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      科學技術論文

      多元技術深度融合的物聯網設備管理

      時間:2022年06月22日 所屬分類:科學技術論文 點擊次數:

      摘要:針對物聯網設備類別劃分不明確、設備編碼規則不統一等問題,探索一種面向多元技術深度融合的物聯網設備監管新方法。提出在以應用領域和使用場景為依據劃分物聯網設備分類目錄的基礎上,建立行業統一的編碼規則,實施自愿性產品認證。從行業、市

        摘要:針對物聯網設備類別劃分不明確、設備編碼規則不統一等問題,探索一種面向多元技術深度融合的物聯網設備監管新方法。提出在以應用領域和使用場景為依據劃分物聯網設備分類目錄的基礎上,建立行業統一的編碼規則,實施自愿性產品認證。從行業、市場、政府3 個角度給出未來加強物聯網設備管理的發展策略。

        關鍵詞:物聯網;多元技術;設備管理;統一編碼;產品認證

      物聯網設備

        1 中國物聯網設備發展特點

        1.1 蜂窩物聯網設備數量高速增長全球移動通信系統協會(GSMA)發布的報告顯示,2020年全球物聯網總連接數達到131億,預計到2025年,全球物聯網總連接數將達到240億[1]。2020年中國授權頻譜蜂窩物聯網連接數13.4億,預計到2025年將達到22.9億[2]。工業和信息化部(簡稱工信部)的數據如圖1所示,2020年中國蜂窩物聯網連接數達到11.36億。2021年前3季度中國蜂窩物聯網連接設備數已達到13.64億,比2020年末凈增2.29億[3-4],預計到2023年底中國物聯網連接數突破20億[5]。

        1.2 多技術深度融合創新推動物聯網設備跨行業應用 中國正處于數字化轉型關鍵期,物聯網技術賦能數字經濟且廣泛應用于制造業、公共服務、交通運輸、醫療衛生、能源等傳統行業,推動傳統產業轉型優化升級。工業互聯網、車聯網、智慧城市等發展勢頭強勁,傳感器、芯片等領域技術推陳出新,智慧農業、智慧醫療等新產品新模式不斷涌現。這正是物聯網技術與5G、大數據、人工智能、云計算、區塊鏈、邊緣計算等技術深度融合的表現。萬物互聯給生產方式和生活方式創造無限變革的可能,為中國實體經濟發展帶來新的生機。

        1.3 物聯網設備種類繁多,應用場景豐富 智能門鎖、智能音箱、可穿戴設備等消費物聯網設備仍占據主要市場。隨著物聯網技術在智慧城市、智能交通、智能制造等領域應用的擴張,預計到 2025 年,產業物聯網連接數將占到總體的 61.2%[6]。從工信部發布的數據來看,截至 2020 年底,應用于智能制造、智慧交通、智慧公共事業的終端用戶占全國蜂窩物聯網用戶比重分別達 18.5%、18.3%、22.1%[3]。截至 2021 年 9 月末,應用于智能制造、智慧交通、智慧公共事業的終端用戶占全國蜂窩物聯網用戶比重分別達 17.5%、16.6%、22.4%。其中,智慧公共事業終端用戶同比增長 25.5%,增勢最為突出[4]。未來,物聯網還將大力應用于交通、能源、市政、衛生健康等社會治理領域,農業、制造業、建筑業、生態環境、文旅等行業應用領域以及民生消費領域[5]。

        1.4 物聯網設備潛在安全風險較高

        近年來,酒店攝像頭偷拍事件層出不窮,由人臉信息泄露導致的人身財產侵害行為不斷出現,無人駕駛汽車的安全性引發擔憂。類似問題的出現,一方面是由于物聯網設備缺乏內置風險防范功能,存在嚴重的安全漏洞,因此一旦遭到病毒或惡意程序軟件的攻擊,用戶隱私就會遭到侵犯,數據安全無法得到保障;另一方面,物聯網設備使用周期較長,設備更新迭代速度加快,用戶已購買的物聯網設備軟硬件無法及時獲得更新,設備老化引起產品質量有所下降,由此產生的漏洞增加了物聯網設備被攻擊的風險[7]。

