos del proyecto de investigación Europeo ``INTER-IoT'' financiado a través del programa marco Horizonte 2020. / [CA] En els últims anys, Internet de les coses (``Internet of Things'' o ``IoT'') ha evolucionat de ser simplement un concepte acadèmic, construït al voltant de protocols de comunicació i dispositius, a ser un ecosistema amb aplicacions industrials i de negoci amb implicacions tecnològiques i socials sense precedents. Gràcies a les noves xarxes d'accés ``wireless'' emergents, sensors millorats i sistemes embeguts amb processadors cada vegada més eficients i barats, una gran quantitat d'objectes (tant de la nostra vida quotidiana com de sistemes i processos industrials) estan interconnectats entre si, traslladant la informació del món físic a les aplicacions i serveis d'Internet. A través de les passarel·les IoT els dispositius que interactuen amb el món físic són capaços de connectar-se a les xarxes de comunicació i intercanviar informació. Són diversos els reptes que han d'afrontar les passarel·les en el seu paper dins de la Internet de les Coses, entre elles, l'escalabilitat, seguretat, la gestió de dispositius i, recentment, la interoperabilitat. La falta d'interoperabilitat entre els dispositius provoca importants problemes tecnològics i empresarials, com ara la impossibilitat de connectar dispositius IoT no interoperables a plataformes IoT heterogènies, la impossibilitat de desenvolupar aplicacions IoT que exploten múltiples plataformes en dominis homogenis i/o croats, la lentitud en la introducció de la tecnologia IoT a gran escala, el descoratjament en l'adopció de la tecnologia IoT, l'augment dels costos, l'escassa reutilització de les solucions tècniques i la insatisfacció dels usuaris. El propòsit d'aquesta tesi doctoral és la cerca d'una solució òptima per a la interoperabilitat entre dispositius d'Internet de les Coses mitjançant la definició d'una passarel·la IoT genèrica, modular i extensible; sense deixar de costat aspectes essencials com la seguretat, escalabilitat i la qualitat de servei. Es completa aquesta tesi doctoral amb una implementació programari de la passarel·la IoT seguint la definició proposada, així com el desplegament i l'avaluació dels resultats obtinguts en nombrosos casos d'ús pertanyents a pilots del projecte d'investigació Europeu ``INTER-IoT'' finançat a través del programa marc Horitzó 2020. / [EN] In recent years, the Internet of Things (``IoT") has evolved from being simply an academic concept, built around communication protocols and devices, to an ecosystem with industrial and business applications with unprecedented technological and social implications. Thanks to new emerging wireless access networks, improved sensors and embedded systems with increasingly efficient and inexpensive processors, a large number of objects (both in our daily lives and in industrial systems and processes) are interconnected with each other, moving information from the physical world to Internet applications and services. Through IoT gateways, devices that interact with the physical world are able to connect to communication networks and exchange information. There are several challenges that gateways must face in their role within the Internet of Things, including scalability, security, device management and, recently, interoperability. The lack of interoperability between devices causes major technological and business problems, such as the impossibility of connecting non-interoperable IoT devices to heterogeneous IoT platforms, the impossibility of developing IoT applications that exploit multiple platforms in homogeneous and/or cross-domains, the slow introduction of IoT technology on a large scale, discouragement in the adoption of IoT technology, increased costs, low utilization of technical solutions and user dissatisfaction. The purpose of this doctoral thesis is the search for an optimal solution for interoperability between Internet of Things devices by defining a generic, modular and extensible IoT gateway; without neglecting essential aspects such as security, scalability and quality of service. This doctoral Thesis is completed with a software implementation of the IoT gateway following the proposed definition, as well as the deployment and evaluation of the results obtained in numerous use cases belonging to the pilots of the European research project ``INTER-IoT'' funded through the Horizon 2020 framework program. / Esta tesis doctoral se completa con una implementación software de la pasarela IoT siguiendo la definición propuesta, así como el despliegue y la evaluación de los resultados obtenidos en numerosos casos de uso pertenecientes a pilotos del proyecto de investigación Europeo “INTER-IoT” financiado a través del programa marco Horizonte 2020. / Olivares Gorriti, E. (2022). Especificación y desarrollo de una pasarela física y virtual para interoperabilidad de dispositivos heterogéneos en el ámbito de Internet de las Cosas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/181492

