(高清版)GBT 38624.2-2021 物联网 网关 第2部分：面向公用电信网接入的网关技术要求

物联网网关第2部分：面向公用电信网接入的网关技术要求国家标准化管理委员会GB/T38624.2—2021 I Ⅱ 2规范性引用文件 3术语和定义 24缩略语 35应用场景和系统架构 36技术框架 46.1接口模型和网关协议 46.2北向接口 56.3南向接口 87通用技术要求 7.1协议转换 87.2与公众电信网互通 87.3WSN终端状态监测 97.4软件和配置参数更新 98配置和管理要求 8.1管理方式 8.2配置管理要求 8.3性能管理要求 8.4故障管理要求 9安全要求 9.1网关设备鉴权 9.2业务鉴权 9.3数据安全 9.4安全管理 I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是GB/T38624《物联网网关》的第2部分。GB/T38624已经发布了以下部分：——第1部分：面向感知设备接入的网关技术要求；——第2部分：面向公用电信网接入的网关技术要求。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专利的责任。本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出。本文件由全国通信标准化技术委员会(SAC/TC485)归口。本文件起草单位：中国联合网络通信集团有限公司、中国信息通信研究院、宜通世纪科技股份有限公司、中兴通讯股份有限公司、新华三技术有限公司、中国移动通信集团有限公司。宋丹。Ⅱ面向公用电信网接入的物联网通用接入网关是连接网络和传感器的关键设备。利用物联网通用接入网关能够保证传感器之间连接，同时可通过公用电信网实现与应用平台之间的互通。在目前多类型传感器、多行业应用的物联网应用环境下，面向公用电信网接入的物联网通用接入网关能够有效提高传感器的运行效率，解决在物联网业务应用中的协议处理、传感器管理、安全等问题，已经成为物联网系统的核心设备之一。全国大部分物联网系统中都采用物联网网关设备，但缺少统一的物联网通用接入网关技术和功能的相关要求。当前我国物联网尚处在初期发展阶段，是面向公用电信网接入的物联网网关进行标准化的有利时机和关键时期，尽早明确面向公用电信网接入的物联网通用接入网关要求，以指导物联网的系统部署，提高相关技术和产品的互操作性，对促进物联网的健康发展、持续发展和规模化发展非常必要。同时本文件也可用于指导面向公用电信网接入的物联网通用接入网关设备的开发、系统建设和部署实施。GB/T38624拟由三个部分构成：——第1部分：面向感知设备接入的网关技术要求。目的在于规范面向感知设备接入的物联网网关功能要求和通用数据配置要求。——第2部分：面向公用电信网接入的网关技术要求。目的在于规范面向公用电信网接入的网关的网络接口、通用技术要求、配置和管理要求、安全——第3部分：面向公共电信网接入的网关测试方法。目的在于根据第2部分的技术要求，规范面向公用电信网接入的网关的测试方法。1物联网网关第2部分：面向公用电信网接入的网关技术要求本文件规定了面向公用电信网接入的物联网通用接入网关的应用场景、系统架构、技术框架、通用本文件适用于面向公用电信网接入的物联网网关的设计、开发和测试。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T38624.1物联网网关第1部分：面向感知设备接入的网关技术要求YD/T1107900/1800MHzTDMA数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务(GPRS)无线接口规范：媒体接入控制/无线链路控制(MAC/RLC)协议YD/T1214900/1800MHzTDMA数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务(GPRS)设备技术要YD/T1371(所有部分)2GHzTD-SCDMA数字蜂窝移动通信网Uu接口物理层技术要求YD/T1372(所有部分)2GHzTD-SCDMA数字蜂窝移动通信网Uu接口层2技术要求YD/T13732GHzTD-SCDMA数字蜂窝移动通信网Uu接口RRC层技术要求YD/T1475接入网技术要求基于以太网方式的无源光网络(EPON)YD/T1530