        2 中國物聯網設備主要監管手段

        中國物聯網設備監管有3種途徑,分別是中國強制認證(CCC)、電信設備進網許可和無線電發射設備型號核準。

        2.1 CCCCCC是原國家認證認可監督管理委員會(簡稱國家認監委,2018年劃入國家市場監督管理總局)根據《強制性產品認證管理規定》制定的產品認證制度。市場監管總局最新發布的強制性產品認證目錄明確了,可連接到公共通信網(包括公共交換電話網絡/無線通信網絡/公共互聯網)的電子產品需要進行強制性產品認證。物聯網設備一般歸類到移動用戶終端(如表1所示)進行強制性認證,主要測試項目包括電氣安全和電磁兼容等[8]。

        2.2 電信設備進網許可國家對接入公用電信網使用的電信終端設備、無線電通信設備和涉及網間互聯的電信設備實行進網許可制度,以保證公用電信網的安全暢通,維護電信用戶和電信業務經營者的合法權益[9]。物聯網設備進網測試項目包括網絡信息安全、射頻接收性能、數據接收性能、音頻性能、互聯互通協議、電磁兼容、電磁輻射、網絡互通性、協議、卡接口以及互聯網協議第6版(IPv6)等項目[10]。需要辦理電信設備進網許可的設備目錄見表2。

        2.3 無線電發射設備型號核準

        無線電發射設備型號核準由工信部無線電管理局主管。除微功率短距離無線電發射設備外,生產或者進口在中國銷售、使用的其他無線電發射設備,應向國家無線電管理機構申請型號核準,以維護空中電波秩序,有效開發、利用無線電頻譜資源,保證各種無線電業務的正常進行,保障設備本身無線性能[11]。設備類型主要包括公眾網移動通信設備、專用通信設備、無線接入設備、廣播發射設備、雷達設備、導航設備、衛星通信設備及其他設備八大類。測試項目主要包括工作頻率、發射功率、頻率容限、占用帶寬、頻譜模板、帶外發射、雜散發射等發射機射頻參數[10]。

        3 物聯網設備監管的主要問題

        3.1 物聯網設備監管仍存在盲區 可以看到,接入公共移動通信網中的產品需要辦理 CCC,而其他無線通信產品以及由通信運營商管理維護的用戶端通信產品則無須強制認證。各類智能家居、車載智能、健康醫療等采用 Wi-Fi、藍牙等短距離通信方式的非蜂窩類物聯網產品,同樣尚未納入電信設備進網許可監管范疇。尤其需要指出的是,大部分物聯網設備采購已辦理進網許可的獨立通信單元(模塊),而設備本身并未辦理進網許可。另外,還有部分小規模物聯網設備制造企業,其單款產品產量小,出于成本考慮,也未辦理進網許可,因此處于監管灰色地帶。這樣一來,不僅物聯網設備的安全無法得到保障,也給網絡系統安全和數據信息安全帶來巨大風險隱患。

        3.2 物聯網設備類別劃分不清晰 物聯網設備形態及使用場景復雜多樣,各企業對設備的定義標準不統一,且不同企業對同一種功能的設備命名差異較大。因此,無論是從監管層面還是電信運營企業層面來看,都無法確定設備準確的形態,這給產業結構性分析和持續性研究帶來一定的困難。

        3.3 行業內尚未制定統一的物聯網設備編碼規則 蜂窩類物聯網設備普遍使用國際移動設備識別碼(IMEI)進行設備標識,但設備企業通常使用獨立通信單元(模塊)的 IMEI 號碼,這使 IMEI 信息與終端產品信息無法準確對應。對于非蜂窩類物聯網設備,部分設備制造企業為方便產品管理自行定義設備編碼;運營商也各自建立了物聯網設備編碼體系,用于設備的標識及分類管理,但在編碼規則和類別劃分上存在較大差異。同時,全球也缺少對物聯網終端統一編碼的標準,各個行業組織編制的物聯網終端編碼并未考慮與 IMEI 號碼的兼容性。

        3.4 物聯網設備測試項目重疊

        目前,中國移動、中國電信、中國聯通 3 家運營商對物聯網設備入庫的基本要求是獲得 CCC、進網許可以及無線電型號核準證。另外,各運營商內部額外附加的測試要求有所重疊,這都給設備企業帶來一定負擔,也給運營商帶來了較大的測試壓力。

