《物联网+边缘计算+第1部分：通 用要求gbt+41780.1-2022》详细解读

《物联网边缘计算第1部分：通用要求gb/t41780.1-2022》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4缩略语5边缘计算架构5.1系统架构contents目录5.2功能架构6功能要求6.1边缘资源支撑6.2边缘服务6.3边缘管理参考文献011范围该标准适用于工业自动化领域，为边缘计算在物联网中的应用提供指导。工业自动化针对智能制造场景，该标准规定了边缘计算系统的通用要求。智能制造物联网中各种设备和传感器的数据采集、处理和分析，以及与应用层的交互。物联网应用标准的适用领域010203包括数据计算、存储、网络传输等关键技术要素。边缘计算技术物联网技术信息安全技术涉及物联网的感知层、网络层和应用层技术。确保边缘计算系统中数据传输和存储的安全性。涉及的技术要素安全性要求对边缘计算系统的安全性提出了明确要求，包括物理安全、网络安全、数据加密等方面的规定。系统架构要求规定了边缘计算系统的基本架构和组成部分。性能指标要求对边缘计算系统的性能指标进行了详细规定，包括响应时间、吞吐量、并发处理能力等。标准的约束和规定022规范性引用文件GB/TXXXX.X-XXXX该标准主要定义了物联网边缘计算的基础架构和模型，为本次解读提供了基本的理论框架。GB/TXXXX.X-XXXX详细规定了物联网边缘计算设备的技术要求和测试方法，是本次解读中关于设备技术性能的重要依据。GB/TXXXX.X-XXXX针对物联网边缘计算系统的互联互通要求进行了规范，有助于理解系统间的交互方式和数据流通机制。引用标准相关技术文件《物联网边缘计算技术发展报告》该报告深入剖析了物联网边缘计算的技术发展趋势和应用场景，为解读提供了背景资料和技术支撑。《边缘计算产业联盟白皮书》由边缘计算产业联盟发布的白皮书，详细阐述了边缘计算产业的发展现状和未来趋势，为理解边缘计算在物联网中的应用提供了有价值的参考。国内外相关技术规范和标准包括国际电工委员会（IEC）、国际标准化组织（ISO）等发布的相关技术规范和标准，为本次解读提供了国际视野和标准化依据。033术语和定义物联网（IoT）指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简单来说，物联网就是“物物相连的互联网”。感知层物联网的皮肤和五官，用于识别物体，采集信息，是联系物理世界和信息世界的纽带，由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。3.1物联网网络层是数据通信的核心，将感知层获取到的信息传递到应用层，具有庞大的网络体系，包括各种通信网络、互联网、云计算平台和物联网管理平台等。应用层物联网的“社会分工”与行业需求结合，实现广泛智能化，是物联网与实际应用的接口，与行业的需求结合，实现物联网的智能应用。3.1物联网3.2边缘计算边缘应用是在边缘节点上运行的应用程序，可以直接处理和分析来自物联网设备的数据，提供实时响应和决策支持。这些应用可以针对特定的行业场景进行开发，如智能制造、智能家居、智能交通等。边缘节点是边缘计算的基础设施，可以是一个小型的服务器、网关或嵌入式系统，具有一定的计算和存储能力，能够处理和分析数据，并与云端或其他边缘节点进行通信。边缘计算是一种分布式计算范式，它将计算任务和数据存储从中心化的数据中心推向网络的边缘，即设备或终端，以提高响应速度和降低网络带宽需求。在物联网中，边缘计算可以使设备在本地处理和分析数据，从而更快地做出决策和响应。044缩略语IoTInternetofThings，物联网，指通过信息传感设备，按约定的协议，将任何物体与网络相连接，通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。IoT边缘计算一种分布式计算范式，它将计算任务和数据存储从中心化的数据中心推向网络的边缘，即设备或终端，以提高响应速度和降低网络带宽需求。边缘节点边缘云边缘计算部署在边缘计算环境中的计算和数据存储资源，可以处理和存储数据，提供本地化服务。