接入网技术要求频谱扩展的第二代不对称数字用户线(ADSL2+)YD/T1544(所有部分)2GHzWCDMA数字蜂窝移动通信网Uu接口物理层技术要求(第一阶段)YD/T1545(所有部分)2GHzWCDMA数字蜂窝移动通信网Uu接口层二技术要求(第一阶YD/T15462GHzWCDMA数字蜂窝移动通信网Uu接口RRC层技术要求(第一阶段)YD/T1547WCDMA数字蜂窝移动通信网终端设备技术要求(第三阶段)YD/T1558800MHz/2GHzcdma2000数字蜂窝移动通信网设备技术要求移动台(含机卡一体)YD/T16742GHzcdma2000数字蜂窝移动通信网广播多播业务(BCMCS)设备技术要求：接入终端(AT)YD/T1843(所有部分)2GHzTD-SCDMA数字蜂窝移动通信网高速上行分组接入(HSUPA)Uu接口物理层技术要求YD/T18452GHzTD-SCDMA数字蜂窝移动通信网高速上行分组接入(HSUPA)Uu接口RRC层技术要求YD/T1846(所有部分)2GHzTD-SCDMA数字蜂窝移动通信网高速上行分组接入(HSUPA)Uu接口层二技术要求2YD/T1949(所有部分)接入网技术要求吉比特的无源光网络(GPON)YD/T1996(所有部分)接入网技术要求第二代甚高速数字用户线(VDSL2)YD/T22172GHzWCDMA数字蜂窝移动通信网终端设备技术要求(第四阶段)高速分组接YD/T25172GHzWCDMA数字蜂窝移动通信网终端设备技术要求(第五阶段)增强型高速分组接入(HSPA+)YD/T2560(所有部分)TD-LTE数字蜂窝移动通信网Uu接口物理层技术要求(第一阶段)YD/T2561(所有部分)TD-LTE数字蜂窝移动通信网Uu接口层二技术要求(第一阶段)YD/T2562(所有部分)TD-LTE数字蜂窝移动通信网Uu接口层三技术要求(第一阶段)YD/T2563(所有部分)LTEFDD数字蜂窝移动通信网Uu接口物理层技术要求(第一阶段)YD/T2564(所有部分)LTEFDD数字蜂窝移动通信网Uu接口层二技术要求(第一阶段)YD/T2565(所有部分)LTEFDD数字蜂窝移动通信网Uu接口层三技术要求(第一阶段)YD/T26342GHzWCDMA数字蜂窝移动通信网终端设备技术要求(第六阶段)增强型高速分组接入(HSPA+)YD/T3337面向物联网的蜂窝窄带接入(NB-IoT)终端设备技术要求YD/T3519泛在网多网关协同技术要求YDB010固定宽带无线接入设备技术要求：用户站YDB014固定宽带无线接入系统接口技术要求：空中接口3GPPTS24.008移动无线电接口第3层规范核心网络协议阶段3(Mobileradiointerfacelayer3specification—Corenet3GPPTS25.323分组数据集中协议[Packetdataconvergenceprotocol(PDCP)]3GPPTS25.324广播/多点传送控制协议[Broadcast/Multicastcontrol(BMC)]3GPPTS36.101演进通用陆地无线接入系统和演进分组核心网：用户设备无线传输和接收[E-volveduniversalterrestrialradioaccess(E-UTRA):Userequipment(UE)radiotransmissionandre-3GPPTS36.211演进通用陆地无线接入系统和演进分组核心网：物理信道和调制[Evolveduni-versalterrestrialradioaccess(E-UTRA):Physicalchannelsandmodulation]3GPPTS36.212演进通用陆地无线接入系统和演进分组核心网：复用和信道编码[Evolveduni-versalterrestrialradioaccess(E-UTRA):Multiplexingandchannelcoding]3GPPTS36.213演进通用陆地无线接入系统和演进分组核心网：物理层过程[Evolveduniversalterrestrialradioaccess(E-UTRA):Physicallayerprocedures]3GPPTS36.304演进通用陆地无线接入系统和演进分组核心网：空闲模式下的用户设备过程[Evolveduniversalterrestrialradioaccess(E-UTRA):Userequipment(UE)proceduresinidlemode]universalTS36.321演进通用陆地无线接入系统和演进分组核心网：媒体接入层协议规范[Evolvedterrestrialradioaccess(E-UTRA):Mediumaccesscontrol(MAC)protocolspecification]TS36.331演进通用陆地无线接入系统和演进分组核心网：无线资源控制协议规范[Evolveduniversalterrestrialradioaccess(E-UTRA):Radioresourcecontrol(RRC)—Protocolspeci-IETFRFC791互联网协议(Internetprotocol)3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。3下列缩略语适用于本文件。BMC:广播/多点传送控制协议(Broadcast/MulticastControl)CDMA:码分多址(CodeDivisionMultipleAccess)CoAP:受限应用程序协议(ConstrainedApplicationProtocol)DSL:数字用户线路(DigitalSubscriberLine)eMTC:增强型机器类型通信(enhancedMachine-TypeCommunication)GPRS:通用分组无线服务(GeneralPacketRadioService)IP:互联网协议(InternetProtocol)MAC:媒体接入控制(MediaAccessControl)MQTT:消息队列遥测传输(MessageQueuingTelemetryTransport)NB-IoT:窄带物联网(NarrowBandInternetofThings)PDCP:分组数据汇聚协议(PacketDataConvergenceProtocol)PHY:物理层(PhysicalLayer)PON:无源光纤网络(PassiveOpticalNetwork)PSK:预共享密钥(Pre-SharedKey)RLC:无线链路控制(RadioLinkControl)RRC:无线资源控制(RadioResourceControl)RSSI:接收的信号强度指示(ReceivedSignalStrengthIndication)TD-LTE:时分双工长期演进(TimeDivision-LongTermEvolution)TD-SCDMA:时分-同步码分多址(TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess)UICC:通用集成电路卡(UniversalIntegratedCircuitCard)WCDMA:宽带码分多址(WidebandCodeDivisionMultipleAccess)WSN:无线传感器网络(WirelessSensorNetwork)5应用场景和系统架构物联网网关的应用包括以下5种场景(见图1):a)通道模式：物联网网关支持传感器设备接入公用电信网络，作为连接通道，支持传感器设备与物联网平台和应用的互操作；b)平台管理到网关模式：物联网平台和应用对物联网网关进行管理，物联网网关之下的传感器设备由物联网网关管理，物联网平台对无线传感器网络的操作需由物联网网关代理；c)协同模式：物联网网关可支持通过公用电信网进行物联网网关间的协同，技术要求d)本地组网模式：支持传感器设备之间的互操作；e)本地组网模式：支持与其他物联网网关的互操作。其中，场景d)和场景e)不包含在本文件之中。4物联网应用业务平台管理平台公用电信网络网关)传感器设备图1物联网网关的应用场景6技术框架6.1接口模型和网关协议面向公用电信网接入的物联网通用接入网关包含两类接口：——北向接口：物联网通用接入网关与公众电信网的接口，实现网关到公众电信网承载平面业务数据的发送接收，以及控制平面指令的接收和响应；——南向接口：物联网通用接入网关与传感器网络的接口，实现网关到无线传感器网络承载平面业务数据的发送接收，以及控制平面信令的发送和接收，实现对终端节点设备的管理和控制。面向公用电信网接入的物联网通用接入网关的网关协议负责解析并转换公众电信网和无线传感器网络的通信协议，根据来自公众电信网的指令和数据，对无线传感器网络和终端执行相关控制操作，并实现业务数据的转发。