路径: 主页 > GB/T > 第212页 > GB/T 40015-2021 | 标准编号 | GB/T 40015-2021 (GB/T40015-2021) | | 中文名称 | | | 英文名称 | Information technology - Telecommunications and information exchange between systems - Control and management of community energy-saving control network | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | L79 | | 字数估计 | 46,427 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 40015-2021: 信息技术 系统间远程通信和信息交换 社区节能控制网络控制与管理
GB/T 40015-2021 英文名称: Information technology - Telecommunications and information exchange between systems - Control and management of community energy-saving control network
1.1 范围
本标准在IEEE1888TM的基础上扩展了泛在绿色社区控制网络(UGCCNet)中的接口协议、消息格
式和交互处理机制,规定了网关的中央访问控制策略和管理策略。本标准扩展了原接口协议和消息格
式的定义,并且主要详细说明了用于访问控制、注册管理、状态查询、事件报告、远程管理等的网关信号流。
1.2 目的
本标准旨在为服务提供商、系统集成商、设备制造商等提供开放且标准化的网关管理接口协议,通
过扩展原接口协议,从而支持对网关和绿色社区中其他设施的远程控制和监视,如供暖、通风和空调设
备(HVAC),照明系统,能源设备。
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。
IEEEStd1888TM-2011 泛在绿色社区控制网络协议
3 术语、定义和缩略语
3.1 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。对于本条款中未定义的术语,宜查询IEEE在线标准词典。
3.1.1
管理与控制单元
作为IEEE1888网络的中央管理单元,为其他组件提供控制/管理资源等服务。
3.1.2
操作管理与维护
管理与控制单元的一个模块,用于操作和维护网关、传感器/执行器。
3.1.3
运营服务提供者
管理与控制单元的一个模块,为请求的组件提供服务。
3.1.4
资源访问管理器
管理与控制单元的一个模块,用于管理组件的访问控制。
3.2 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
ACmodule:访问控制模块
ACL:访问控制列表
APP:应用程序
GML:网关管理列表
GW:网关
HVAC:供暖、通风、空调
MCU:管理与控制单元
MIB:管理信息库
NAT:网络地址转换器OAM:操作管理与维护
OSP:运营服务提供者
QoS:服务质量
RAM:资源访问管理器
SNMP:简单网络管理协议
UGCCNet:泛在绿色社区控制网络
W3C:万维网联盟
XML:可扩展置标语言
4 架构
4.1 通用要求
UGCCNet中组件的管理和控制是必要的。有效的组件管理和控制可以改善系统运行,为终端用
户提供高效的操作。同时,部署在访问受限的建筑物中(如办公室、酒店、学校、商店、家庭、工厂等),有效地检查网关和连接的传感器/执行器的健康状态也是必要的。在不进入受限区域的情况下,GW、存储器和APP的配置更改也很重要。
为实现此类管理与控制,本标准规定以下通用要求:
a) 使GW和所连接的设备的配置、状态和事件等易于管理和控制:
1) 可获取组件(特别是GW)的配置信息和运行状态;
2) 可设置组件(特别是GW)的配置信息和运行状态;
3) 可通知组件(特别是GW)运行状态的改变;
4) 可管理 WRITE(写)、FETCH(读)和TRAP(订阅)通信过程的会话控制;
5) 允许双向通信,例如允许通过网络地址转换器(NAT)专用网络组件的双向管理和控制。
b) 为组件提供各类的服务:
1) 可处理来自多个传感器的数据控制和管理;
