国家标准 GB/T40022一2021 基于公众电信网的物联网总体要求 Generalrequirementsofinternetfthinbasedompublie telecommunicationnetwork 2021-04-30发布 2021-11-01实施国家市场监督管理总局发布国家标涯花警理委员会国家标准
GB/T40022一2021 目次前言范围 2 术语、定义和缩略语 2.1术语和定义 2.2缩略语概述及架构 3.1概述 3.2感知延伸层 3,3网络层 3.4业务能力层 3.5应用层物联网应用能力要求 4.1位置感知和共享 4.2环境信息感知 4.3远程控制与执行能力 4.!信息服务功能自组织组网能力 4.5 4.6安全数据传输能力物联网技术要求 5.1物联网通用能力要求 5.2物联网网络层和业务层能力要求 5.3物联网的感知延伸层能力要求 5.4物联网运营支撑能力要求 5.5物联网安全要求 13 附录A资料性附录物联网的总体特征 l4 附录B(资料性附录应用场景 16
GB/T40022一2021 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任本标准由工业和信息化部提出本标准由全国通信标准化技术委员会(SAC/TC485)归口本标准起草单位;移动通信集团有限公司、联合网络通信集团有限公司、电信集团公司、信息通信研究院、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司大唐电信科技产业集团、上海贝尔股份有限公司、北京邮电大学本标准主要起草人:王红梅、刘越、王崇萍、贾雪琴、欧亮、臧磊、周恰、徐培利,邢晓江、徐晖、魏文、胡
GB/T40022一2021 基于公众电信网的物联网总体要求范围本标准提出了基于公众电信网的物联网总体架构,规定了公众电信网支持物联网应用的能力要求和基于公众电信网的分层的物联网技术要求本标准适用于基于公众电信网的物联网应用系统 2 术语、定义和缩略语 2.1术语和定义下列术语和定义适用于本文件 2.1.1 物联网 internetofthings 通过部署具有一定感知、计算、执行和通信等能力的各种设备,获得物理世界的信息或对物理世界的物体进行控制,通过网络实现信息的传输、协同和处理,从而实现人与物通信、物与物通信的网络注:物联网的总体特征参见附录A 2.1.2 endnodeofIoT 物联网端节点构成感知延伸层网络的传感器或者具有各种感知能力的设备,通过物联网接人网关与通信网络相连 2.1.3 物联网终端 terminalofloT 在物联网内实施人与物通信、物与物通信中信息发起和终结的设备注:物联网终端宜具备信息采集和/或控制等功能 2.1.4 ofIoT 物联网接入网关 accessgateway 负责连接传感器网络和通信网络的设备 2.2缩略语下列缩略语适用于本文件 ADsL;非对称数字用户环路(AsymmetrieDigitalsubseriberLine rageRevenuePerUser) ARPU:每用户平均收人(Avere Cel-ID;小区识别码(Cell-Identifieation FTTx;光纤到户,楼、小区等的统称(FiberToThex GPs;全球定位系统(GlobalPositioningSystenm) HcC;家庭控制中心(HomeCentralControl IoT:物联网(InternetofThings QoSs;服务质量(Qualityofservice)
GB/T40022一202 RFID;射频识别(RationFrequeneyIdentifieation SMS;短消息服务(ShortMessageService USssD.非结构化补充数据业务(UnstrueturedsupplementaryServieeData) xDSL;各种数字用户线路技术的统称(xDigitalSubsceriberLine' 概述及架构 3.1概述公众电信网分为四层;感知延伸层,网络层、业务能力层,应用层,见图1 物联网应用分为两类,一类是通过电信运营商网络,并有电信运营商提供运营支撑能力;另一类是纯通道类应用,仅利用电信运营商网络或固定网络一些典型的物联网应用场景参见附录B 应用层管理支撑系统物联网应用支撑平台业务能力层网络层移动网/固定网富物联网接入网关感知延伸层物联网终端物联网端节应号点及网络诚应器 WSN 摄像头图1物联网总体架构图 3.2感知延伸层感知延伸层主要包括物联网接人网关、物联网终端、以及传感器、二维码标签和识读器,RFID标签和读写器,摄像头,GPs以及传感器网络等物联网端节点及网络物联网端节点及网络,对环境的感知,提供上传感知数据,使网络层、业务能力层及应用层获知物理世界的更多状况和变化,以提高应对和掌控能力,同时接收网络层,业务能力层及应用层下发的控制指令;物联网终端和物联网接人网关,提供物联网端节点及网络与网络层,业务能力层及应用层的远程通信能力和一些业务的处理能力,如与物联网应用支撑平台对应的业务能力集、物联网应用、感知延伸层网络的业务转换能力 3.3网络层通过无线、有线的接人网提供物联网应用的网络接人能力 3.4业务能力层提供物联网应用层和感知延伸层的支撑能力,如业务路由和寻址,物联网接人网关、物联网终端和物联网应用接人.网络和通信选择消息存储和处理,消息路由,设备管理,历史记录,安全,网络能力提供(SMS/USSD等),业务管理,计费等
