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TCITSA27-2022智能道路边*计算网关通信接口规范.pdf

中国智能交通协会 发布

中国智能交通协会 发布

前言 II 范围， 南召县看守所迁建工程施工组织设计方案.doc，规范性引用文件， 3.术语、定义及缩略语， 3.1.缩略语， 3.2.术语和定义 .系统框架 4.1.系统框架 4.2.网络时钟同步要求. 4.3.传输安全性要求， ，南向接口要求， 5.1.一般要求 3 5.2.边*计算网关物理接口要求 5.3.前端设备标准要求， ，北向接口要求 6.1.一般要求. 6.2.MQTT通信.. 6.3.报文格式. 附录A：（资料性）边*计算网关id编码示例， 附录B：（资料性）MQTT主题定义示例， .. 10 附录C：（资料性）报文格式和内容示例： C.1报文格式 11 c.2报文内容示例 14

本文件按照GB/T1.1一2020K标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。 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专利的责任。 本文件由深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司提出。 本文件由中国智能交通协会归口。 本文件起草单位：深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司、深圳市宇泰科技有限公司、深圳 市智慧城市通信有限公司、深圳市方网博通科技有限公司、深圳新视达视讯工程有限公司、深圳科信通信 技术股份有限公司、中数智城（北京）科技有限公司、河北新麦智城文化科技有限公司、广西立高通信设 施有限公司。 本文件主要起草人：丘建栋、庄立坚、修科鼎、周益辉、刘琪、李国强、叶达文、杜飞荣、杜基明， 朱述宝、李琅、翟俊奇、林丽健、李银、李文彬、陈军生、宋杰、黄志武、郑合秋、孙杰超、张或。

智慧道路边*计算网关通信接口规范

本文件规定了智慧道路边*计算网关通信接口的系统框架、南向接口要求、北向接口要求。 本文件适用于铺设网络、装置传感器、搭建系统平台及实现数据全采集等智慧道路建设与应用场景下 的边*计算网关。

3.1.5.MQTT：消息队列遥测传输，基于发布/订阅模式的消息协议（MessageQueuingTelemetryTransport） 3.1.6. Qos: 服务质量(Quality of Service) 3.1.7. TcP：传输控制协议 (Transmission Control Protocol) 3.1.8. PWM: 脉冲宽度调制 (Pulse Width Modulation)

下列术语和定义适用于本文件。

通过感知设备，按照约定协议，连接物、人、系统和信息资源，实现对物理和虚拟世界的信息进 故出反应的智能服务系统。

一种具有高带宽、低延时、本地化等特点的技术，可在网络边*提供服务环境和计算能*，通过 来减少网络操作和服务交付的时延。

利用传感器网络节点及其他网络基础设施，对物理世界进行信息采集并对采集的信息进行传输和 用户提供服务的网络化信息系统。

3. 2. 4. 平台 platform

平台，运行于基础设施层之上的一个以软件为核心，为应用服务提供开发、运行和管控环 功能的层次。

以边*计算为核心，在靠近物或数据源头的网络边*侧，进行网络融合、数据采集、计算 用的分布式计算节点设备。

规范两个实体之间进行通信的应用层规约。

3. 2. 8. 南向接 southbound interfacd

边*计算网关为前端设备提供的数据 3.2. 9. 北向接 northbound interface

边*计算网关为平台提供的数据服务接口。

图 1智慧道路边*计算网关的系统架构图

如图1所示，智慧道路边*计算网关通信接口的系统框架，智慧道路边*计算网关通信接口分为南向 接口和北向接口。边*计算网关与平台之间的通信通道构成北向接口，使用标准统一的物联网通信协议进 行数据安全交互，实现一份数据向不同平台的分发，降低平台接入的难度；边*计算网关与前端设备之间 的通信通道构成南向接口，边*计算网关应具备但不限于：RT45、RS485、RS232、I/0等物理接口条件， 以达到适配不同类型、不同品牌前端设备通信协议的接入要求。

4.2. 网络时钟同步要求

为保证南北向接口信息传输的实时性和有效性，系统要求带时钟的设备/传感器应通过网络与时 保持时钟同步。一般情况下，优先采用北斗时间服务器保持时钟同步。

4.3.传输安全性要求

为保证北向接口传输安全，边*计算网关向平台传输鉴别信息、隐私数据和重要业务数据等敏感信息 时应进行数据加密保护，加密算法应符合国家密码相关规定，优先采用国密加密算法（SM2、SM3、SM4、：..）。 5.南向接口要求

