ICS 35.110 CCS L 79 中华人民共和国国家标准 GB/T 41780.1—2022 物联网 边缘计算 第1部分：通用要求 Internet of things—Edge computing—Part 1:General requirements 2022-10-12实施 2022-10-12发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T 41780.1—2022 目 次 前言 引言 1 范围 规范性引用文件 2 3 术语和定义 缩略语 4 5 边缘计算架构 5.1 系统架构 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 10 GB/T 41780.1—2022 前言 起草。 本文件是GB/T41780《物联网边缘计算》的第1部分。GB/T41780已经发布了以下部分： 第1部分：通用要求。 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。 本文件由全国信息技术标准化技术委员会（SAC/TC28）提出并归口。 本文件起草单位：中国电子技术标准化研究院、无锡物联网产业研究院、上海集成通信设备有限公 司、中国科学技术大学、北京电信规划设计院有限公司、重庆邮电大学、西安航天自动化股份有限公司、 高新兴科技集团股份有限公司、无锡物联网创新中心有限公司、北京东土科技股份有限公司、北京万集 科技股份有限公司、腾讯云计算（北京）有限责任公司、豪尔赛科技集团股份有限公司、深圳市腾讯计算 机系统有限公司、西北工业大学、富士康工业互联网股份有限公司、国网浙江省电力有限公司信息通信 分公司、浙江互灵科技有限公司、中星电子股份有限公司、上海依图网络科技有限公司、西人马联合测控 （泉州）科技有限公司、同济大学、中建科技集团有限公司、中国铁道科学研究院集团有限公司、成都振芯 科技股份有限公司。 本文件主要起草人：张弛、杨宏、卓兰、吴明娟、郭雄、付根利、苗付友、汪晶晶、王乐菲、张康明、韩丽、 吴蕾、陈书义、王晓春、周宙、苏静茹、熊焰、李家京、黄庆卿、杨会甲、常建萍、张焱、成、郝婧、魏曼、 曾少旭、庄宝森、程远、王邓江、昊冬升、董接莲、马冰、王传奇、陈大鹏、关喜嘉、王永霞、刘、李永韬、 李建慧、包瑞、鲁静、唐云兵、李赞、王亮、马力、汤亿则、於志文、张学琴、卢文达、李晓辰、王华明、刘亦珩、 朱锦挺、李红星、李榕婕、曾涛、赵阳、刘根民、张惟胶、孙鹏、马旭凌、陈雁。 1 GB/T41780.1—2022 引言 GB/T41780《物联网边缘计算》通过规定物联网边缘计算的通用要求、服务接口、边缘设备等要 求，旨在从物联网视角规范边缘计算的设计，指导边缘计算的开发，促进边缘计算在物联网系统中的 应用。 GB/T41780拟由四部分构成、 第1部分：通用要求。目的在于给出物联网边缘计算术语定义和边缘计算节点种类，提出物联 网边缘计算的系统架构和功能架构，规定物联网系统中边缘计算节点的功能要求， 第2部分：数据管理要求。目的在于统一物联网边缘计算数据管理的参考模型和功能架构，规 定物联网边缘计算数据管理的要求。 一第3部分：边缘计算节点要求。目的在于针对每种边缘计算节点的特点和应用场景需求，规定 边缘计算节点设备的要求。 一第4部分：接口要求。目的在于统一物联网边缘计算功能服务之间的接口。 II GB/T 41780.1—2022 物联网 边缘计算第1部分：通用要求 1范围 本文件提出了物联网边缘计算的系统架构和功能架构，并规定了功能要求。 本文件适用于物联网系统中边缘计算节点的设计、开发和应用。 规范性引用文件 2 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 本文件。 GB/T38637.2—2020 物联网 感知控制设备接人第2部分：数据管理要求 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 边缘计算 edgecomputing 将数据处理、存储放在物联网边缘侧的计算架构。 3.2 边缘计算节点 edgecomputingnode 在物联网边缘侧具有数据处理、网络通信能力、存储能力的设备。 注：如物联网终端、边缘网关、边缘控制器、边缘服务器等 3.3 汇聚 aggregation 对来自多个传感器网络节点的数据进行汇集的过程。 ［来源：GB/T30269.2—2013,2.4,1.8] 4缩略语 下列缩略语适用于本文件。 