指部署在网络边缘的云计算服务，它结合了云计算和边缘计算的优势，可以提供低延迟、高带宽的数据处理和分析服务。GB国标，即国家标准，是对全国经济技术发展有重大意义而必须在全国范围内统一的标准。T推荐性标准，是指不强制执行的标准，只是推荐性意见或建议。其他相关缩略语055边缘计算架构部署在靠近数据源的设备上，具备计算、存储和网络功能，能够处理本地数据并做出实时决策。边缘计算节点负责对边缘计算节点进行统一管理，包括节点注册、配置、监控、升级等操作。边缘管理平台提供数据存储、数据分析和可视化界面，可与边缘管理平台进行协同工作。云平台5.1架构组成数据采集边缘计算节点通过传感器或其他数据源采集数据。数据处理边缘计算节点对采集到的数据进行处理，包括数据清洗、压缩、加密等操作。数据上传处理后的数据可通过网络上传到云平台进行进一步分析或存储。控制指令下发云平台可根据分析结果向边缘计算节点下发控制指令，实现远程控制功能。5.2数据流与交互边缘计算架构需考虑数据传输安全、存储安全以及访问控制等方面，确保数据不被泄露或篡改。安全性通过冗余设计、故障检测和恢复机制等手段提高系统的可靠性，确保边缘计算节点在故障发生时能够自动切换或恢复。可靠性5.3安全性与可靠性设计感知层集成边缘计算节点可与物联网感知层设备直接连接，获取实时数据并进行处理。网络传输层集成利用物联网的网络传输层将处理后的数据传输到云平台或其他需要的地方。应用层集成边缘计算架构可与物联网应用层进行集成，为各种应用场景提供智能化服务。5.4与物联网的集成065.1系统架构定义系统架构是描述边缘计算系统中各组件及其之间关系、交互方式以及整体运作流程的框架。组成边缘计算系统架构通常包括设备层、边缘层、云层以及应用层，各层之间通过标准化的接口和协议进行连接和交互。5.1.1总体架构5.1.2设备层要求设备层需要具备低功耗、高性能、安全可靠等特点，同时支持多种通信协议和数据格式，以满足不同场景的需求。功能设备层主要负责数据的采集和预处理，包括传感器、执行器、控制器等物联网设备。5.1.3边缘层功能边缘层是边缘计算的核心，负责数据的实时处理、分析、存储以及应用的执行。组成要求边缘层通常由边缘节点（如边缘服务器、网关等）和边缘管理平台组成，提供计算、存储、网络等基础设施服务。边缘层需要具备高性能计算、低延迟、大并发处理、安全可靠等特点，同时支持多种应用场景的快速部署和管理。5.1.4云层010203功能云层主要负责数据的汇聚、存储、分析和挖掘，以及提供全局的服务和管理功能。组成云层通常由云服务器、云存储、云数据库等组成，提供弹性的计算和存储资源。交互云层与边缘层通过网络进行连接和交互，实现数据的远程访问和管理，同时支持云边协同和云边端一体化等应用模式。功能应用层是面向用户的具体应用场景，提供丰富的行业应用解决方案和服务。要求应用层需要结合行业特点和需求，进行定制化的开发和部署，同时支持跨平台、跨终端的访问和使用。示例如智能制造、智慧城市、智能家居等领域的应用场景，通过边缘计算技术实现数据的实时处理和智能化应用。5.1.5应用层075.2功能架构01感知与控制层负责采集物联网设备的数据，执行控制指令，实现与物联网设备的交互。5.2.1总体功能架构02边缘计算层在靠近物联网设备的边缘侧进行数据处理和分析，提供实时响应和决策支持。03云平台层提供数据存储、分析和可视化等功能，支持远程监控和管理。5.2.2边缘计算层功能数据预处理对采集到的原始数据进行清洗、去噪和压缩等处理，以提高数据质量和处理效率。实时分析利用边缘计算能力对预处理后的数据进行实时分析，提取有价值的信息。决策支持根据实时分析结果，为物联网设备提供智能决策支持，如故障预警、优化建议等。安全与隐私保护确保边缘计算过程中的数据安全和用户隐私。支持多种物联网设备的接入，实现设备间的互联互通。设备接入实时采集物联网设备的运行数据，为边缘计算和云平台提供数据源。数据采集根据边缘计算或云平台的决策结果，向物联网设备下发控制指令，实现设备的远程控制。控制指令下发5.2.3感知与控制层功能5.2.4云平台层功能数据存储提供大规模的数据存储能力，保存历史数据和实时数据。02040301可视化展示将分析结果以图表、报表等形式进行可视化展示，便于用户理解和使用。