GB/T40022一2021 3.5应用层提供物联网行业、个人和家庭相关业务和应用物联网应用能力要求 4.1位置感知和共享物联网应用系统应收集物联网终端及物联网端节点的位置信息,并根据物联网终端及物联网端节点位置实现物联网应用功能;物联网终端或者物联网端节点应根据感知到的自身以及周围感兴趣的物联网终端或物联网端节点的位置信息为基础,通过网络实现物联网应用功能其中位置信息包括经纬度、海拔等通过GPs,CellID等感知到的地理位置信息,在室内通过室内装置获取到的建筑物内的相对或绝对位置信息较为典型的应用可包括移动资产跟踪;通过在被跟踪的移动资产上加装位置感应装置以及通信功能实现对物品位置 a 的实时跟踪和监控,可用于贵重物品等防盗、使用状况跟踪等; 车队管理:通过实时收集车队车辆的位置信息,结合业务活动安排确定车辆被正常使用,并且对新的业务需求可调度最合适的车辆和驾驶人员予以执行; 交通信息系统;对大量交通工具位置的跟踪及时获取道路通行状况、拥塞位置、多发地点及时间等,可辅助帮助驾驶员选择更加快捷的路线 4.2环境信息感知物联网应用系统应通过局部或者广泛部署的物联网终端或者物联网端节点,收集各类物理的或者化学的环境参数,由网络层,业务能力层或应用层对大量信息的综合处理实现物联网应用典型的环境一氧化碳、二氧化碳等)、摄像头、人体信息包括温度.,遏度、嗓声,能见度、光强度、光谱,牺射、气体浓度(一指标等较为典型的应用可包括 a 远程视频监控;通过安装在监控位置的固定或者方位可调网络摄像头实现安防等视频监控应用; 仓库环境检测;对仓库内温度、湿度等环境的监测实时了解仓库运行状态,确保物品储存环境 b 符合存储要求; 车辆和司机安全系统;通过车辆内的安全监测装置实时监控车辆及司机的安全状态,在出现安全隐患时提示司机及服务团队及时做出处置以防止灾难的发生; 老年人远程医疗监护和慢病患者远程医疗监护;基于经常性地收集人体指标数据及数据分析向用户提供身体健康趋势、健康建议及在线咨询等服务其他应用;环境与防灾监控、火山和冰川监测、森林生态环境监测,地震监测、工厂监控、工程安全监控、自动报警系统、土壤,空气,水质、气象检测等 4.3远程控制与执行能力物联网应用系统应以物联网终端、物联网端节点或者其他方式获取的信息作为物联网应用层、网络层或业务能力层输人,物联网应用层、网络层或业务能力层通过与物联网执行节点的交互,控制物联网终端或者物联网端节点实现某项功能执行的应用应用可包括电梯控制:对电梯的运行状态进行远程控制,并实现部分的远程维护保养和故障排查功能 b)交通优化:通过对交通路口通行和排队状态的分析,结合近期重大公共活动事件远程调整和控
GB/T40022一202 制红绿灯的时间规划,提升道路通行能力和对重大公共活动时间的支持通过对大量车辆运行速度的分析发现道路故障点,及时定位问题和做出正确的响应家电控制:远程实现对家电运行状态的控制,如在到家之前开启空调等 c d 农作物灌慨监测:统筹调度农作物灌溉管线开关控制,实现更加合理的灌溉作业灾害监测与恢复;远程启动灾害处理设施,降低灾害带来的损失 e 4.4信息服务功能物联网应用系统应通过泛在的网络服务能力,实现信息的及时推送应用可包括 a 本地信息推送:本地热点感应和身份识别,实现定向的个性化信息推送服务如通过本地网关向广告牌推送动态广告信息远程信息推送;系统应通过泛在的网络实现个性化的信息推送,如向移动中的应急指挥车推送 b 告示信息或通过直接接人网络的广告牌推送动态广告等 4.5自组织组网能力物联网应用系统的感知延伸层节点应通过快速自组织组网并与网络层、业务能力层及应用层的互通实现应用所需的功能应用可包括" 火灾现场火情信息收集;通过投射等多种方式完成感知延伸层快速网络部署,感知延伸层网络 a 节点快速形成自组织网络提供综合的火情信息传递; b 车载网:车辆与车辆之间、车辆与道路基础设施之间,以及车载网网关与车内设备之间快速实现组网,以支持业务所需数据的快速传递 4.6安全数据传输能力物联网应用系统或应用支撑平台应通过建立安全的数据传输通道,实现与物联网终端或物联网端节点进行安全交互应用可包括 POS机;通过在金融服务机构后台服务系统与POS终端机之间建立安全可靠的通路,实现金 a 融类业务; 自动售货机;通过在自动售货机与运营系统之间的安全可靠的数据通路 b 5 物联网技术要求 5.1物联网通用能力要求标识要求 5.1.1 物联网应能支持各类标识,以在一定范围内唯一识别物联网中的物理和逻辑实体,开通过标识找到目标对象或其相关信息同时,物联网还应能提供对各类标识的管理能力 5.1.2解析能力要求物联网应能提供将某一物联网标识映射到与其相关的其他物联网标识或信息的能力 5.1.3 寻址能力要求物联网应能提供确定通信路径并传递信息到指定通信地址的能力
