边缘网关数据收集处理的技术要求（征求意见稿）

ICS35.080

L77

T/ZXCH

T/ZXCHXXXX-XXX

边缘网关数据收集处理的技术要求

（Technicalrequirementsforedgegatewaydatacollectionandprocessing）

（起草稿）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

浙江省信息产业质量协会发布

T/ZXCHXXXXX—XXXX

前  言

本标准按照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》给出的规则

起草。

本标准由XXX提出并归口。

本标准起草单位：

本标准主要起草人：

2

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边缘网关数据收集处理的技术要求

1范围

本标准规定了边缘网关数据收集处理的技术要求，主要包括设备接入方式、受控设备映射信息管理、

数据传输期间的具体技术要求。

本标准适用于边缘网关数据收集处理技术的设计和开发

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是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/T37032-2018物联网标识体系总则。

3术语和定义

以下术语和定义适用于本文件

3.1

受控设备映射信息Controlleddevicemappinginformation

受控设备映射信息是一个JSON文档，用于存储设备上报状态、应用程序期望的状态信息。每个设备

只能有一个设备映射信息，设备可以通过MQTT获取和设置受控设备的映射信息以此来同步状态，该同步

可以是映射信息同步给设备，也可以是设备同步给映射信息。

3.2

网关Gateway

网关又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是复杂的网络互连设备，仅

用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。网关是一

种充当转换重任的计算机系统或设备，使用在不同的通信协议、数据格式或语言。

3.3

流量控制trafficcontrol

一种利用软件或硬件方式来实现对网络流量的控制，引入QoS的概念，从通过为不同类型的网络数

据包标记，从而决定数据包通行的优先顺序。

3.4

边缘计算EdgeComputing

边缘计算，是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放

平台，就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业

务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。

3

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3.5

边缘计算节点edgecomputingnode

在网络侧的边缘具有数据处理、存储能力的设备，如边缘智能终端、边缘网关、边缘控制器、边缘

服务器等等。

3.6

时延delay

时延是指一个报文或分组从一个网络的一端传送到另一个端所需要的时间。它包括了发送时延，传

播时延，处理时延，排队时延。

3.7

并发性Concurrence

并发性是指在一个系统中，拥有多个计算，这些计算有同时执行的特性，而且他们之间有着潜在的

交互。因此系统可进行的运行路径会有相当多个，而且结果可能具有不确定性。并发计算可能会在具备

多核心的同一个芯片中复合运行，以优先分时线程在同一个处理器中运行，或在不同的处理器执行。

3.8

消息队列遥测传输MessageQueuingTelemetryTransport

消息队列遥测传输是ISO标准(ISO/IECPRF20922)下基于发布/订阅范式的消息协议。它工作在

TCP/IP协议族上，是为硬件性能低下的远程设备以及网络状况糟糕的情况下而设计的发布/订阅型消息

协议。

4缩略语

下列缩略语适用于本文件。

MQTT：消息队列遥测传输（MessageQueuingTelemetryTransport）

AMQP:先进消息队列协议(AdvancedMessageQueuingProtocol)

API：应用程序编程接口（ApplicationProgrammingInterface）

CoAP:受限应用协议(ConstrainedApplicationProtocol)

JSON：JavaScript对象简谱（JavaScriptObjectNotation）

NB-IoT:窄带物联网（NarrowBandInternetofThings）

QoS:服务质量（QualityofService）

DDS：面向实时系统的数据分布服务(DataDistributionServiceforReal-TimeSystems)