2) 可支持控制信号发送至多个执行器。
c) 防止未经授权的组件(比如APP、GW、存储器等)或设备访问网络,禁止它们在系统中执行控
制命令:
1) 可提供组件级别的访问控制管理;
2) 只能访问GW和连接的传感器/执行器。
d) 为系统扩展提供原始信息,以保持系统互操作性和向后兼容性:
1) 提供可扩展的管理、控制信息模型和访问控制模型;
2) 允许IEEEStd1888-2011规定的组件之间的通信;
3) 提供可管理和控制的组件、简单网络管理协议(SNMP)的管理信息库(MIB)和访问控制
列表(ACL)格式的信息模型。
数据状态的管理规则和UGCCNet组件的访问记录将在未来标准中定义。
4.2 系统架构
为了实现控制和管理功能,满足运行要求,在系统中引入管理与控制单元(MCU),承担控制和管理
UGCCNet组件(特别是GW)和GW连接的传感器/执行器设备的管理任务。
确定的管理和控制的系统架构如图1所示。图1主要是对与本规范相关的网络通信进行说明。本
网络中也支持IEEEStd1888-2011的通信。
MCU管理部署在远程站点的多个GW、存储和 APP。本标准将 MCU控制下的组件称为“可管
理”组件,例如,受管GW,并且,MCU管理的一组组件称为 “可管理域”。至于其他不在 MCU控制下
的GW、存储器和APP,本标准有时会明确地将其称为“非可管理”组件,如:非可管理APP。围绕 MCU
的管理和控制的典型通信如图1所示。
以下实例总体地描述了 MCU的行为和角色。
实例1:MCU提供管理和控制服务,处理来自传感器的数据并将控制命令数据发送到执行器。在
这种情况下,APP使用 MCU提供的服务。
注:非可管理网络中的APP也可以使用这些服务。
实例2:MCU获取UGCCNet组件的配置和运行状态,并设置其配置和运行状态。MCU可以将状
态改变通知至远程组件。管理的对象(例如配置和运行状态)包括产品信息、工作模式、健康状态、警报、日志、ACL等。MCU也可以访问:
a) 读取传感器和控制执行器的GW;
b) 用于获取历史数据;
c) 用于向远程站点报告事件的APP。
实例3:从非可管理APP到可管理GW 的直接通信。在可管理组件中,此访问由ACL的配置控
制,ACL的配置由 MCU管理。
实例4:MCU向注册表查询所需的组件或点(Point)信息。
为满足上述管理和控制要求,本系统架构:
a) 定义了管理和控制背景下的一组规程;
b) 定义了一种新方法的“服务”,用于管理和控制各个设施(一组传感器和执行器);
c) 定义了一种用于服务方法调用的消息格式;
d) 提供了用于管理和控制的信息模型示例(包括健康检查、工作模式配置、访问和控制管理等)。
4.3 传感器和执行器管理的一般工作流程
4.3.1 APP请求 MCU服务
在图2场景中,APP请求 MCU提供服务(步骤1),例如读取或控制某个传感器/执行器。MCU从
注册器中获取GW信息,见步骤2。(如果 MCU知道管理传感器和执行器的GW,则步骤2是可选的)
根据APP请求的情况,MCU决策后会执行步骤3或步骤3'。例如,如果APP仅请求GW(或连接
的传感器/执行器)信息或者 MCU中的缓存信息,MCU将直接把信息发送回 APP(步骤3')。否则,
MCU将命令发送至相应的GW(步骤3)。
注:服务方法的调用可以是异步的。
图2 MCU服务调用
4.3.2 APP直接与GW通信
在图3场景中,APP直接访问GW以读取传感器或控制执行器。
---APP访问GW之前,MCU已经更新了该GW的ACL(步骤1)。步骤1应在GW开始运行时
执行,并在ACL更新时再次执行。
---如果APP不知道所要找的GW的具体地址,则通过查询注册表来查找GW信息(步骤2)。
---APP访问GW(步骤3)。GW根据步骤1中 MCU设置的ACL和其他相关安全措施来验证
APP权限。信息传输安全性内容应满足IEEE1888。
---APP从GW得到访问结果(步骤4)。
注1:ACL是组件的访问授权,详细信息见6.3。
注2:GW的ACL是从 MCU安装的。
APP与GW直接通信的时序见第7章。
图3 APP直接访问GW
5 管理与控制单元(MCU)
5.1 概述
在IEEEStd1888-2011网络体系结构的基础上,本标准引入了 MCU模块来管理组件(如GWs)
和其他设备,以获得一个更好操作和管理的网络。任何已注册和验证的GW 都将受 MCU控制。通过
授权机制,MCU执行GW的访问控制,防止未经授权的操作。MCU还提供公共服务,实现可靠、有效
