As devices in the IoT are increasing in number and capabilities, there is an opportunity of creating networks of smart devices that go beyond the current cloud-centric model of data-gathering and actuation. The Swarm project provides a middleware to create a bio-inspired distributed and organic network of heterogeneous devices. Under the context of the Swarm project, in this thesis, we aim to create a framework for the interaction of devices, consisting of registration in the network, discovery, composition, and mediation of services. Using semantics as a driving technique, we aim to create a communication framework that facilitates the development of IoT applications in the Swarm, as a first step towards constructing a smart self-organizing network for the future IoT. The proposed framework aims to overcome the problems of interoperability and composition by adapting lightweight open standards with a service-oriented architecture and novel composition and mediation mechanisms. To illustrate the use of our framework, we implemented a use case based on the recruiting of services for a surveillance system. The significant contributions of this thesis can be summarized as: an architecture and implementation for device interaction in the IoT, a lightweight model for semantic service description and semantic querying, a ranking algorithm for service selection in an economy-based IoT network, an ontology for IoT services, and a declarative composition and mediation. To evaluate our work, we used two methods. First, we performed a quantitative comparison between an implementation with and without the use of our framework, then, we conduct a qualitative comparison of features offered by our framework with other similar works.

À medida que os dispositivos na Internet das Coisas estão crescendo em número e em capacidades, surge a oportunidade de criar redes de dispositivos inteligentes que vão além do modelo atual de coleta de dados e atuação, centrado na nuvem. O projeto Swarm provê um middleware para a criação de redes bioinspiradas de dispositivos heterogêneos. No contexto do projeto Swarm, nesta tese temos como objetivo criar um arcabouço para a interação de dispositivos, que consiste no registro na rede, descoberta, composição e mediação de serviços. Usando semântica como técnica direcionadora, temos como objetivos a criação de um arcabouço de comunicação que facilita o desenvolvimento de aplicações para IoT no Swarm, como um primeiro passo para a construção de uma rede auto-organizável para a IoT do futuro. O arcabouço proposto tem como objetivo atacar os problemas de interoperabilidade e composição, adotando padrões leves com uma arquitetura orientada a serviços e mecanismos novos de composição e mediação. A fim de ilustrar o uso do nosso arcabouço, implementamos um caso de uso baseado no recrutamento de serviços para um sistema de vigilância. As principais contribuições desta tese podem ser resumidas em: uma arquitetura e implementação para interação de dispositivos na IoT, um modelo leve para a descrição semântica de serviços e consultas, um algoritmo de ranqueamento para seleção de serviços em uma rede IoT baseada em princípios econômicos, uma ontologia para serviços para IoT, e um modelo declarativo para a composição e mediação de serviços. A fim de avaliar o nosso trabalho, utilizamos dois métodos para avaliar o arcabouço. Primeiro fazemos uma comparação quantitativa entre a implementação do caso de uso com e sem o uso do arcabouço. Também, fazemos uma comparação qualitativa das características oferecidas por nosso arcabouço com outros trabalhos similares.