JMS:Java消息服务(JavaMessageService)，

5数据收集处理技术要求

5.1设备接入方式

5.1.1直接接入

设备本身具有联网的能力或者在设备端加入2G/3G/4G/5G、NB-IOT等通讯模组。具备通讯功能的

设备，可以直接接入网络。

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5.1.2网关接入

设备或终端本身不具有联网能力，需要进行本地组网，再统一通过网关接入网络。

5.2受控设备映射信息

5.2.1功能

受控设备映射信息的功能要求如下：

a)需要与设备的状态保持同步或状态趋向于一致；

b)缓存设备下行配置，同步配置信息给设备；

c)受控设备映射信息保证平台门户可见。

5.2.2数据上行

网络稳定时，应用服务器可以直接从受控设备映射信息中获取设备的状态，不需要多次请求设备，

无需关注设备在线状态。

5.2.3数据下行

受控设备映射信息需要支持以下功能：

a)网络不稳定时，受控设备映射信息可以对配置进行缓存，等网络恢复时再尝试将配置同步给设

备；

b)需要支持在设备离线或休眠状态下进行预配置；

c)需要支持缓存策略功能，即不同受控设备映射信息的下行配置可通过缓存策略进行灵活设置，

需要配置缓存、重传次数、优先级控制。超时失效时间等功能。应用在指令下发时可根据具

体指令的特点进行配置以满足不同业务场景的需求。

5.3数据传输方式

要求可以通过无线技术进行传输，传输距离短通过局域网技术，传输距离远可以通过广域网技术。

5.4定制化的协议方式

产品需要保障一个设备或同型号的设备遵循的协议进行定制化使用，相同协议的设备接入时无需二

次协议解析。

5.5规则引擎

a)为提高效率，设备的信息采集需要具备自动化方式；

b)对于不同类型的设备，需要设置不同的采集频率；

c)为了快速且低成本的更新，可以在平台中实现采集频率的可调节性。

5.6流量控制

5.6.1架构

产品需要包含流量控制单元，能够实现对流量的控制。

5.6.2网络端口

a)需要支持百兆端口、千兆端口和万兆端口；

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b)端口数可以根据实际情况留存。

5.6.3设备管理

a)需要支持Telnet、SSH管理，可设置Timeout时间及做限制访问设备的IP地址列表；

b)需要实现数据动态完全自动刷新，实时监控，根据不同的设备设置不同的监控时间；

c)支持人工干预数数据进行收集；

d)支持集中管理功能；

e)对于协议的更新支持网络自动更新；

f)设备最好通过双电源提供冗余。

5.6.4设备监控管理

a)需要有实时监控的功能；

b)设备能够对网络进行实时自动监控（无需人工干预），无需重复打开监控界面；

c)监控的范围支持设备的连接数，带宽利用率，数据包大小等；

d)对最新的设备数据进行展示，包括数据和图表的格式；

e)可以针对数据进行导出。

5.6.5流量控制

a)支持不对称的线路环境；

b)可以根据时间对策略进行自动切换；

c)可以对应用流量双向设置为不同的策略；

d)设备需要支持三级嵌套流量控制，可以利用三级策略进行流量区区分并同时对三级策略进行执行

最大、最小带宽策略控制。

5.7并发性

可以通过横向扩展或者纵向扩展的方式进行高并发的处理：

a)从硬件上可以通过添加内存、CPU核数、存储容量等方式提高并发性能；

b)可以通过集群的部署进一步提高并发处理能力。

5.8数据加密

5.8.1API网关

a)要使用API网关访问接口，可以通过获取访问凭证的方式，用户可以通过AccessKey直接获取数据

信息，无需使用账户密码登陆；

b)在采用基于口令的身份识别时，要求对用户设置的口令进行复杂度检查，确保用户的口令满足一

定的复杂度要求。

5.8.2设备接入加密

a)平台需要分配证书或者用户名密码给终端，终端接入时要携带证书或者用户名密码；

b)需要保障一个设备或者一个型号下的所有设备对应一个证书或用户名密码，即一机一密或者一型

一密的认证粒度；

c)设备数据进行传输时也需要保障数据的加密性。

5.9边缘计算功能

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5.9.1边缘计算的特性

a)需要保证低时延，接收并响应设备请求的时延应该极低；

b)需要保证自组织，在网络出现问题或者中断时，边缘云的节点应该实现本地自治和自恢复；

c)需要保证可定义，边缘云服务及业务逻辑应该不是一成不变的，而是可以由用户修改、更新和定

制的；

d)需要保证可调度，业务逻辑可以实现动态分发，具体在哪个边缘节点执行是可以调度的；

e)需要保证标准开放，可以提供标准化且开放的环境，具有和其他系统互联及互操作的能力。

5.9.2边缘业务编排管理

边缘管理主要包括业务编排和运维管理。

业务编排的要求包括：

a)应提供工作流定义工具，支持添加、读取、更新、删除工作流等操作；

b)应具备工作流语义检查和策略冲突检测等能力；

c)可基于通用的开发服务框架提供的服务模板、策略模板等进行编排。

5.9.3边缘运维管理

运维管理的要求包括：

a)应提供资源配置管理功能，支持配置管理的分角色、分组管理和自动化；

b)应支持边缘计算集群管理，包括记录当前集群下各个边缘计算节点下管理的终端列表，以及在边

缘控制时进行本地消息路由转发。具体要求包括：

——边缘计算节点在启动时应向数据库或名字服务进行节点注册；

——新的终端接入时应向数据库或名字服务进行终端管理注册，以声明本节点为此终端的管理节

点；

——在集群内做自治控制时应通过终端注册的路由表查询本集群内的节点信息进行消息转发；

——应支持边缘计算集群间的通讯以及路由管理；

——应保障边缘计算集群的高可用，应支持集群中某个节点发生故障时及时上报云端，并分配

其他节点接管故障节点所管理的设备以及运行的计算任务；

c)应提供监控管理功能，包括多维度、可视化的监控、告警等；

d)应提供服务管理功能，包括支持对服务进行添加/卸载、启动/停止、配置修改等操作，以及支持

服务自恢复等；

e)应提供日志管理功能，包括日志的收集、存储和检索以及日志目录管理等功能；

f)当断网或需现场临时修改时，可通过提供的本地控制台入口，进行查看和更改。

5.10数据到云端的数据传输标准

5.10.1上行通讯协议

边缘网关通过运行在传统互联网TCP/IP协议之上的设备通讯协议，负责设备通过互联网进行数据

交换及通信。可采用AMQP、JMS、REST/HTTP、COAP、DDS和MQTT等通讯协议。

5.10.2数据交换规范

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服务接口采用同步请求/应答方式、异步请求/应答方式（会话方式、可靠消息传输方式、文件传输

