(高清版)GB∕T 38934-2020 公共电信网增强 支持智能环境预警应用的技术要求

ICS33.030L67中华人民共和国国家标准公共电信网增强支持智能环境预警应用的技术要求pTv国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会GB／T38934—2020 2规范性引用文件 3术语和定义 4缩略语 5智能环境预警应用定义 5.1应用定义 5.2应用特征 5.3应用范围 5.4用户类别 5.5应用类型 6智能环境预警应用框架 6.1系统组网架构 6.2业务逻辑架构 7对感知延伸层的要求 7.1对感知延伸层的总体要求 7.2对感知延伸层的技术要求 7.3对环境感知网关管理要求 7.4对环境感知网络管理要求 7.5对环境感知设备管理要求 8对网络层的要求 8.1对网络层的总体要求 8.2对网络层的技术要求 9对业务支撑的要求 9.1对业务支撑的总体要求 9.2对业务支撑的技术要求 10安全要求 10.2信息传输安全 10.3感知设备安全 附录A（资料性附录）水环境质量预警典型应用场景 附录B（资料性附录）区域生态环境质量预警典型用例 ⅠGB／T38934—2020本标准按照GB/T1.1—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。本标准由中华人民共和国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：中国移动通信集团公司。本标准主要起草人：谢美、陈志刚、刘越。1GB／T38934—2020公共电信网增强支持智能环境预警应用的技术要求本标准规定了基于公众服务网络的智能环境信息预警的业务定义、应用框架和物联网要求。本标准适用于智能环境预警业务的设计、运营和实施部署。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/T33745—2017物联网术语YD/T2399—2012M2M应用通信协议技术要求3术语和定义GB/T33745—2017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1用某项指标或某几个特定指标的结合，在地球表面划分出具有一定范围的连续而不分离的单位。4缩略语下列缩略语适用于本文件。Access)URI：通用资源标识(UniversalResourceIdentifier)WLAN：无线局域网(WirelessLocalAreaNetwork)5智能环境预警应用定义智能环境预警应用，是通过对环境污染和灾害信息的采集、分析，基于公众通信网络和物联网，为环2GB／T38934—2020境部门及社会公众提供的信息监控、预警的信息服务。5.2应用特征智能环境预警应用具有以下特征：预警；5.3应用范围智能环境预警应用的场景由以下因素构成：1)大气：室内空气、外界环境空气、废气；2)水体：湖泊、河流、海洋等地表水、地下水、废水；3)土壤：土地、各水体底部的沉积物等；4)辐射：人类整个生存空间。1)有机污染物：蛋白质、油脂等耗氧有机物，卤代烃类化合物，芳香烃类化合物及其衍生物，苯、甲苯、甲醛等挥发性有机污染物，农药，石油烃类化合物等；3)悬浮颗粒物：悬浮在大气及水体中的颗粒物等；4)微生物：大肠菌、病毒、病菌等；5)核辐射及电磁辐射；6)噪声及振动。线两侧、自然保护区、垃圾填埋场／焚烧厂、污染源排放口、港口、入海口等。5.4用户类别智能环境预警的业务用户为公众用户和行业用户。对于公众用户，智能环境预警平台向他们提供科研院校、环保公司）等，智能环境预警平台为他们提供各种信息订阅、查询、预警等服务。5.5应用类型智能环境预警应用的类型主要包括大气环境质量预警、水环境质量预警、土壤环境质量预警、辐射环境质量预警和区域生态环境质量预警五类，预警阈值根据环境保护标准进行设定或直接由环境保护执法部门设定和更新。5.5.2大气环境质量预警大气环境质量预警主要包括两部分：3GB／T38934—2020监测装置对周边大气环境进行周期性或全天连续性监测，所测数据通过有线或无线网关（环境感知网关）传送至环境质量预警平台，平台依据不同空气质量功能区的标准设定预警阈值，当某个环境监测数值达到预警阈值时，系统发出预警信息给用户。