CPU：中央处理器（CentralProcessingUnit） C-V2X：蜂窝车联网（CellularVehicle-to-everything） GPU：图形处理器（GraphicProcessingUnit） LoRa：远距离无线电（LongRangeRadio） MCU：微控制单元（MicroControllerUnit） NB-IoT：窄带物联网(NarrowBand-InternetofThings) PID：比例积分微分（ProportionalIntegralDerivative） PON：无源光网络（PassiveOpticalNetwork） 1 GB/T41780.1—2022 SDN：软件定义网络（SoftwareDefinedNetwork） TSN：时间敏感网络（Time-SensitiveNetworking） WLAN：无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork） 5边缘计算架构 5.1系统架构 物联网边缘计算系统架构给出了物联网边缘计算节点类型，边缘计算节点之间及与云（数据中心） 的连接方式，见图1。物联网边缘计算节点种类包括物联网终端、边缘网关、边缘控制器、边缘计算服务 器。边缘计算节点与云（数据中心）有以下三种连接方式： 方式1：物联网终端直接或通过边缘网关、边缘控制器连接到边缘计算机服务器，通过边缘计 算服务器连接到云（数据中心）： 方式2：物联网终端通过边缘网关或边缘控制器连接到云（数据中心）； 方式3：物联网终端直接连接到云（数据中心）。 不具有微处理器和固件的传感器或执行器可通过方式1或方式2连接至云（数据中心）。 云（数据中心） 边缘计算服务器 边缘网关 边缘控制器 边缘网关 边缘控制器 物联网终端 物联网终带 物 物联网终端 物 物 联 联网终 终 端 端 说明 云（数据中心） 边缘计算节点 连接方式 图1物联网边缘计算系统架构 物联网边缘计算系统架构中的节点描述见表1。 2 GB/T41780.1—2022 表1物联网边缘计算系统架构节点描述 边缘计算节点 描述 物联网终端 具有微处理器、存储器、固件和通信模块的感知设备和执行设备 具有数据收集、网络协议处理和转换、数据处理、数据存储等功能，可提供自主控制和外 边缘网关 部控制功能的设备 实现实时、闭环和高可靠性控制（如过程闭环控制、PID调节控制）的设备，可包括可编程 边缘控制器 控制器、集散控制系统 实现复杂边缘数据处理，由单台或多台服务器（计算、网络通信、存储、虚拟化架构管理 边缘计算服务器 等）组成，可包括移动边缘计算服务器 5.2功能架构 物联网边缘计算功能架构见图2。 边缘服务 边缘管坦 边缘采集处理 边缘分析 边缘控制 边缘优化 交处理 统计分析 厂过控制优花 自主控制 数据显示 数据汇聚 分类认别 应忍处理优化 输入/输山信1 业务编排 数据预处理 外部控制 事件处理 策略优花 息处理 边缘资源支撑 资源虚拟化 计算资源虚拟化 存储资源虚拟化 网络资源虚拟化 运维管理 物理资源支撑 计算资源支撑 存储资源支撑 网络资源支撑 说明 必选功能 可选功能 图2 物联网边缘计算功能架构 物联网边缘计算功能架构可包括边缘资源支撑、边缘服务、边缘管理三部分。 a) 边缘资源支撑：包括物理资源支撑功能和资源虚拟化功能。物理资源支撑为边缘计算提供算 力、存储空间和通信网络。资源虚拟化实现计算、存储、网络等边缘计算的各种实体资源的统 管理，可根据实际需要对计算资源、存储资源和网络资源进行虚拟化，将这些资源分配给功 能模块和服务使用。 b) 边缘服务：边缘服务提供多种基础服务组件和工具、开放的服务接口等，包括边缘采集处理、边 缘分析、边缘优化、边缘控制、交互处理。 1） 边缘采集处理：在边缘侧实现数据汇聚和数据预处理。 2) 边缘分析：对边缘计算节点采集或产生的数据进行部分或者全部计算，将延敏感数据或 3 GB/T 41780.1—2022 隐私敏感数据分析任务迁移至边缘侧，面向多样的应用场景设计不同的认知策略，通过认 知学习获取应用知识，建立自身的场景化知识库，包括统计分析、分类识别和事件处理等 边缘控制：负责根据边缘采集、边缘分析进行边缘侧控制，实现边缘控制策略执行的可靠、 3) 稳定与低延时。在网络隔离或连接断开时，执行自主控制实现边缘控制策略继续执行，网 络连接恢复后同步相关控制信息。边缘控制包括自主控制和外部控制。 边缘优化：实现对服务过程的优化：包括依据场景、知识库、分析结果、配置参数等设计优 化策略，实现对过程控制、应急事件等优化。 5） 交互处理：提供与用户的交互功能，包括数据显示和输入/输出信息处理。数据显示提供 实时、可视化的数据界面，输入/输出信息处理实现设备与用户交互信息的处理。 边缘管理：实现对边缘侧运行过程的管理，保障系统可靠运行，包括业务编排和运维管理。 物联网边缘计算的功能描述见表2。 表2物联网边缘计算功能描述 功能 描述 计算资源支撑 提供边缘计算的算力 物理资源 存储资源支撑 提供边缘计算的存储空间 支撑 网络资源支撑 提供边缘计算的网络通信能力 边缘 计算资源