等通讯方式不在本文件范围内）。服务调度时可选择服务方式是同步请求/应答方式或异步请求/应答方

式。

在接口通讯中，基于交易的事务处理方式应采用以下几种通讯方式：

a)同步请求/应答方式：接口调用方向接口提供方发送服务请求，接口调用方阻塞等待接口提供

方返回处理结果。时效性要求较高的业务一般采用同步请求/应答方式；

b)异步请求/应答方式：接口调用方向接口提供方发送服务请求，与同步方式不同的是，在此方式

下，接口提供方处理请求时，接口调用方继续运行；当接口提供方处理结束时返回处理结果。时效性较

低的业务一般采用异步请求/应答方式；

c)服务接口采用HTTP、HTTPS方式调用，数据采用JSON方式传输。

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目  次

目次.........................................................................................................................................................................1

前言.........................................................................................................................................................................2

1范围.....................................................................................................................................................................3

2规范性引用文件.................................................................................................................................................3

3术语和定义.........................................................................................................................................................3

4缩略语.................................................................................................................................................................4

5数据收集处理技术要求.....................................................................................................................................4

5.1设备接入方式..................................................................................................................................................4

5.2受控设备映射信息..........................................................................................................................................5

5.3数据传输方式..................................................................................................................................................5

5.4定制化的协议方式..........................................................................................................................................5

5.5规则引擎..........................................................................................................................................................5

5.6流量控制..........................................................................................................................................................5

5.7并发性..............................................................................................................................................................6

5.8数据加密..........................................................................................................................................................6

5.9边缘计算..........................................................................................................................................................6

5.10数据到云端传输............................................................................................................................................7

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边缘网关数据收集处理的技术要求

1范围

本标准规定了边缘网关数据收集处理的技术要求，主要包括设备接入方式、受控设备映射信息管理、

数据传输期间的具体技术要求。

本标准适用于边缘网关数据收集处理技术的设计和开发

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是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/T37032-2018物联网标识体系总则。

3术语和定义

以下术语和定义适用于本文件

3.1

受控设备映射信息Controlleddevicemappinginformation

受控设备映射信息是一个JSON文档，用于存储设备上报状态、应用程序期望的状态信息。每个设备

只能有一个设备映射信息，设备可以通过MQTT获取和设置受控设备的映射信息以此来同步状态，该同步

可以是映射信息同步给设备，也可以是设备同步给映射信息。

3.2

网关Gateway

网关又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是复杂的网络互连设备，仅

用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。网关是一

种充当转换重任的计算机系统或设备，使用在不同的通信协议、数据格式或语言。

3.3

流量控制trafficcontrol

一种利用软件或硬件方式来实现对网络流量的控制，引入QoS的概念，从通过为不同类型的网络数

据包标记，从而决定数据包通行的优先顺序。

3.4

边缘计算EdgeComputing

边缘计算，是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放

平台，就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业

务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。

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3.5

边缘计算节点edgecomputingnode

在网络侧的边缘具有数据处理、存储能力的设备，如边缘智能终端、边缘网关、边缘控制器、边缘

服务器等等。

3.6

时延delay

时延是指一个报文或分组从一个网络的一端传送到另一个端所需要的时间。它包括了发送时延，传

播时延，处理时延，排队时延。

3.7

并发性Concurrence

并发性是指在一个系统中，拥有多个计算，这些计算有同时执行的特性，而且他们之间有着潜在的

交互。因此系统可进行的运行路径会有相当多个，而且结果可能具有不确定性。并发计算可能会在具备

多核心的同一个芯片中复合运行，以优先分时线程在同一个处理器中运行，或在不同的处理器执行。

3.8

消息队列遥测传输MessageQueuingTelemetryTransport

消息队列遥测传输是ISO标准(ISO/IECPRF20922)下基于发布/订阅范式的消息协议。它工作在

TCP/IP协议族上，是为硬件性能低下的远程设备以及网络状况糟糕的情况下而设计的发布/订阅型消息

协议。

4缩略语

下列缩略语适用于本文件。

MQTT：消息队列遥测传输（MessageQueuingTelemetryTransport）

AMQP:先进消息队列协议(AdvancedMessageQueuingProtocol)

API：应用程序编程接口（ApplicationProgrammingInterface）

CoAP:受限应用协议(ConstrainedApplicationProtocol)

JSON：JavaScript对象简谱（JavaScriptObjectNotation）

NB-IoT:窄带物联网（NarrowBandInternetofThings）

QoS: