Analysis of testing methodologies for the internet of things

Abstract

In den letzten Jahren konnte ein permanenter Status der Veränderung bezüglich der grundlegenden Eigenschaften des Internets beobachtet werden. Zwei revolutionäre Schritte haben dabei besonderen Beitrag geleistet, um den rasanten Aufstieg des Internets der Dinge (IoT) voranzutreiben. Erstens hat die Anzahl der verbundenen Geräte, wie Smartphones, Tablets oder Smart Objekte, die den wesentlichsten Anteil der Teilnehmer in der nächsten Generation des Internets darstellen, die Anzahl der verbundenen Menschen überschritten. Aus direkter Konsequenz daraus entstand der zweite maßgebliche Wandel des Internets, nämlich die Transition zum Internet Protokoll Version 6 (IPv6), das die Fähigkeit besitzt, diese enorme Anzahl von Geräten, die die potentiellen Teilnehmer des IoT darstellen, untereinander zu verbinden, indem es den dafür notwendigen Adressraum zur Verfügung stellt. Eines der Hauptaugenmerke, das auch gleichzeitig eines der größten Hindernisse darstellt, um dem IoT die Möglichkeit zu bieten, seinen vollen Nutzen zu entfalten, ist die Interoperabilität unter möglichst allen teilnehmenden und auf heterogenen Technologien basierenden Geräten. Aus diesem Grund wurde das Projekt IoT6 (Universal Integration of the Internet of Things through an IPv6 based Service Oriented Architecture enabling heterogeneous components interoperability) ins Leben gerufen, welches das Ziel verfolgt, das Problem der momentanen Fragmentierung des IoT in Angriff zu nehmen. Der Forschungsaufwand des Projekts legt dabei den Fokus auf jene Eigenschaften von IPv6, die das Potential besitzen, eine Serviceorientierte Architektur zu konstruieren, die auf der Vision des IoT aufbaut und es ermöglicht heterogene Subsysteme zu integrieren. Basierend auf der verfügbaren Information zweier Forschungsprojekte (PROBE-IT, IoT.est), die sich mit Fragestellungen des Testens in Verbindung mit dem IoT beschäftigen, liefert diese Diplomarbeit eine Analyse von Interoperabilitätstest-Methodologien, die sich für das IoT eignen. Das Ergebnis ist eine light-weight Interoperabilitätstest-Methodologie, die sich auf ein generisches Test Framework stützt, das vom European Telecommunications Standards Institute (ETSI) entwickelt wurde. Die Konzepte des Frameworks wurden für unsere Zwecke übernommen und darauf folgend anhand eines Beispiel-Anwendungsfalls aus dem IoT6 Projekt demonstriert. Der Schwerpunkt des Anwendungsfalls lag dabei auf der Multiprotokoll Integration von Legacy Geräten und der Evaluierung der damit verbundenen Komponenten der IoT6 Architektur.

In the recent years, the Internet has been under constant change, where two revolutions have had the most impact and paved the road for the rise of the Internet of Things (IoT). In the first place, the number of connected devices like phones, tables or smart objects, which form the most essential part of the next generation of the Internet, have outranged the number of connected human beings. This has invoked the second change the Internet has seen, which is the transition towards the Internet Protocol version 6 (IPv6), which is able to provide the required addressing capabilities for the interconnection of this vast number of devices, potentially participating in the IoT. One of the main characteristics found in IoT environments is, that they are highly-heterogeneous, comprised of many different devices using different communication technologies and protocols. Therefore, interoperability between all the different devices is of major concern and also embodies a big obstacle for the IoT to evolve to its fully predicted value. On this way, the IoT6 (Universal Integration of the Internet of Things through an IPv6 based Service Oriented Architecture enabling heterogeneous components interoperability) project was initiated in order to overcome the current fragmentation of the IoT, by putting efforts into research topics concerned with exploiting potential IPv6 features and to construct a service-oriented architecture, that sets on the vision of IoT by integrating various heterogeneous subsystems. This thesis provides an analysis of interoperability testing methodologies for the IoT based on the input and the information gained from two research projects (PROBE-IT, IoT.est), that put their focus on testing issues within the IoT domain. The result is a light-weight testing methodology based on a generic testing framework developed by the European Telecommunications Standards Institute , which has been adapted for our purposes. Subsequently, the developed methodology has been applied to an example use case scenario provided by the IoT6 project, to evaluate the functionalities of the different architectural components, where the focus of the use case was placed on multi-protocol integration of legacy device technologies.