对于公众用户，在收到预警信息后，可采取相应的防护措施以保障自身及农业生产的安全。对于行业用户，平台对环境监测数据进行统计分析，实现对大气环境质量的评估和管理。另外，政府用户可对其权限内可能的污染源进行排查，并提出解决方案以解除告警。企业、政府等行业用户在工矿企业废气排放口定点安置的监测装置对空气质量参数进行实时监测，并将监测数据通过有线或无线网关传送到环境质量预警平台。当某个参数值达到环境保护标准时（参见国家环境保护标准中的大气污染物排放标准平台启动告警功能，提供预警信息给用户，实现用户对废气排放的监督管理。5.5.3水环境质量预警水环境质量预警主要包括水体质量预警和废水排放预警两部分（典型应用场景参见附录A):水体质量预警主要是对地表水、海水、地下水、农田灌溉水和渔业水质进行实时监测，所得数据通过无线网关传输到环境质量预警平台。当某个监测数值达到环保部发布的相应标准值时，平台启动告警功能，从而保障用户自身及农业、渔业生产的安全。废水排放预警是在废水排放口地点安置监测系统，对水质参数进行实时监控。当某个监测数值达到规定预警阈值时，环境质量预警平台提供告警信息给行业用户，从而做好应急处理工作。另外，平台将监测数据进行统计分析，所得结论用于政府用户对各类水环境进行风险评估，同时加强运行管理的能力，并设计水污染控制管理机制。5.5.4土壤环境质量预警土壤环境质量预警是指用户根据土地利用类型和土壤应用功能的不同，定点安置相应的环境监测系统，监测数据通过有线或无线网关传输到环境质量预警平台。当某个监测参数值达到预警阈值，平台发送预警信息给用户，使其做好应急准备并及时进行土壤修复工作，从而保障农林生产，维护人体健康。5.5.5辐射环境质量预警监测数据通过有线或无线网关传输到环境质量预警平台。当监测辐射数值达到预警阈值，平台发送预警信息给用户，使其及时做好防护工作，保障人身安全。5.5.6区域生态环境质量预警生态环境质量预警包含了大气、水、土壤、辐射环境质量预警的功能，另外还具有噪声、振动等预警功能。用户在不同区域定点安置环境监测系统，对各个参数进行实时监控。数据通过有线或无线网关传送到环境质量预警平台，当某个监测参数值达到预警阈值时，平台发送预警信息给用户，使其及时采取防护措施。政府用户利用专家系统提供的分析结果对区域生态环境进行风险评估和监督管理，其典型用例参见附录B。4GB／T38934—20206智能环境预警应用框架智能环境预警组网采用分层的通信系统架构如图1所示，包括感知延伸层、网络层、应用层三层，在不同的层次上支持不同的通信协议。感知延伸层将环境感知分析和控制技术应用在智能环境预警应用上，由各种环境感知分析仪器、网种感知延伸设备和网络的接入。应用层包括智能环境运营支撑和智能环境应用服务两大功能。其中运营支撑功能包括用户管理、业务管理、数据管理、设备管理、开放数据接口管理、接入管理、安全、认证、授权、计费等模块功能；应用服务功能包括为用户环境信息查询、预警、分析等模块功能。智能环境预警业务的用户可通过多种终便携式电脑等与智能环境预警应用服务功能交互，使用环境预警信息服务。图1智能环境预警系统组网图6.2业务逻辑架构业务逻辑架构的示意图如图2所示：GB／T38934—2020图2智能环境预警业务逻辑架构图智能环境预警业务逻辑架构由三层组成，包括智能环境预警应用层、智能环境预警网络层和智能环境预警感知延伸层。在智能环境预警感知延伸层与智能环境预警网络层之间，主要采用目前环境感知仪器现有外部数据控制接口及其协议，以尽可能大范围地适配现有环境传感设备。智能环境预警感知传感网包括关于水、空气、辐射以及土壤等环境感知仪器及其组成的感知网络，环境感知传感网内部的通信协议和接口遵循现有国家标准和行业标准，本标准不做另行规定。智能环境预警网络层负责应用层与感知延伸层的通信管理和控制。对环境感知网络负责管理和控制，并对应用层与环境感知延伸网络的通信进行数据转换和格式化。智能环境预警应用环境接入网关与应用层的通信协议，采用YD/T2399—2012业务层通信协议技术要求规范，采用统一的通信协议和数据接口，与应用层进行通信，以适应系统变化和扩展的要求。