GB/T40022一2021 5.1.4通信方式要求物联网应支持单播、组播等通信方式 5.1.5扩展能力要求物联网应在性能与功能方面具有扩展能力,以适应物联网接人网关、物联网终端及物联网端节点的数量及业务种类的增加 5.1.6网络互通要求物联网各层之间的互通性、物联网网络层不同网络之间的互通性、以及感知延伸层不同感知网络之间的互通性要求具体要求包括 QoS要求;应提供满足不同物联网应用要求的网络服务质量; aa b)安全要求;应符合相关的物联网安全标准的规定 5.1.7可靠性要求为保障物联网的可靠性,应当满足下列要求物联网应能够支持冗余备份机制和具有一定的自意能力以提供可用性保证 b 物联网应能够监护已建立连接,具备应对意外中断的自动重建机制物联网应具备一定的拥塞处理能力 5.1.8电磁兼容和安全要求物联网系统中的设备应满足已有行业或专属的技术产品的电磁兼容、环境电磁辐射和人身安全要求在满足自身系统正常工作条件的同时,不应对环境中的设备和人身造成危害 5.2物联网网络层和业务层能力要求 5.2.1 物联网应用支撑平台能力要求 5.2.1.1对感知延伸层和应用层的统一接口和开放能力要求物联网业务能力是物联网应用支撑平台向不同的应用提供的业务能力,应提供标准的业务能力从而减少或者优化应用的开发和部署,同时,屏蔽网络层的复杂性物联网业务支撑平台应提供的物联网业务能力可与特定物联网相关,也可是通用的业务能力,包括:路由寻址、数据管理、数据存储、业务控制签约管理、认证授权、物联网标识管理、终端管理、物联网应用管理,以及安全管理.Qos、计费等功能物联网业务支撑平台还应通过统一开放的接口向物联网应用提供物联网能力的调用,包括对物联网终端的能力调用,对感知延伸层能力的调用 5.2.1.2对感知延伸层和应用层能力管理要求物联网业务能力应提供对物联网终端、物联网网关、物联网感知设备及网络的管理,包括:注册、登录、登出、数据管理、标识管理、状态管理、配置、信息采集、固件更新、软件管理、遗失管理、备份恢复,故陈诊断,性能监控等在感知网络中,存在有线或无线连接,基于IP和非IP连接等多重实现技术共存管理不同类型的物联网感知网络及其节点应包括
GB/T40022一202 应支持基于IP连接的物联网感知网络及其节点的管理,包括单个节点直接连接基础网络的 a 情形; 应支持非IP连接物联网感知网络及其节点通过网关进行管理的能力; b 应支持对物联网感知网络配置、自动重新配置功能的本地化管理与远程管理,以监测连通性和管理生命周期传感节点的关键通信参数和状态信息应能够按需采集与设置,提供节点的自动配置与升级功能; 应支持对不同能力的物联网感知网络节点的管理; 应支持对节点环境上下文信息的采集和管理; 应提供感知数据的存储与访问功能,应用层可在需要的时候查看相关信息而无需建设所需要 g 的数据库等基础设施; 应提供执行器信息的存储与访问功能,应用层可在需要的时候查看可供调用的执行器能力信 h 息并在需要时通过网络或业务能力层提供的接口请求执行特定的动作应提供执行器交互权限管理,实现对执行器与应用层之间的权限管理应提供网络或业务能力层对物联网接人网关、物联网终端及物联网端节点的身份认证及透明的数据传输服务;或对物联网接人网关、物联网终端及物联网端节点的身份认证及数据传输安全通道的建立物联网业务能力层应能管理多个物联网应用,并提供多个应用之间互操作的机制这种机制应支持以下的特性维护物联网应用登记列表 a b 维护物联网应用登记信息; 当有新应用时,系统应通知请求该应用的物联网应用; d当有新应用时,系统应通知请求该应用的物联网设备 5.2.1.3对不同应用系统及终端的适配能力要求物联网业务能力层应提供对其他系统的适配,包括与其他业务平台或业务网关的适配与互通以及与应用层的适配与交互对终端及网络的适配应包括业务管理平台与承载网络层之间的适配,提供对不同接人网络的支持例如;无线网络.有线网络等刚络的适配由于现实中已经存在了很多的终猫,这些终蹦可能符合标谁规范也可能基于私有的通信方式,因此物联网业务管理应包括对符合物联网规范的终端接人,也包括对不符合物联网规范的终端接人业务能力层应以功能为线索对多种执行器的接口进行适配,以统一的方式向应用层开放 5.2.1.4信息存储和处理能力要求物联网业务能力层应支持大信息量存储和处理能力物联网业务能力层应支持信息的初步加工,基于应用层的需求对相应信息设置必要的过滤规则.在符合规则要求时通知应用层做出必要的反馈物联网业务能力层应支持信息的深度加工,基于应用需求对数据进行挖掘并将挖掘结果反饿给应用层 5.2.1.5应用开发环境要求应用开发环境应提供物联网应用的生成、运行环境
GB/T40022一2021 5.2.2物联网对移动网及固定网接入层能力要求物联网对移动网及固定网提出以下要求: 网络拥塞控制;移动网及固定网应提供针对物联网业务的拥塞控制能力; aa b IP新协议栈的支持:移动网及固定网应支持新的IP协议与现有协议的互通; 移动网及固定网应提供远端设备管理功能; 移动网及固定网应提供触发物联网终端发起业务建立的功能(Pull方式); 移动网及固定网应提供网络地址转换(NAT)穿越功能" 移动网及固定网应提供有效,多样的计费方式; 应提供对多种位置信息获取机制的支持;在固定网络中可根据物联网终端的接人线路ID获取 g 终端位置信息,在移动网络中可使用Cell-ID确定终端的位置; 应实现信息透明,向物联网终端和物联网端节点的传递网络层,业务能力层应向应用层提供 h 存储转发,发送到终端组、广播发送等多种信息服务功能; 应提供对自组织网络的管理、配置等功能,所需的数据传输服务,差异化的Qos服务物联网业务虽给移动网络运营商带来价值,但其ARPU值会比较低,由于无线接人资源的高稀缺性以及其他一些特点,使得移动运营商需以更低的运营成本支持物联网业务根据物联网业务的特征应采取如下不同的优化处理机制: 低移动;移动网络提供减少终端发起移动性管理流程的机制 a 时间可控:网络限制物联网终端在允许的时间范围发起业务或接收数据 