的GW运行。MCU作为管理单元,能监视和收集GW运行时信息,根据这些信息可以访问远程配置或
发送警报消息。
MCU在网络运行中起着关键性的作用。它起到了管理和控制的作用;通过网络,对GW 和其连接
的传感器/执行器设备进行抽象资源和设备管理;简化了应用程序和GW 之间命令、数据的安全性和性
能。为有效地管理和控制GW,MCU使用SERVICE协议提供公共服务,SERVICE协议见5.3和第
8章。
在 MCU的直接或间接参与过程中,已经认证和授权的APP可以通过GW从设备读数据或向设备
写数据。即,当需要控制能耗设备或节点时,MCU一定是通信的参与者,通信过程见7.1中图8。
5.2 框架
MCU应实现三种基本功能:资源访问管理者(RAM)、操作管理与维护(OAM)以及运营服务提供
者(OSP),如图4所示。
a) RAM管理组件和GW之间的访问控制。它将所有组件(例如GW)和节点视为资源。如果已
将访问权限配置到ACL中,则由 MCU管理的APP可以从GW 和连接的设备获取数据或向
其发送命令。RAM还负责设置网络的安全策略。例如,可以根据不同的安全要求来调节不
同的授权策略。RAM可以根据这些要求设置不同的安全级别。
b) OAM主要用于组件的配置、运行状态和控制管理。OAM 维护着网关列表,即网关管理列表
(GML)。列表中的GW已经通过身份认证,ACL中的GW 来自GML,并受 MCU控制。同
时,OAM监视GW和其他组件之间的消息交互,以保持节点正常运行,具体细节见第7章。
c) OSP提供了公共服务。其中一个服务就是控制或管理功能,它可能需要复杂的逻辑决策,也
更适合于 MCU而不是APP。通过这些服务,OSP通过组件负责APP操作,简化APP访问
并为APP提供更稳定可靠的网络。
除RAM、OAM 和 OSP模块外,MCU 还可具备其他业务和系统相关功能,如计费、服务质量
(QoS)等,这些不属于本标准规定范围。
注1:MCU提供以下功能:
a) 向 MCU报告GW接入/退出功能;
b) 由 MCU控制从GW到APP的数据传输功能;
c) 由 MCU执行GW运行状态查询功能;
d) 由 MCU实现GW的控制和配置命令功能。
注2:MCU尽量避免繁重任务带来的实时数据传输负担,因此在通过 MCUACL验证之后,组件将直接与GW 通信。MCU可以管理和控制这些通信活动。
5.3 典型 MCU通信序列
APP向 MCU请求服务的典型通信序列如图5所示。
图5 典型 MCU通信序列
实例A:APP向 MCU的请求服务。在请求服务验证通过之后,MCU将根据服务请求可与组件或
注册表交互,并将结果返回给APP,APP实现与组件的交互。服务的详细信息见第8章。
实例B:MCU检索数据服务,如检索GW与连接设备的运行状态数据,或者向GW发送命令。
实例C:MCU从注册表中查询指定的组件或点信息。
为了执行所需的功能,为 MCU定义了一个新的接口“服务”,如图6所示。
图6 MCU和其他节点的接口
MCU提供了某些服务,可以使用这些服务执行一些获取/设置数据通信过程,此类通信过程中包
含用于控制GW或其他组件的复杂逻辑决策。通过调用此服务方法,APP能更有效地完成某些任务。
详见第8章。
6 网关(GW)
6.1 概述
GW在IEEEStd1888-2011定义的基础上进行了扩展,以便 MCU更好地执行管理角色,GW 的
详细信息见IEEEStd1888-2011。
作为物理传感器网络和因特网之间的连接,GW是IEEEStd1888-2011网络的关键性组件,它的
基本功能包括:
---从传感器/执行器获取数据;
---将“设备感知”的数据转换为IEEE1888协议消息,并转发给其他组件;
---接受有效的控制命令,并将其转发给执行器;
---监控和记录其自身及与其连接的传感器/执行器的运行状态;
---在特定事件发生时发送警报消息。
GW可内置访问策略,但访问策略需由 MCU管理,以便于 MCU可以直接或间接参与所有GW
活动。
6.2 网关框架
图7给出GW的逻辑框架结构,这些逻辑模块实现了6.1规定的基本功能。
图7 GW框架
访问控制模块(AC模块)用于控制GW 的访问,包含一个由 MCU管理和配置的授权信息列表。
如果 MCU知道GW的授权发生变化,它会通知相关GW并更新授权列表,见6.3。
配置模......
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