数据分析利用云计算能力对存储的数据进行深入分析，挖掘潜在价值。远程监控与管理提供远程监控和管理功能，方便用户对物联网设备进行实时监控和管理。086功能要求平台用户管理应提供设备接入认证、设备信息管理、设备状态监控等功能，实现对物联网设备的全面管理。设备接入管理数据管理与分析应支持数据采集、存储、处理和分析功能，为用户提供数据可视化、报表生成等数据应用服务。应支持用户注册、登录、权限管理等功能，确保平台的安全性和用户数据的隐私保护。6.1平台管理功能计算任务调度应根据边缘节点的计算能力和负载情况，合理分配和调度计算任务，提高边缘计算的效率和响应速度。数据缓存与同步应支持在边缘节点进行数据缓存，并与云端进行数据同步，确保数据的实时性和一致性。边缘节点管理应支持边缘节点的添加、删除、配置和状态监控，确保边缘计算资源的有效利用和管理。6.2边缘计算功能应建立完善的访问控制机制和身份认证体系，防止未经授权的访问和操作。访问控制与身份认证应对传输和存储的数据进行加密处理，并确保数据的完整性和真实性。数据加密与完整性保护应建立安全审计机制和日志记录系统，便于追踪和调查安全问题。安全审计与日志记录6.3安全防护功能6.4可扩展性与兼容性模块化设计应采用模块化设计理念，方便后续功能的扩展和维护。标准接口支持应提供标准的接口协议和数据格式支持，便于与其他系统进行集成和互联互通。多平台兼容性应确保在不同的操作系统和硬件平台上都能正常运行和提供服务。096.1边缘资源支撑计算资源边缘计算节点应具备足够的计算能力，以支撑实时数据处理和分析。存储资源为满足数据缓存和持久化存储需求，边缘计算节点应配置适量的存储设备。网络资源边缘计算节点应具备稳定的网络连接，确保与云端和其他边缘节点的通信畅通。0302016.1.1边缘计算节点资源要求030201资源监控实时监控边缘计算节点的资源使用情况，包括CPU、内存、存储和网络等资源。资源调度根据业务需求，动态分配和调整边缘计算节点的资源，确保业务的高效运行。故障管理及时发现并处理边缘计算节点的故障，保障业务的连续性和稳定性。6.1.2边缘资源管理功能对边缘计算节点中的敏感数据进行加密处理，确保数据安全。数据加密定期对边缘计算节点的安全配置和日志进行审计，发现并解决潜在的安全风险。安全审计实施严格的访问控制策略，防止未经授权的访问和操作。访问控制6.1.3边缘资源安全性106.2边缘服务指在边缘计算环境中，就近提供计算、存储、网络等资源和功能的服务模式。边缘服务概念低延迟、高效率、数据本地化处理，满足实时性要求高的应用场景。服务特点6.2.1边缘服务定义架构组成包括边缘节点、边缘管理平台、边缘应用等部分，共同构成边缘服务整体架构。架构功能6.2.2边缘服务架构实现设备的接入与管理、数据的采集与处理、应用的部署与运行等功能。01026.2.3边缘服务优势安全性优势数据在本地处理，减少数据泄露风险，提高数据安全性。灵活性优势边缘服务可根据不同应用场景进行定制化开发，满足多样化需求。实时性优势边缘服务能够实时处理数据，减少数据传输延迟，提高处理效率。030201智能制造在工业生产现场，通过边缘服务实现设备的智能化管理和维护，提高生产效率。6.2.4边缘服务应用场景智能家居在家庭环境中，通过边缘服务实现家居设备的互联互通和智能化控制，提升生活品质。智慧城市在城市管理领域，通过边缘服务实现城市基础设施的智能化监控和管理，提高城市运行效率。116.3边缘管理6.3.1边缘节点管理01应支持边缘节点的自动注册与发现机制，确保边缘节点能够顺利接入边缘计算平台。应提供对边缘节点状态的实时监测功能，包括在线状态、资源使用情况、负载情况等，以便及时发现并处理潜在问题。应支持对边缘节点进行远程配置和更新操作，确保边缘节点能够按照最新要求进行工作。0203边缘节点注册与发现边缘节点状态监测边缘节点配置与更新边缘应用部署与卸载应支持边缘应用的远程部署和卸载功能，以便根据业务需求灵活调整边缘应用。边缘应用状态监测应提供对边缘应用状态的实时监测功能，包括运行状态、性能情况等，确保边缘应用能够稳定运行。边缘应用更新与升级应支持对边缘应用进行远程更新和升级操作，以便及时修复潜在问题并提升边缘应用性能。6.3.2边缘应用管理01