Cyber-Physical Systems (CPS) have become one of the greatest research topics today; because they pose a new complex discipline, which addresses big existing and future systems as the Internet, the Internet of Things, sensors networks and smart grids. As a recent discipline, there are many possibilities to improve the state of the art, interoperability being one of the most relevant. Thus, this thesis has been created within the framework of interoperability for CPS, by using the SOS (Sensor Observation Service) standard, which belongs to the SWE (Sensor Web Enablement) framework of the OGC (Open Geospatial Consortium). It has been developed to give rise to a new line of research within the Distributed Real-Time Systems and Applications group (SATRD for its acronym in Spanish) from the Communications Department of the Polytechnic University of Valencia (UPV for its acronym in Valencian). The approach, with which the interoperability in the CPS has been addressed, is of synthetic type (from parts to whole), starting from a verifiable and workable solution for interoperability in sensor networks, one of the most significant CPSs because it is integrated in many other CPSs, next adapting and testing the solution in more complex CPS, such as the Internet of Things. In this way, an interoperability solution in sensor networks is proposed based on the SOS, but adapted to some requirements that makes of this mechanism a lighter version of the standard, which facilitates the deployment of future implementations due to the possibility of using limited devices for this purpose. This theoretical solution is brought to a first implementation, called SOSLite, which is tested to determine its characteristic behavior and to verify the fulfillment of its purpose. Analogously, and starting from the same theoretical solution, a second implementation is projected called SOSFul, which proposes an update to the SOS standard so that it is lighter, more efficient and easier to use. The SOSFul, has a more ambitious projection by addressing the Internet of Things, a more complex CPS than sensors networks. As in the case of the SOSLite, tests are performed and validation is made through a use case. So, both the SOSLite and the SOSFul are projected as interoperability solutions in the CPS. Both implementations are based on the theoretical proposal of a light SOS and are available for free and under open source licensing so that it can be used by the research community to continue its development and increase its use. / Los Sistemas Ciber-Físicos (CPS) se han convertido en uno de los temas de investigación con mayor proyección en la actualidad; debido a que plantean una nueva disciplina compleja, que aborda sistemas existentes y futuros de gran auge como: la Internet, la Internet de las Cosas, las redes de sensores y las redes eléctricas inteligentes. Como disciplina en gestación, existen muchas posibilidades para aportar al estado del arte, siendo la interoperabilidad uno de los más relevantes. Así, esta tesis se ha creado en el marco de la interoperabilidad para los CPS, mediante la utilización del estándar SOS (Sensor Observation Service) perteneciente al marco de trabajo SWE (Sensor Web Enablement) del OGC (Open Geospatial Consortium). Se ha desarrollado para dar surgimiento a una nueva línea de investigación dentro del grupo SATRD (Sistemas y Aplicaciones de Tiempo Real Distribuidos) del Departamento de Comunicaciones de la UPV (Universitat Politècnica de València). La aproximación con la cual se ha abordado la interoperabilidad en los CPS es de tipo sintética (pasar de las partes al todo), iniciando desde una solución, verificable y realizable, para la interoperabilidad