b 时延不敏感:移动网络应可根据时延不敏感特性对物联网业务进行低优先级处理; c d 远程管理移动网络应提供对分组域物联网终端的远程管理机制低数据流量传输;移动网络应 '供对低数据流量物联网业务执行优化传输的机制 " 提移动性管理;移动网络应提供减少仅作为业务发起端类型的物联网终端执行移动性管理流程的机制; 业务接收不频繁:移动网络应提供减少对业务接收不频繁类型的物联网终端执行移动性管理 g 流程的机制 h)物联网终端监控;移动网络应提供监测监控事件的发生,并且移动网络需要将上述事件上报给物联网应用用户的机制优先告警业务;移动网络应提供优先传送优先告警业务的机制基于位置区域触发终端发起业务:移动网络应提供支持触发在一定区域内的多个物联网终端发起业务的机制; 网络为上行数据业务提供目的地址:移动网络应提供为物联网终端上行业务提供目的地址的 k 机制; 低频率传输移动网络应提供利用最小的网络资源传输低频率物联网终端的业务的机制 D m 群组策略;移动网络应提供对一个群组的物联网终端执行最大带宽限制的机制; 群组寻址;移动网络应提供触发一个群组的物联网终端发起业务的机制 n 5.3物联网的感知延伸层能力要求 5.3.1物联网感知延伸层设备分类物联网感知延伸层可包括三类设备:物联网接人网关、物联网终端、物联网端节点物联网接人网关是感知延伸层网络中的汇聚节点,应连接感知延伸层网络和通信网络,主要完成感
GB/T40022一202 知延伸层网络配置与组网,协议转换,地址映射和数据转发等功能,也可集成安全和计费等功能物联网终端一般应通过RFID技术或其他技术获取信息,再通过通信网络设备,将信息传输到通信对端物联网端节点应通过物联网接人网关连接至物联网网络层物联网端节点为构成感知延伸层网络的节点设备,通过一跳或多跳与物联网接人网关连接物联网端节点负责采集并上传数据,以及接收并执行命令组成感知延伸层网络的物联网端节点间可根据需要以星型、树型或MESH方式组网,其中某些节点或具有组网和数据转发能力物联网端节点通常是感知延伸层的最末端 5.3.2物联网感知延伸层设备能力要求 5.3.2.1总体要求 5.3.2.1.1可靠性可靠性应包括数据获取,数据融合,数据传输等的可靠性观测数据是物联网行业应用的基础和判别依据,可靠的数据获取、数据融合和数据传输是物联网系统正常运行的基础可靠性可通过数据采集与数据融合中的算法、网络协议等技术手段以及相应的制度来保证 5.3.2.1.2有效性有效性应包括能量的有效性和数据传输的有效性同时,保证数据以尽量小的延迟进行传输,可增加服务的效率和成功率,具有非常重要的意义能量和数据传输的有效性可通过高效的拓扑管理机制和网络协议来实现 5.3.2.1.3多样性由于物联网应用数据类型多样,数据采集形式及传输方法也可有差别,故应考虑数据采集,数据传输、数据处理等各模块之间有标准化的连接定义便于使网络能够快速方便地支持多种类型的应用 5.3.2.2物联网端节点技术要求物联网端节点的要求包括: 应支持将感知数据通过感知延伸层网络传递到物联网接人网关 a 可支持物联网接人网关、业务平台或远程管理服务器对物联网端节点的认证; b 可支持物联网接人网关、业务平台或远程管理服务器对物联网端节点的参数和软件配置 c 可支持设备认证和业务安全、设备管理安全机制 d 应支持物联网接人网关、业务平台或远程管理服务器的性能和状态监测; 应能收集物理及化学环境信息,并能够以直接或间接的方式将这些信息发送到物联网接人网关、业务平台或远程管理服务器; 可利用移动网络,GPSs,北斗全球定位系统、RFID,IEEE802.15.4等网络和技术实现自身的定位,并能够以直接或间接的方式将自身的位置信息发送到物联网接人网关、业务平台或远程管理服务器; 可提供远程控制执行能力,这些能力可供物联网接人网关.业务平台或远程管理服务器调用 h i) 可支持身份认证以及数据传输安全通道的建立 5.3.2.3物联网终端技术要求物联网终端的要求包括:
GB/T40022一2021 应支持以2G移动通信,3G移动通信、xDSLF:TTx,宽带无线接人等接人方式的一种或多种， a 将感知数据传输到业务平台和远程管理服务器应支持业务平台和远程管理服务器对物联网终端的认证 b 应支持业务平台和远程管理服务器对物联网终端的参数和软件配置 c d 应支持基于QoS策略对业务流进行优先级分类和调度; 应支持用户认证和业务安全、设备管理安全机制 e 应支持业务平台或远程管理服务器对物联网终端的性能和状态监测; g 可收集物理及化学环境信息,并能够以直接或间接的方式将这些信息发送到物联网接人网关、业务平台或远程管理服务器 h)应提供远程控制执行能力,这些能力可供物联网接人网关,业务平台或远程管理服务器调用: 可支持身份认证以及数据传输安全通道的建立 5.3.2.4物联网接入网关技术要求物联网接人网关的要求包括应支持以2G移动通信、3G移动通信、4G移动通信、5G移动通信,xDSL,FTTx、宽带无线接 a 人等接人方式的一种或多种,将感知数据传输到业务平台和远程管理服务器; 应支持业务平台和远程管理服务器对物联网接人网关的认证 b 应支持业务平台和远程管理服务器对物联网接人网关的参数和软件配置; c 小应支持用户认证和业务安全,设备管理安全机制; 应支持业务平台或远程管理服务器对物联网接人网关的性能和状态监测; 应支持协议转换功能; 