智能环境预警应用层包括业务应用子系统和运营管理子系统。业务应用子系统提供综合环境预警门户服务以及专项环境管理对象预警服务，包括水环境预警、空气环境预警、土壤环境预警、辐射环境预警以及生态环境预警；业务应用子系统接受运营管理子系统的业务管理和用户管理。运营管理子系统包括运营管理平台和环境信息中心以及应用开放系统，对智能环境预警的业务、用户、计费等进行管理以及对第三方开发者提供开放的数据应用开发接口。还包括数据融合功能，通过智能环境预警平台提供专家系统，能对监测数据进行统计分析，产生更有效、更符合用户需求的数据。通过数据融合，可获得更准确的结论，同时减少了所要传输的数据量，从而节省了节点的能量消耗，提高了数据收集效率。智能环境预警的用户可根据权限获取业务应用子系统提供的各种智能环境预警业务。运营管理子系统对网关、业务应用子系统以及用户信息等进行监测和管理，保证智能环境预警网络的可控性。6.2.2业务应用子系统业务应用子系统包括水环境预警、空气环境预警、土壤环境预警、辐射环境预警、生态环境预警五大基本子系统以及区域环境预警和综合环境预警门户两大应用集成系统组成。56GB／T38934—2020业务应用子系统主要是向公众提供环境预警信息的查询、发布。发布的方式可支持网站、短信、微信等多种渠道和形式的发布，并支持公众用户通过WEB、WAP等方式的查询。水环境预警、空气环境预警、土壤环境预警、辐射环境预警、生态环境预警五大应用子系统是专业的环境预警系统，可作为单独的应用子系统向公众提供服务。区域环境预警指在特定区域，例如特定水流域环境或者城市区域环境，向公众提供的智能环境预警服务子系统；综合环境预警门户是指提供集合多种环境对象预警的综合系统，例如包括水、空气等环境对象的综合系统。区域环境预警和综合环境预警门户是以水环境预警、空气环境预警、土壤环境预警、辐射环境预警、生态环境预警五大应用子系统为基础，按照区域或者预警对象的不同组合需求，进行数据展现的集成系统。6.2.3运营管理子系统运营管理子系统包括运营管理平台、环境信息中心、应用开放系统三部分。QoS管理、业务数据的管理、用户账户的管理等，提供业务及网络运行状况监测、故障检测及恢复、配置管理、用户的授权、鉴权、计费等功能，保证智能环境预警应用网络的可运营、可管理性。环境信息中心主要是对环境感知的数据进行存储和管理，是应用子系统的集中和统一的数据中心。应用开放系统主要完成第三方环境应用开发者的基于环境信息中心的环境感知数据进行应用开发的管理，包括数据接口、应用发布、应用接入及鉴权等。6.2.4环境感知设备接入控制网关环境感知设备接入控制网关支持环境感知网络设备之间的多种通信协议和数据类型，实现多种环境感知网络及设备之间数据通信格式的转换，对上传的数据格式进行统一格式化为符合YD/T2399—2012业务层通信协议技术要求的消息，同时对下达到感知延伸网络的采集或控制命令进行映射，产生符合具体设备通信协议的消息。环境感知设备接入控制网关对环境感知延伸网络及设备进行统一控制与管理，向上层屏蔽底层感知延伸网络的异构性。环境感知设备接入控制网关与应用层的通信应符YD/T2399—2012业务层通信协议技术要求规范；环境感知设备接入控制网关与环境感知延伸层网络和设备的通信应符合现有国家环境仪器数据通信行业标准和国家标准。6.2.5环境感知仪器及网络系统由服务于智能环境预警系统的各种环境数据采集和分析仪器及其组成的网络组成，包括水污染采集分析仪器及传感网络、空气污染采集分析仪器及传感网络、土壤污染采集分析仪器及传感网络、辐射污染采集分析仪器及传感网络、生态污染采集分析仪器及传感网络。感知延伸设备之间支持多种通信7对感知延伸层的要求7.1对感知延伸层的总体要求在智能环境预警的应用环境中，感知延伸层会有新设备加入或旧设备离开等情况发生，从而使网络7GB／T38934—2020结构发生变化。对于感知延伸层设备上线、下线情况应通过技术手段消除干扰，保证设备接入网后能正常运行。监测数据是智能环境预警系统有效应用的基础，因此应满足数据获取的可靠性、数据传输的可靠性和数据融合的可靠性，并具有良好的容错能力。