14、JSON-LD在物联网中的应用与理论基础

JSON-LD在物联网中的应用与理论基础

1. JSON-LD简介

JSON-LD已被众多数据提供商（如开放数据平台）迅速采用，主流浏览器厂商也通过schema.org对其予以支持。它还成为了链接数据通知的默认交换格式，例如在成功的去中心化微博平台Mastodon中就有应用。目前，大多数JSON-LD的应用都涉及大规模数据交换。在物联网（IoT）的背景下，JSON-LD可作为一种紧凑的RDF序列化方式。Web技术有望通过RESTful架构，以JSON作为主要序列化格式，实现嵌入式设备与互联网的大规模集成。在未来的“物Web”中，语义Web技术能让连接的设备实现自我描述和自主运行，因此JSON-LD是物联网Web（WoT）序列化格式的理想选择。

在嵌入式环境中使用语义Web技术存在两个主要问题：一是RDF的冗长性，二是语义处理的复杂性。本文将展示JSON-LD如何解决这两个问题，首先提供JSON-LD压缩和框架的理论基础，然后通过实验展示使用全局上下文进行JSON-LD压缩如何减小RDF文档的大小。

2. 相关工作

以往，大部分关于RDF存储和查询的研究都集中在存储于强大机器上的大规模静态数据集，有时还涉及并行计算。而资源受限设备的存储机制则很少被探索。直到物联网的出现，RDF预计将发挥重要作用。

在本文的背景下，受限设备主要指具有集成IP通信堆栈的低功耗微控制器（MCU）。这些设备通常无法支持标准的Web技术（如HTTP、XML、JSON），因此近年来开发了一系列替代技术，如受限应用协议（CoAP）、高效XML交换格式（EXI）和受限二进制对象表示（CBOR），它们分别对应于“嵌入式Web”中的HTTP、XML和JSON。