可区分标识来自不同感知延伸层网络的流量标识,满足业务区分与差异化计费要求 g 应支持对感知延伸层节点计费信息的生成、上传; h 应支持身份认证以及数据传输安全通道的建立 5.3.3感知延伸层本地组网能力要求 5.3.3.1 拓扑管理由多物联网端节点组成的感知延伸层需要考虑拓扑管理感知延伸层的拓扑管理根据需要可支持静止,低速,高速移动情况下网络初始化、节点加人,更改、退出的管理机制拓扑结构可采用星型、树型、网状型等,并可根据需要支持结构层次化管理能力示例:在环境监测等野外无人值守应用中,可对数量庞大的传感器采用IEEE802.15.4规定的多级拓扑管理机制 5.3.3.2自组织网络感知延伸层可自组织网络,并存在一个或多个感知延伸层的网络节点即物联网接人网关)与业务平台或远程管理服务器进行通信,实现所需的业务功能,物联网接人网关应随着网络情况的变化而发生变化,自组织网络作为一个整体可具有整体移动性示例:在车联网应用中,需要考虑汽车在静止、低速、高速移动场景下的自组织网络 5.3.3.3传输控制感知延伸层可提供高效,可靠的传输控制能力,可支持感知延伸层内部地址管理,寻址和路由转发可支持感知延伸层内部路由协议和接人控制协议的适配,可支持感知延伸网与接人网间的协议转换;可
GB/T40022一202 支持单播、组播、选播、广播示例1;在远程健康监护应用中,血压仪采用蓝牙协议与健康网关相连,健康网关采用3G或wif无线局域网将血压仪采集的健康数据发送给应用平台健康网关实现了协议适配和协议转换示例2车联网可对内部地址进行管理,在网状等拓扑结构中,可利用内部地址在汽车形成的自组网络中进行寻址和路由转发车联网可根据需要支持单播、组播、选播和广播 5.3.3.4数据聚合感知延伸层可提供数据聚合能力,根据需要可对节点采集的数据进行处理、存储和转发,并可支持多级数据融合机制示例:在远程健康监护应用中,健康网关可具备数据聚合能力,对多个健康设备采集的数据进行初步处理,并可根据配置存储和转发数据 5.3.3.5QS控制感知延伸层可根据应用的QoS需求,完成对感知延伸层设备能力的适配,例如数据发送时间窗、数据编码等示例1:在远程慢病监护应用中,设备可根据数据优先级别和应用系统的忙闲时段调整数据发送时间窗示例2:在无线通信中,感知延伸层可监测信道质量情况,并根据应用的Qos需求调整物理层数据编码格式 5.3.3.6运营支撑感知延伸层可提供运营支撑能力,如以组为单位的身份认证、感知延伸层内部私有标识管理等示例在远程健康监护应用中,社区健康监护设备可构成组,鉴权/授权及计费实体可按组对社区健康监护设备进行身份认证组内可按内部私有标识对设备进行管理 5.3.3.7安全性感知延伸层的安全性分为电气安全、网络安全和信息安全电气安全方面,感知延伸层中使用的电气设备和传输介质应安全可靠,应满足国家相关标准,防止设计缺陷带来安全和健康隐患网络安全方面,可根据需求支持多路由、多机冗余、接人验证等手段信息安全方面,可根据需求提供相应机制,保护感知延伸层中数据的机密性、完整性、可使用性、不可否认性和可控性 5.3.3.8节能性感知延伸层可根据感知延伸层设备的位置变化、移动特性调整网络能耗,节约能源示例:在环境监测等野外无人值守应用中,传感器的具体位置通常是随机的,传感器形成的自组网络可根据节点间的距离、移动性等特点调整节点能耗,从而节约网络能耗 5.3.4感知延伸层网络接入能力要求 5.3.4.1总体技术要求 5.3.4.1.1接入方式多样性为使感知延伸层收集到的数据能够及时提供给使用者,应保证感知延伸层能以多种方式灵活地按人核心网这要求感知延伸层能够支持面向多种类型的网络接人能力,例如以太网、ADSL、卫星、,2G 3G,4G,5G移动通信,无线局域网等 10
GB/T40022一2021 5.3.4.1.2兼容性由于感知延伸层与核心网的异构性,需要保证各种接人技术的网络数据传输的可靠和有效兼容性可通过各种接人技术的网络融合技术进行保证 5.3.4.2接入能力要求感知延伸层接人核心网应包括: 应支持以2G,3G、4G,5G移动通信及xDsSL、FTTx、卫星/微波、以太网、无线局域网等远距离通信接人方式的一种或多种,将感知数据可靠传输到通信对端; 应支持网络和感知延伸层设备多业务流连接; b 应支持网络和感知延伸层设备不同传输速率,时延要求、传输间隔、数据包大小的数据可靠传输 d 应支持网络和感知延伸层设备不同传输速率、时延要求、传输间隔、数据包大小的数据传输 QoS机制; 在不影响业务功能和性能的前提下,应尽量重用现有通信协议 ee 应支持网关和终端的用户平面和管理平面数据传输安全机制 f 应支持终端和网关的电磁兼容机制 g 5.4物联网运营支撑能力要求 5.4.1 运营支撑通用能力要求 5.4.1.1管理通道建立与维护物联网运营支撑系统应为网络与设备的管理维护建立独立的管理通道并保证在下列情形时仍保持其连通性设备/终端的接人认证未通过时,仍应保证管理通道的正常通信 a 设备/终端出现异常,如出现软件死锁,网络重新配置等状态,应尽力维持或优先恢复管理通道 b 的正常通信; 设备/终端能量即将耗尽,应尽快通过管理通道上报告警提示 5.4.1.2配置能力运营支撑系统应为物联网相关设备提供如下配置能力静态信息配置;与物联网能力相关的静态配置信息应可被配置到物联网接人网关、物联网终端 aa 及物联网端节点中; b 物联网接人网关、物联网终端及物联网端节点的拔插配置:物联网接人网关、物联网终端及物联网端节点应支持插拔操作以满足连接性需要; 物联网接人网关、物联网终端及物联网端节点自动配置:应支持物联网接人网关、物联网终端及物联网端节点自动配置; 物联网接人网关、物联网终端及物联网端节点相关固件的定制与远程可升级能力 5.4.1.3状态监测能力运营支撑系统应提供对以下几类信息的监测和维护生命周期管理;应用于物联网接人网关、物联网终端及物联网端节点及网络和部分核心网设 a 1
