Концепция информационного пакетного взаимодействия в многоуровневой системе цифровых двойников

Рассматривается подход к организации информационного взаимодействия в многоуровневой системе цифровых двойников. Единицей межуровневого информационного обмена выступает программная структура особого типа  — пакет, построенная по принципу организации сообщений в HTTP(s)-протоколах. Непосредственно метаданные источника данных размещаются в заголовке пакета и позволяют выполнять идентификацию / аутентификацию соответствующих ресурсов по мере поступления данных. Регистрируемые / вычисляемые данные цифрового двойника или его физического прототипа размещаются в теле пакета. Одной из значимых проблем такой организации данных является формат используемого в заголовке пакета блока метаданных, который должен быть компактным и доступным для анализа программными средствами обработки данных. В рамках проведенного исследования, описанного в статье, предложен подход к кодированию заголовка с метаданными на основе комбинирования форматов DTDL, предназначенного для семантического описания промышленных цифровых двойников, и JWT, обеспечивающего процедуру поддержания сеанса связи между клиентом и сервером в веб-ориентированной архитектуре приложений. Непосредственно метаданные задаются в формате DTDL, а их размещение в заголовке пакета представляет собой программную «свертку» данных в формате токена JWT, заменяющего громоздкое JSON-описание источника данных легковесным текстовым кодом. Исследования, проведенные на примере многоуровневой системы цифровых двойников магнитных обсерваторий и вариационных станций, показали целесообразность предложенного решения в контексте сокращения физического объема формируемого в процессе передачи данных пакета данных (заголовка с метаданными) по сравнению с известным подходом на основе текстового или DTDL-описания метаданных.