en las redes de sensores, uno de los CPS más significativos debido a que se integra en muchos otros CPS, y pasando a adaptar y comprobar dicha solución en CPS de mayor complejidad, como la Internet de las Cosas. De esta forma, se propone una solución de interoperabilidad en las redes de sensores fundamentada en el SOS, pero adaptada a unos requerimientos que hacen de este mecanismo una versión más ligera del estándar, con lo que se facilita el despliegue de futuras implementaciones debido a la posibilidad de emplear dispositivos limitados para tal fin. Dicha solución teórica, se lleva a una primera implementación, denominada SOSLite, la cual se prueba para determinar su comportamiento característico y verificar el cumplimiento de su propósito. De forma análoga y partiendo de la misma solución teórica, se proyecta una segunda implementación, llamada SOSFul, la cual propone una actualización del estándar SOS de forma que sea más ligero, eficiente y fácil de emplear. El SOSFul, tiene una proyección más ambiciosa al abordar la Internet de las Cosas, un CPS más complejo que las redes de sensores. Como en el caso del SOSLite, se realizan pruebas y se valida mediante un caso de uso. Así, tanto el SOSLite como el SOSFul se proyectan como soluciones de interoperabilidad en los CPS. Ambas implementaciones parten de la propuesta teórica de SOS ligero y se encuentran disponibles de forma gratuita y bajo código libre, para ser empleados por la comunidad investigativa para continuar su desarrollo y aumentar su uso. / Els sistemes ciberfísics (CPS, Cyber-Physical Systems) s'han convertit en un dels temes de recerca amb major projecció en l'actualitat, a causa del fet que plantegen una nova disciplina complexa que aborda sistemes existents i futurs de gran auge, com ara: la Internet, la Internet de les Coses, les xarxes de sensors i les xarxes elèctriques intel·ligents. Com a disciplina en gestació, hi ha moltes possibilitats per a aportar a l'estat de la qüestió, sent la interoperabilitat una de les més rellevants. Així, aquesta tesi s'ha creat en el marc de la interoperabilitat per als CPS, mitjançant la utilització de l'estàndard SOS (Sensor Observation Service) pertanyent al marc de treball SWE (Sensor Web Enablement) de l'OGC (Open Geospatial Consortium). S'ha desenvolupat per a iniciar una nova línia de recerca dins del Grup de SATRD (Sistemes i Aplicacions de Temps Real Distribuïts) del Departament de Comunicacions de la UPV (Universitat Politècnica de València). L'aproximació amb la qual s'ha abordat la interoperabilitat en els CPS és de tipus sintètic (passar de les parts al tot), iniciant des d'una solució, verificable i realitzable, per a la interoperabilitat en les xarxes de sensors, un dels CPS més significatius pel fet que s'integra en molts altres CPS, i passant a adaptar i comprovar aquesta solució en CPS de major complexitat, com la Internet de les Coses. D'aquesta forma, es proposa una solució d'interoperabilitat en les xarxes de sensors fonamentada en el SOS, però adaptada a uns requeriments que fan d'aquest mecanisme una versió més lleugera de l'estàndard, amb la qual cosa es facilita el desplegament de futures implementacions per la possibilitat d'emprar dispositius limitats a aquest fi. Aquesta solució teòrica es porta a una primera implementació, denominada SOSLite, que es prova per a determinar el seu comportament característic i verificar el compliment del seu propòsit. De forma anàloga i partint de la mateixa solució teòrica, es projecta una segona implementació, anomenada SOSFul, que proposa una actualització de l'estàndard SOS de manera que siga més lleuger, eficient i fàcil d'emprar. El SOSFul té una projecció més ambiciosa quan aborda la Internet de les Coses, un CPS més complex que les xarxes de sensors. Com en el cas del SOSLite, es realitzen proves i es valida mitjançant un cas d'ús. Així, tant el SOSLite com el SOSFul, es projecten com a solucions d'interoperabilitat en els CPS. Ambdues implementacions parteixen de la proposta teòrica de SOS lleuger, i es troben disponibles de forma gratuïta i en codi lliure per a ser emprades per la comunitat investigadora a fi de continuar el seu desenvolupament i augmentar-ne l'ús. / Pradilla Ceron, JV. (2016). SOSLite: Soporte para Sistemas Ciber-Físicos y Computación en la Nube [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/76808