GB/T40022一202 备,提供实时监测能力; b 上下文信息:应支持对物联网接人网关、物联网终端及物联网端节点的位置、状态,可达性等动态信息的收集配置清单,应提供业务配置信息.设备信息(包括网络设备及物联网接人网关,物联网终端及物联网端节点的相关属性,设备配置清单的维护和更新 5.4.1.4故障处理能力运营支撑系统应提供以下故障处理的能力预防性措施:为防止和纠正错误,网络层、业务能力层相关设备,以及感知延伸层物联网接人网 a 关、物联网终端及物联网端节点中应主动接受监测功能" b 诊断模式:应能检测物联网应用和业务的运行状态; 连通性测试;应支持周期性或按需检测网络层,业务能力层和感知延伸层的连通性; c d 错误发现和报告;应能监控和管理网络层,业务能力层和感知延伸层的运行状态; 远程故障恢复:网络层、业务能力层和感知延伸层相关设备及节点应支持通过远程管理实现故 e 障恢复,操作后应能恢复到已知和常规状态 5.4.1.5计费能力运营支撑系统应提供以下计费功能应满足不同业务的不同计费要求,支持差异化计费方式和按策略计费 a b应支持管理流量补偿机制,管理流量应不计人用户资费 5.4.1.6时间管理运营支撑系统应支持准确的时间同步机制,提供安全可信的时间戳,应用于计费,设备检测、生命质期管理 5.4.2业务支撑能力要求 5.4.2.1配置清单管理运营支撑系统应支持配置清单管理配置清单是对物联网业务属性和网络层、业务能力层设备、物联网接人网关、物联网终端、物联网端节点配置的描述,它由业务标识、业务开通信息、数据类型,业务提供商、位置信息、承载网络、感知延伸层网络标识设备标识设备类型等基本信息组成 5.4.2.2业务开放的支持能力运营支撑系统应支持为其他物联网应用平台提供访问监测和管理维护通道的接口,如设备监测服务、业务计量信息、链路质量报告等 5.4.2.3业务控制的支持能力当不同的物联网应用需要按照签约服务协议或业务策略进行业务控制时，如在服务等级、时长、计费策略进行调整时,运营支撑系统应提供相应的控制模板对承载网络进行动态配置并满足业务要求 12
GB/T40022一2021 5.4.3网络管理能力要求 5.4.3.1网络设备管理由于物联网业务可跨多类感知延伸层网络、采用多种技术的接人网和运营商核心网,应支持如下各种管理能力要求支持对IP化与非IP化网络及其网元设备的管理能力 b 支持各类网络间不同设备的QS配置能力 5.4.3.2网络资源管理能力应具有以下的网络资源管理能力应提供对各种网络资源的描述,可包括;各类网元、网络拓扑、,端到端路径、带宽、链路类型等; a b 应提供网络资源使用方式(授权)的可配置能力与资源接人控制能力,为海量物联网终端设备的动态接人提供支持能力; 应提供物联网业务流量对网络资源的占用状况报告,如;业务路由,占用信道、消耗带宽、占用链路信息等; 应提供对网络中被占用资源的可溯源能力,记录业务的发起者和目的地 5.5物联网安全要求由于物联网终端及物联网端节点都是处于无人值守的环境中,且物联网终端及物联网端数量巨大，物联网端节点组群化、低移动性等特点对运营商的网络提出了更高的要求物联网应首选复用现有网络,因此物联网的安全强度应当不低于现有网络安全强度在此基础上,为满足物联网业务需求,物联网的安全系统应具有双向认证、组认证、密钥管理、设备完整性检查、位置锁定、隐私保护,远程配置安全等安全要求 13
GB/T40022一2021 录 A 附资料性附录物联网的总体特征开放性和透明性 A.1 开放性概括了物联网通过接口公开其其享资源,业务,能力的特征不同归属的物联网应用之间、不同管理域的基础网络之间、不同类型的物联网终端和物联网接人网关之间可通过该接口实现信息的互通、资源的共享、管理能力的互操作性以及业务的互通透明性概括了物联网隐藏其接口内部的资源访问方式,资源存储位置等具体网络技术实现细节的特征接口内部的网络技术细节对业务及用户体验是不可见的,用户无须关心网络处于何种状态以及采用何种技术 A.2上下文感知性上下文感知性概括了物联网可感知其所处的环境的上下文信息的特征,其中可感知的环境包括物理环境、网络环境、设备环境、用户的业务环境等物联网能够根据各种应用和功能对上下文信息的需求,通过传感器等感知设备的部署、交互方式的应用,网络功能及协议的实现,动态地获取物理世界,网络及设备、用户业务的状况和变化 A.3适变性适变性概括了物联网对其所处环境的变化的自配置和自适应的能力特征,体现出物联网的智能化程度物联网络能够基于物理环境、网络环境、设备环境、用户业务环境的上下文信息的智能处理,选择或重新设置在设备、网络、业务不同层次上的适当的配置,为用户提供服务 A.4自组织工作模式比例的增大物联网将有包括接人控制、组网、传输控制、业务管理、业务适配和提供等工作模式出现自组织的特征,对应着一种无中心分布式的对等意义上的行为方式,自组织系统的各成员自主决策和交互,并能够基于这些自治的行为涌现出一些全局性的结构和效用还包括自愈、自管理、自发现、自规划、自调整、自优化等一系列新的模式 A.5业务扩展性和以用户为中心的业务提供模式业务扩展性和以用户为中心的业务提供模式概述了物联网以用户为中心,为用户提供个性化服务的特征物联网不仅要克服异构,实现融合互通从而实现对已有业务的扩展(原有业务的简单集成,或进行数量上、速率上的增加);更重要的是面向最佳用户体验,对资源、业务进行自组织自适应的协同从而可衍生出更加丰富多彩的业务 14