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规范来保证。容错能力可通过对智能环境预警网关提供必要的冗余备份手段来提高。感知延伸层设备应对自身的访问及控制权限进行严格的限制。在远程监控类业务中，来自最终用户的控制命令应传递至特定系统的目标设施，但对于特殊设备，是否允许远程监控应有条件限制。智能环境预警业务可能依赖于多个感知延伸网络，不同的感知延伸网络由感知延伸设备依据不同的底层通信协议组网，因而感知延伸层应支持多种组网技术，支持混合组网。鉴于智能环境预警监测的数据类型多样，数据采集形式及传输方法也可能有差别，因此感知延伸层所采用的不同传输控制协议、接口协议和数据格式的设备应通过网关设备进行协议适配与转换，统一为一致的协议及消息格式，实现异构多系统间的互联互通、资源共享。7.2对感知延伸层的技术要求智能环境预警系统在感知延伸层层面上地址分配到某一个传感器，传感器控制节点的寻址和路由。每个传感器均应有唯一的地址标识，以支持对感知延伸层的终端设备进行寻址，保证智能环境预警业务的用户可通过网络寻址到特定的智能环境预警的终端设备。智能环境预警的传感器等终端设备应具有模拟或数字输出接口，直接或通过适配器连接到感知终智能环境预警系统的传感器等终端设备与计算机信息终端设备之间的通信接口应满足选定的传输网络要求。为保障传输数据的完整性并降低能耗，应对各类环境监测数据进行不同级别的延迟处理。采用设备休眠机制，通过智能环境预警网关对采集的现场数据进行缓存。延迟的精确范围取决于具体的预警业务。在传感器等终端设备出现故障或断电时，感知延伸网络节点应具有预警功能，从而保证单次监测数8GB／T38934—2020据的完整性。7.2.6支持大范围部署感知延伸层设备组成的网络应覆盖较大的地理范围，从而全面检测环境条件的变化情况。7.3对环境感知网关管理要求环境感知网关应接收来自应用层运营管理平台的指令，按照要求执行相应动作，主要指令包括终端激活指令、本地故障告警、数据通信、远程升级、数据统计以及端到端的通信交互功能。7.4对环境感知网络管理要求环境感知网络是指由各种环境采集分析设备组成的环境传感网，各种设备之间可通过现场总线、环境感知网络的管理包括网络拓扑结构的管理、地址管理、网络设备的激活、休眠、状态、故障、数据统计管理和控制，以及网络设备之间的数据交换管理。环境感知网络管理应由应用层的运营管理平台发起，并通过环境感知网关的指令翻译和解释得以执行。7.5对环境感知设备管理要求环境感知设备管理包括环境分析采集设备的激活、休眠、状态、故障、数据统计管理和控制。环境感知网络管理应由应用层的运营管理平台发起，并通过环境感知网关的指令翻译和解释得以执行。8对网络层的要求8.1对网络层的总体要求网络层作为智能环境预警业务数据承载管道，应便于智能环境预警业务运营管理系统对其进行维护和管理。网络可平滑升级改造，以满足智能环境预警业务演进对于承载网络的需求。应实现网络层面的安全保证。应提供网络接入的高可靠性与网络故障快速诊断与恢复。8.2对网络层的技术要求8.2.1网络接入的技术要求应支持各种有线接入、无线接入的环境感知网关的介入。9GB／T38934—20208.2.2设备寻址的技术要求应支持对环境感知网关的基于IP的寻址、基于ISDN的寻址、基于MSISDN的寻址，并支持从应用层到感知延伸层的地址转换和透传。8.2.3网络资源配置的技术要求别配置，按照不同业务属性的要求合理调度网络资源，保证业务的功能和性能。可选的支持业务感知能力，网络边缘的接入设备可检测不同的业务特征，根据不同的业务特征区分不同业务，实现网络对业务的感知，以及基于业务感知能力的区分服务能力。8.2.5统一信令控制在业务会话通道建立和拆除过程中，应提供统一的信令控制能力。9对业务支撑的要求9.1对业务支撑的总体要求应对业务的操作和业务量的应用情况提供统计、分析机制。业务支撑应与网络独立，业务支撑环境支持跨异构网络的连续性。业务支撑子系统存储并维护着大量的用户信息、用户数据以及网络配置信息等，应提供有效的机制，如认证、鉴权、授权、注册等，从而保证信息不被非法的访问、篡改、删除等。