网络协议涉及以下4个平面：——物理电气连接平面；——网络承载平面；——控制平面；——业务平面。面向公用电信网接入的物联网通用接入网关的接口和协议模型见图2。5物联网通用接入刚关物联网通用接入刚关传感网络协议南向接口应用层应用层传感器网络公用电信网网络层MAC层物理层传输层网络层MAC层物理层网络连接协议转换公用电信网协议北向接口应用支撑说明：……--业务平面；---★——控制平面；————网络承载平面；<→——物理电气连接平面。图2网关接口和协议模型6.2.1控制平面、承载层面和物理电气连接接口要求与GPRS蜂窝网络接口要求网关与GPRS网络接口应符合YD/T1107、YD/T1214的规定。与WCDMA蜂窝网络接口要求与WCDMA蜂窝网络接口时，网关内WCDMA通信模块的协议栈如图3所示。网关用户面控制面用户面NAS用户面数据PDCPRRCPDCPBMCRI.CRI.CMACPHY图3网关内WCDMA通信模块的协议栈6网关与WCDMA网络的物理层接口应符合YD/T1544(所有部分)的规定。网关与WCDMA网络的层二接口应符合YD/T1545(所有部分)、3GPPTS25.323、3GPPTS25.324的规定。RRC层接口应符合YD/T1546的规定。网关与WCDMA网络接口宜支持YD/T1547、YD/T2217、YD/T2517、YD/T2634。与cdma2000蜂窝网络接口要求800MHzcdma网关与cdma2000蜂窝网络接口应符合YD/T1558、YD/T1562的规定。2GHzcdma网关与cdma2000蜂窝网络接口应符合YD/T1558、YD/T1674的规定。与TD-SCDMA蜂窝网络接口要求与TD-SCDMA蜂窝网络接口时，网关内TD-SCDMA通信模块的控制面和用户面协议栈如图4所示。网关网关控制面NASRRCPDCPRLCMACPIIY用户由PDCPRI.CMACPIIY图4网关内TD-SCDMA通信模块的控制面和用户面协议栈网关与TD-SCDMA蜂窝网络接口应符合YD/T1371(所有部分)的规定；其中：——层二接口应符合YD/T1372(所有部分)的规定；——RRC层接口应符合YD/T1373的规定。网关与TD-SCDMA蜂窝网络接口宜支持YD/T1843(所有部分)的规定，其中：——层二接口应符合YD/T1846(所有部分)、3GPPTS25.323的规定；——RRC层接口应符合YD/T1845的规定。NAS层接口应符合3GPPTS24.008的规定。IP层接口技术要求见IETFRFC791。与LTEFDD蜂窝网络接口要求网关与LTEFDD蜂窝网络接口应符合以下要求：——物理层接口应符合YD/T2563(所有部分)的规定；——层二接口应符合YD/T2564(所有部分)的规定；——层三接口应符合YD/T2565(所有部分)的规定。与TD-LTE蜂窝网络接口要求网关与TD-LTE蜂窝网络接口应符合以下要求：7——物理层接口应符合YD/T2560(所有部分)的规定；——层二接口应符合YD/T2561(所有部分)的规定；——层三接口应符合YD/T2562(所有部分)的规定。与NB-IoT网络接口要求网关与NB-IoT网络接口应符合YD/T3337的规定。网关与eMTC网络接口要求应符合3GPPTS36.101、3GPPTS36.211、3GPPTS36.212、3GPPTS36.213、3GPPTS36.304、3GPPTS36.321、3GPPTS36.331的规定。与DSL网络接口要求网关与ADSL2+网络的接口应符合YD/T1530的规定。网关与VDSL2网络的接口应符合YD/T1996(所有部分)的规定。网关与EPON网络的接口应符合YD/T1475的规定。网关与GPON网络的接口应符和YD/T1949(所有部分)的规定。1与固定无线宽带接入接口要求网关与固定无线宽带接入网络的接口应符合YDB014、YDB010的规定。6.2.2业务层面接口要求通道模式网关的业务接口要求通道模式无业务接口要求。平台管理到网关模式的业务接口要求.1网关与业务平台或应用的通信功能网关应支持和业务平台或应用的通信协议，应支持发送、接收、解析指定的业务数据包；应支持根据业务协议要求，做出指定应答或者操作；应支持依据业务协议，主动发起和业务平台或应用的通信；应支持根据业务接口协议提供心跳功能。可支持将接收到的数据包转发给其他网关的能力。.2网关的业务安全功能网关应支持业务数据安全和访问安全。网关的安全功能可支持：网关内的UICC卡和网关的双向认证、网关向业务平台的认证和鉴权等，鉴权和认证方式可采用PSK方式或证书方式。网关应支持业务平台在授权的方式下，让业务应用直接管理网关。只有得到授权的业务应用在根据从业务平台获取到的网关信息并和网关进行安全协商后，才能根据安全协商产生的密钥进行安全的远程控制和管理。.3网关的数据存储和处理功能网关应保存网关的版本信息、配置信息。8网关可支持将无线传感器网络中的各个终端的数据进行处理、存储等能力，以及保存各个终端的节点信息、状态信息、能力信息等相关方面的数据。网关应支持策略执行功能，应支持本地策略初始配置和修改，支持平台下发策略的初始配置和修改。网关应支持加载并执行策略。网关应依据策略中的描述，检测各种数据，在满足策略条件情况下触发策略规定的动作，这个动作可将数据立即上报，或者触发某些无线传感器网络终端的某些执行结构，或者处理某些业务逻辑。网关应支持终端、业务平台的消息订阅，可支持其他网关的消息订阅。网关应支持带宽管理、公用电信网网络选择(可选)、QoS管理等。网关应支持性能管理、故障管——性能管理应支持收集主要性能参数，包括网关的CPU、内存、磁盘等利用率、带宽使用情况、数——故障管理应支持收集网关的主要告警，包括性能告警。应支持对某些参数设置阈值，达到阈值触发性能告警；——配置管理应支持网关的各个参数的远程配置和修改；——安全管理应支持网关接入到网络的认证和鉴权，以及对网关各种操作的授权。网关协同模式的业务接口要求对于网关协同模式，通过网关协同机制以实现业务数据的备份/恢复、业务信息的交互以及网络连通性的监测等。该模式下的网关可支持以下功能：协同网关的选择、控制、监测和管理等功能，具体功能要求应符合6.3南向接口南向接口具体功能要求应符合GB/T38624.1。7通用技术要求7.1协议转换网关应能通过内部协议转换器在公众电信网通信模块、无线传感器网通信模块之间进行协议转换，协议转换可由硬件或软件方式实现。通道模式下的协议转换功能应支持承载层面公众电信网和无线传感器网络协议之间转换。平台管理到网关模式和平台管理到WSN终端模式下，网关应在承载层面基础上支持业务层面的协议转换功能。7.2与公众电信网互通网关应支持作为无线传感器网络的sink节点，聚合来自多个节点的数据。9网关应支持通过公众电信网通信模块接入电信网，通过网关与电信网接口和公众电信网，将数据传输到通信对端。网关应支持通过电信网接口接收来自通信对端的数据和命令，并通过无线传感器网络接口，下发给各无线传感器节点。网关的鉴权和认证功能应支持网络接入的鉴权和认证，以及业务平台接入的鉴权和认证。网络接入的鉴权和认证应按照不同的有线、无线接入方式的接入鉴权和认证相关标准要求进行。业务平台的鉴权和认证应支持业务平台对网关合法用户身份的验证，鉴权和认证方式可采用PSK方式或证书方式。网关可支持对网关中的UICC卡和网关的关联性进行认证，并提供变更逻辑。业务平台授权业务应用直接管理网关或者无线传感器网络的终端，业务应用得到授权后，经过网关鉴权来管理网关或者无线传感器网络的终端。7.3WSN终端状态监测网关应支持通过HTTP(s),MQTT,CoAP,TR069等应用层协议建立管理平台和网关之间的消息通道。网关支持状态检测报文聚合。网关应支持以下网关状态检测方式中的一种或多种：——开机上报，设备启动后自动上报监测数据；——周期上报，按照指定周期上报监测数据；——实时上报，接到平台触发消息上报监测数据；——告警，根据指定的阈值上报检测数据；——网络探测，平台根据需要向特定网关下发命令，利用ping和traceroute监测中间网络质量。网关应支持以下WSN终端状态监测下发方式中的一种：——管理平台和业务平台经网关透传，直接向WSN终端发送状态监测命令；——管理平台和业务平台向网关发送节点状态监测命令，网关解析后转发给WSN终端；——网关按照与管理平台和业务平台事先约定的方式，根据预先设置的状态监测计划或状态监测条件，向WSN终端发送状态监测命令。网关应支持基于监测周期、设备状态、目标WSN终端状态的监测计划，网关应支持基于在预定时间周期内未收到WSN终端的上报数据而触发状态监测的状态检测条件。状态监测下发命令应包括监测的目标对象标识以及监测量类型。网关应支持监测目标对象设置为所有WSN终端和指定的WSN终端。非透传模式下，网关应支持WSN终端的有效性状态监测，监测