GB/T40022一2021 A.6 -致性 -致性概括了物联网络中分布式部署的控制策略、用户偏好、感知信息等业务数据同步、冲突协调特征 A.7安全性物联网开放性支持的若干层次的资源和能力可被安全可控地访问,并且针对不同类型的用户/使用者,使用不同的安全控制级别 15
GB/T40022一2021 附录 B 资料性附录) 应用场景 B.1 智能抄表用户家里安装了智能电力抄表系统,无需电力公司工作人员每个月上门抄电表和收电费,用户每个月的电能消费信息会根据一定的策略每隔一段时间或在固定的日子里上传到电力公司的网络系统中电力公司直接根据用户的智能电表上传的消费数据从用户账户中扣除消费的款项,当账户余额不足时通过短消息或自动发送电子邮件的方式通知用户电力公司还可根据每个时间段内的电力消耗情况自动调节电力价格,用户可通过家里的智能电表实时看到电力价格的变化,当电价较高时减少电器的使用,不仅可时用户节约用电成本,还可平滑用电高峰,避免出现电力供应不足的现象 B.2 健康医疗用户老张被监测者)患有高血压,他可通过随身携带的便携式血压检测设备测出个人采样数据,然后,收集、整理测得的数据,将其通过无线近距离通信方式发送到网络终端,再由网络终端发送到医疗健康监测业务服务器医院的相关工作人员通过网络可实时了解发送过来的数据,并根据患者基本情况及既往病史得出诊断结论,对患者进行健康指导当监护数据超出由医生设定的某一值时,系统会实时地将当前的血压信息发送给预先设置的联系人,例如其主治医生张医生和女儿小张而当血压超过个由医生设定的更大的闽值时,除了及时发送当前的血压信息外,还会提供老张当前的位置信息,同时还会向最近的急救中心发送警报信息,并通知其主治医生,同时向其女儿小张发送信息通知其父亲处于危急状况另外,被监测者以及授权的联系人可查看病人的历史数据,对其进行分析,通过网络给病人发送健康指导信息患者在候诊大厅候诊时,可将末梢终端(如心电监测仪、血压计,血糖仪等设备)接在身体上,测出当时的相关体征信息,将此数据传送到医疗健康监测业务系统中就诊时,医生就可直接了解患者的体征信息,再根据患者的电子健康档案信息(包括患者基本信息、既往病史,历史就诊记录等,患者之前已经在系统中建立个人电子健康档案),即可快速得出病情结论及诊断方式,对患者进行健康指导当患者住院以后,医生查房时,可利用PDA或者具有无线上网功能的电脑连接系统服务器,从中了解患者之前的体征信息、既往病史和实施监护记录,指导患者下一步治疗方案对于重症监护患者,IcU设有中心监护站,医生在监护站远程实时直接观察所有监护的病床患者体征,使重危病人得到早期而又准确的诊断,紧急而又恰当的处理 B.3智能家居当小张下班回家时,大门的门禁设备识别他的脸,并探测到他口袋里的电子钥匙将门自动打开 " 小张进人或者离开一个房间时家庭控制中心(HomeCentralControl,HcC就会相应地自动打开或者关闭这个房间的电灯 Hcc结合室内外温度.网上的天气预报以及用户的偏好等信息触发并自动调节暖气系统当HCC检测到异常情况,如煤气泄漏,移动终端就会向小张发送警告消息,并将电源自动切断 16
GB/T40022一2021 小张在办公室收到这一警告消息,他连接上HCC并点击“Homerepairs”按钮,煤气公司就会收到HCC 提供的详细信息煤气公司派来的修理工带有专业的无线ID卡,HCC检测到这一信息并识别出无线卡的合法性才让修理工进人小张的房子,修理工可通过冰箱上的视频面板与小张进行交流当修理工完成修理以后保险公司会自动接收到来自HHcc的损坏报告 B.4视频转移用户A终端集成嵌人传感器,同时携带有个人信用信息的智能RFID,无线耳机等多种短距离无线设备已经组成用户周边并能随用户移动的个人网络用户A在家中,手持智能终端自动与家庭中其他电器组成智能家庭网络,只需在智能终端向网络请求视频点播服务,并将用户家庭网络聚合的设备信息提交给网络,网络综合用户设定偏好以及聚合设备状况,智能将视频流,语音流分别直接或者间接发往已经聚合的笔记本和音响,享受高清视频服务;用户A登上公共汽车上点播视频时,可请求聚合车内其他用户终端,如果得到允许,用户A则能享受多个无线链路共同服务同时通过网络付给其他终端一定的费用;用户A到达办公室会议室,智能终端比较无线接人性能,接人其中最优,自动切换至办公网接人,并通过RFID自动记录上班时间,并与办公室公用设备自动感知环境设备组成办公网,与客户进行视频会议,通过智能终端调用办公网的设备,并利用办公网无线投影仪和无线音响接收,向同事展示客户多媒体资料 B.5增强现实小明来到世博会现场,打开终端摄像头,镜头内显示出馆,随之在屏幕上显示出当前馆内的参观人数,馆参观须知,场馆和主要展品的简介,并且可取得参观预约券这个用例的目的是利用物联网的技术优势,结合终端设备中内置的GPs、数字罗盘、重力感应等多种传感器以及云计算平台,为户外出行的人们提供从地图导航、基于位置信息、甚至餐厅预订等整合服务