5. 1. 7一般要求

边*计算网关可通过南向接口接入前端设备。边*计算网关应具有接入多个设备的物理接口，且前端 设备要符合相关标准，见如图2示。

5.2. 边*计算网关物理接口要求

边*计算网关物理接口要求，包括但不限于表1：

表 1 边计算网关物理接口要求

5.3. 前端设备标准要求

前端设备标准要求，包括但不限于表2：

表 2 前端设备标准要求

**计算网关可通过北向接口接入平台。边* 网关应保证信息传输的高效性、实时性和安全 符合北向接口对数据类型、通信方式、加密方式、数据格式、编码格式和报文格式的约束，见图

表3示 边*计算网关采用TT通信方式作为长连接，传输JSO数据格式的报文信息。使用数据加密时，应 支持国家密码管理局要求的密码套件，建议优先采用国密SM系列（SM2、SM3、SM4、...）密码套件。对 于非结构化文本数据（音频/视频/图片/文本/软件包等文件）的通信传输方式不做具体约束，可采用但不 限于 HTTP、HTTPS、FTP、SFTP 等通信协议。见如表 3 示。

表 3 北向接口约束

6. 2. MOTT 通信

6. 2. 1. 通信流程

基本的交互流程如图4所示： a）平台和边*计算网关登录TT服务器，请求认证连接，连接成功之后，双方通过特定的主题交 互信息。 b）平台通过特定的主题（topicServer）向边*计算网关发布消息。 c）边*计算网关通过特定的主题（topicclient）向平台发布消息。 d）双方均采用“QoS1”分发应用消息，保证消息服务质量（“QoSO”表示最多分发一次；“QoS1” 表示至少分发一次；“QoS2”表示只分发一次；）。消息处理方应根据消息中的时间和序列号来判断消息 是否过期或重复。对于过期和重复的消息，处理方应将消息丢弃。 e）鉴于MQTT的订阅发布消息的特殊性，对于需要应答的消息，消息处理方需要向信息发布方的主 题发布应答，应答消息和发布消息中的序列号必须一致。 f）对于重要的消息，如告警，平台收到告警后需要进行应答，如果边*计算收不到应答，应重新发 送告警消息，重试次数达到3次后放弃重试。

6. 2. 2. 建立通信

搭建MQTT服务器作为中间代理，平台与边*计算网关双方作为MQTT客户端（发布者/订阅者），需 要定义好消息的发布主题和订阅主题（见附录BMQTT主题定义示例）。通过主题的方式，MQTT客户端可 实现端到端，或者端到多端的信息发布或订阅。 如图5所示，实现端到端的应用场景示例，在一个智慧道路系统中，为每台边*计算网关设备分配 对或多对通信主题，可进行“网关与平台”，“网关与网关”之间的通信。

如图6所示，实现端到多端的应用场景，在一个智慧道路系统中，将大区域内的多个边*计算网关设 备根据路段或者片区划分成多个小区域进行管理（类似于局域网），一个小区域分配一对主题，作为平台 与该区域交互的媒介，在此主题下，可进行“网关与平台”，“网关与网关”之间的通信。这种类似于局 域网的方式，可降低平台管理多个通信主题的压*。为此，需要对小区域内的网关进行id编号（见附录息 边*计算网关id编码示例），并且在通信报文中，添加网关设备id数据作为识别网关设备的标识。

文格式见附录 c.1 ，报文内容示例见附录 C.2

附录A (资料性) 边*计算网关 id 编码示例

集控中心大楼室外景观绿化工程沥青专项施工方案北向接口对MQTT的主题定义(见表B.1)：

附录B (资料性) MQTT 主题定义示例

表 B. 1 MQTT 的主题定义格式

主：smr是smartroad的缩宿写； regionId：区域id（可选）； gatewayId：边*计算网关id（可选）； 其中regionId和gatewayId可根据实际情况选择使用或者不使用。

C. 1. 1 请求报文格式

钢结构构件制作施工方案2003C. 1. 2 响应报文格式

C.1.3 报文字段说明

C.1.3 报文字段说明