当发生了对数据的合法运营管理系统根据需要，可将感知延伸层大量环境感知设备的监测及管理控制工作交由相应的环境感知网关来完成。运营管理系统综合考虑业务规模、业务特性、业务需求以及当前用户数量等因素，选择直接管理感知延伸层设备，或是只管理网关设备。应对第三方开发者提供公开一致的应用开发接口和测试接口，并提供应用的发布和管理机制。9.2对业务支撑的技术要求应为智能环境预警信息的使用者提供用户注册、注销、业务订购、业务退订以及使用者档案信息的存储和管理，以实现对用户的鉴权、认证、计费等。GB／T38934—2020应具备各种业务接入认证、业务的统计管理、业务的计费管理、业务的版本管理等业务管理。9.2.3感知延伸网络管理感知延伸网络应通过有线／无线的方式连接到核心网络，支撑子系统应对不同类型的感知延伸网络进行有效的管理，具体包括：感知网络拖拓扑结构管理、通信协议管理、网络设备及其运行状态的管理、寻址管理、配置管理、故障管理等功能。实际管理方式可根据系统配置以及感知延伸网络的规模等灵活选择。终端包括感知环境网关和感知延伸网络设备两类。终端管理宜包括终端的设备信息管理、终端配置的管理、终端的故障管理、终端的注册、去注册、激活、去激活等状态控制。要的时候应提供图形化的配置界面，可通过图形化用户界面对绿色社区业务耗电设施、用户进行配置管理。应对设备的各种配置操作记录日志。故障管理提供告警监测、故障定位、测试、业务恢复以及修复等。网络层设备应上报足够多的事件，使网管站能定位网络故障位置。网管站也可通过轮询方式获得网络设备的状态信息。网络层性能管理应具有以下功能：自动获取网络拓扑结构及网络的配置，可实时更新设备的状态；可实现网络性能监控，可实时监测网络、设备性能变化，从而对网络设备进行有效的管理，对网络优化调整提供数据支撑；通过对被管理设备的监控和轮询，获取有关网络运行的信息和统计数据，并在收集网络性能数据的基础上，提供网络性能统计；对历史统计数据的分析功能；提供完备的网络流量采集、分析工具，为用户提供丰富的网络流量、流向的数据信息，为流量工程分析、流量计费结算、网络设计优化等提供支撑，提供相关统计方式及报表输出；提供手工设置性能的功能，如流量、压缩方法等。业务支撑子系统应具有计费功能，完成业务信息的计费统计和账单管理，实现对用户属性和计费情况的更新。计费模式为用户付费方式、计费方式、计费周期、优惠策略的灵活组合。计费系统应出计费账单，提供给营账系统使用，计费系统应为外部账单的输入提供接口，进行多种来源的账单处理及销账。计费系统应按照客户定制的内容满足分项计费需求。系统应设置鉴权授权以处理用户的接入请求，实现对接入用户的认证和授权，对符合身份认证的用户建立业务连接并授予相应权限，对未通过认证的用户发起的接入请求予以拒绝。鉴权授权设计时应考虑用户登录及退出、用户读操作请求、写数据动作等多种操作。应对业务员运营中出现的异常情况以及日常需要保留的信息进行记录，并向得到授权的用户提供GB／T38934—2020对日志的合法访问机制。10安全要求网络安全方面应当支持访问控制、安全检测、攻击监控、操作审计等一系列安全功能，应提供完整的网络安全监控、报警和故障处理功能。网络应具备冗余能力，带有关键性业务应用的网络链路应实现冗余，当出现故障时应支持自动路由切换。网络应当划分合理的安全区域，如INTERNET区、业务功能区、数据库区、外部系统区等，并针对每个安全区域制定合理的访问控制策略，进行IP地址限制及端口限制。网络系统和服务器系统应具有入侵检测的功能，可监控可疑的连接、非法访问等，采取的措施包括实时报警、自动阻断通信连接或执行用户自定义的安全策略。网络和服务器系统应定期检查安全漏洞及病毒，根据扫描的结果更正网络安全漏洞和系统中的错误配置。应使用加密技术对在互联网上传输的重要数据进行加密。进行远程维护（管理）时，维护（管理）操作数据流应经过加密，禁止明文传输。远程维护（管理）操作应接入第三方独立的审计系统进行审计，对操作内容进行存储。10.2信息传输安全系统的用户可进行灵活的权限设置。支持管理员的等级权限分配功能，上级管理员能分配下级管理员的角色和使用权限。上下级管理员授权管理支持区域限制，上级管理员只能授权同区域的下级管理员的权限。10.3