基于公众电信网的物联网总体要求GB/T40022-2021

随着物联网技术的不断发展和应用，公众电信网已成为物联网传输网络的重要组成部分。为确保公众电信网能够更好地支持物联网应用，国家标准化管理委员会于2021年发布了GB/T40022-2021《基于公众电信网的物联网总体要求》标准，该标准规定了物联网在公众电信网环境下的总体要求。

一、标准概述

该标准适用于利用公众电信网开展物联网业务的相关单位和个人，包括物联网设备、平台、应用等各个环节。标准主要内容包括以下几个方面：

物联网服务模型：定义了物联网服务的基本特征和服务模式。
物联网平台架构：介绍了物联网平台的总体架构和功能模块。
物联网设备接入：规定了物联网设备接入公众电信网的技术要求。
物联网应用开发：提出了物联网应用开发的基本要求和规范。

二、标准内容

该标准详细规定了物联网在公众电信网环境下的各个方面，包括：

1.物联网服务模型

物联网服务模型是物联网服务的基础，也是物联网应用的核心。该标准定义了物联网服务的基本特征和服务模式，包括：

设备管理服务：对物联网设备进行注册、注销、状态监测等管理服务。
数据管理服务：对物联网设备产生的数据进行存储、查询、分析等管理服务。
应用管理服务：对物联网应用进行部署、升级、管理等服务。

2.物联网平台架构

物联网平台是连接物联网设备和应用的桥梁，也是实现物联网服务的关键。该标准介绍了物联网平台的总体架构和功能模块，包括：

设备管理模块：负责对物联网设备进行管理、控制和数据采集。
数据管理模块：负责对物联网设备产生的数据进行存储、查询和分析。
应用管理模块：负责对物联网应用进行部署、升级和管理。

3.物联网设备接入

物联网设备接入公众电信网是实现物联网服务的前提，也是保证物联网服务质量的基础。该标准规定了物联网设备接入公众电信网的技术要求，包括：

设备协议：定义了物联网设备接入公众电信网所需遵循的协议。设备安全：规定了物联网设备接入公众电信网的安全要求。
网络通信：规定了物联网设备与公众电信网之间的通信方式和技术要求。

4.物联网应用开发

物联网应用是实现物联网服务的最终目的，也是物联网技术发展的重要方向。该标准提出了物联网应用开发的基本要求和规范，包括：

应用开发环境：规定了物联网应用开发所需的硬件、软件环境。
应用接口规范：定义了物联网应用接口的规范和标准。
应用设计原则：提出了物联网应用设计的原则和方法。

三、总结

GB/T40022-2021《基于公众电信网的物联网总体要求》标准为物联网在公众电信网环境下的发展提供了有力的指导和规范，为保障物联网服务的质量和稳定性提供了坚实的基础。专业人士应该关注该标准，并在实践中积极遵守标准中规定的各项要求。