        4 面向多元技術深度融合的物聯網設備監管思路

        近年來,行業協會作為政府與企業間溝通的橋梁,積極履行服務、咨詢、溝通、監督等組織職能。自改革開放以來,在為政府提供咨詢,服務企業發展,加強行業自律,創新社會治理等方面,行業協會發揮著積極的作用。2015 年中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《行業協會商會與行政機關脫鉤總體方案》出臺,更是加速了“政會脫鉤”改革進程,進一步激發行業協會商會內在活力和發展動力,提升其專業化水平和能力,推動服務重心從政府轉向企業、行業、市場。通過提供指導、咨詢、信息等服務,該方案能夠更好地為企業、行業提供智力支撐,規范市場主體行為,引導企業健康有序發展,促進產業提質增效升級[12]。 在通信行業物聯網領域,2007 年正式成立的電信終端產業協會(以下簡稱“協會”)目前承擔著物聯網設備的主要管理工作。通過組織企業共同研制信息通信領域技術標準,協會支撐政府制定電信終端管理政策,協助行業發展,規范市場行為。2017 年 8 月,協會成立物聯網工作組,聚焦物聯網終端、系統、模組芯片等領域團體標準的制定,滿足市場及創新需要。自 2020 年起,協會籌備物聯網設備管理體系的構建,積極發揮行業協會建設性作用,助力物聯網行業規范管理。

        4.1 規范統一的管理模式

        物聯網設備管理體系以在中國境內地區銷售使用的所有物聯網設備為實施對象,以團體標準為實施基礎,依據應用領域及使用場景對物聯網設備進行細致分類;通過備案生產企業信息、產品信息及產品所使用的獨立通信單元(模塊)的信息,為物聯網設備核發統一編碼,實現編碼與設備的對應關系;與電信運營商建立信息共享平臺,有效掌握物聯網設備市場銷售信息;結合自愿性產品認證,減少重復性測試,推動政府、運營商及業內市場活動過程中采信認證結果。物聯網設備管理體系在減輕企業負擔的同時有效提升物聯網產品安全質量,滿足市場需要,填補政府監管空白,促進物聯網產業健康有序發展。

        4.2 建立物聯網設備分類

        標準當前,中國物聯網設備分類標準主要采用《物聯網設備統一編碼方法》(T/TAF 072-2020)。該方法是 2020 年 8 月由電信終端產業協會聯合中國電信、中國移動、中國聯通、中國信息通信研究院及相關企業發布的團體標準。按照應用領域、使用場景及功能,該編碼方法將物聯網設備分為 11 個大類、23 個中類、153 個小類。

        4.3 實行物聯網設備統一編碼

        對于物聯網設備,各廠商通常有自己的標識和分類方式,不同廠商之間通;ゲ患嫒。這不利于不同廠商設備之間的相互識別和通信,也不利于設備的管理。為便于設備監管、信息收集、產品及服務優化以及產品互聯互通能力的提升,急需建立設備的唯一性識別號碼機制。第一,《物聯網設備統一編碼方法》參照國際通用的國際移動設備識別碼(IMEI)編碼規則,提出使用物聯網設備統一編碼(UIDI)標識未使用蜂窩通信技術的物聯網設備以及集成了蜂窩物聯網模塊的物聯網設備。UIDI 由 15 位數字組成,每位的取值范圍為0~9,分為物聯網型號分配碼(ITAC)、序列號、校驗碼 3 個組成部分。

        第二,蜂窩類物聯網設備需要依據《物聯網設備統一編碼方法》明確設備類別并申請ITAC。通過設備 IMEI 與 UIDI 數據匹配的方式,實現每一臺設備的準確標識。對于采購已獲進網許可證的獨立通信單元(模塊)的蜂窩物聯網,同樣依據《物聯網設備統一編碼方法》明確物聯網設備類別并申請 ITAC,生成 UIDI,實現設備 UIDI 與模塊 IMEI 的匹配對應。對于非蜂窩類物聯網設備,企業依據《物聯網設備統一編碼方法》明確物聯網設備類別,申請 ITAC,完成設備標識。

        第三,通過為物聯網設備核發 ITAC,建立 IMEI/UIDI 與物聯網設備的唯一對應關系,完成對系統中登記的物聯網設備的精準定位與管理,并與電信運營商共享編碼數據,及時掌握物聯網設備數量、形態、網絡接入量等行業發展狀況。這樣可以加強物聯網領域網絡安全的管理,實現對物聯網設備銷售、使用等市場環節的準確定位,從而為行業提供產品信息收集與展示平臺,為政府提供產業信息、市場監管等多方面的支撐服務。 第四,設備企業在 ITAC 申請過程中,以自我聲明的方式向協會備案其物聯網設備使用的獨立通信單元(模塊)的進網許可證信息,并聲明一致性。協會以低成本、低消耗為原則隨機抽取市場在售設備,以比對備案獨立通信單元(模塊)信息與產品實際信息的一致性。

        4.4 開展自愿性產品認證

        隨著政府、市場、企業、消費者對產品安全的愈加重視,自愿性產品認證需求急劇增長。自愿性產品認證可填補了強制性認證監管空白,快速響應市場及企業的需求,促進產品質量優化提升,提高行業管理水平[14]。對于未納入進網管理監管范圍的物聯網設備,由協會聯合第三方認證機構開展自愿性產品認證。自愿性產品認證機制的施行,既有助于規范企業市場行為,提升產品質量安全和市場競爭力,又對當前電信設備管理體系進行了有益補充,能夠更好地發揮行業協會職能,為政府管理提供支撐。

        當前正在開展的“蜂窩物聯網設備認證”,就是依據團體標準《物聯網設備技術要求和測試方法》(T/TAF 089-2021),針對蜂窩物聯網設備在業務能力、基本性能、信息安全、互聯互通、擁塞和速率控制、節電特性等方面進行的認證。蜂窩物聯網設備認證的主要服務對象是蜂窩物聯網設備(其使用的獨立通信單元(模塊)已獲進網許可證)。蜂窩物聯網設備認證的實施主要起到兩方面的作用:一方面,結合 ITAC/UIDI 的核發管理及證后監督,明確物聯網設備類別,支撐物聯網設備監管;另一方面,有助于提升物聯網產品質量性能,促進終端和網絡之間的互聯互通,助力產業良性發展。同時,蜂窩物聯網設備認證采用輕量級測試項目,能夠滿足運營商入庫測試要求,減輕運營商測試壓力,有效避免重復測試。

        5 進一步加強物聯網設備管理的若干建議

        5.1 行業層面

        首先,應建立設備分類更新機制。需要結合市場及產業發展需求及時對新型物聯網設備尤其是融合設備類別進行更新維護,為產業發展和應用拓展情況的評估分析提供支撐。其次,豐富認證項目,將非蜂窩類物聯網設備納入認證范疇,進一步規范認證流程,完善認證制度,提升自愿性產品認證質量和品牌權威性,將認證品牌做大做優做強,增強行業認可度。最后,推進能源系統物聯網技術及產品的融合發展。能源行業是物聯網的重要應用場景,而物聯網技術在能源領域的運用過程中,在系統穩定性、可靠性、安全性和可控性等方面仍然存在諸多問題。規范物聯網設備在光、電、氣等垂直行業的應用迫在眉睫。

        5.2 市場層面

        首先,在設備廠商依法依規辦理強制性認證的同時,對于未納入強制性認證范疇的設備,鼓勵企業通過自愿性產品認證的方式,規范質量管理,打造可信產品,切實履行社會主體責任。其次,鼓勵基礎電信企業采信自愿性產品認證結果,優化運營商入庫流程,減輕自身測試壓力。最后,鼓勵電商平臺及各類型市場活動中采信自愿性產品認證結果,便利消費者及用戶甄選高質量產品。

        5.3 政府層面

        一方面,進一步轉變政府職能,在監管行為實施過程中,充分利用自愿性產品認證結果,比如在強制性認證檢測依據中采納團體標準對物聯網設備分類的結果,優化設備數據分析結果;另一方面,加強對市場需求度高、認證制度實施規范的自愿性產品認證品牌及認證項目的扶持力度,雙管齊下規范設備管理。

        參考文獻

        [1] The mobile economy 2021 [EB/OL]. (2021-06-21)[2021-12-22].

        [2] The mobile economy China 2021 [EB/OL]. (2021-02-12)[2021-12-22].

        [3] 2020 年通信業統計公報 [EB/OL]. (2021-01-22)[2021-12-20].

        [4] 2021 年前三季度通信業經濟運行情況 [EB/OL]. (2021-10-20)[2021-12-20].

        [5] 物聯網新型基礎設施建設三年行動計劃(2021-2023 年) [EB/OL]. (2021-09-27)[2021-12-20].

        [6] 中國信息通信研究院. 物聯網白皮書(2020 年) [EB/OL]. (2020-12-25)[2021-12-20].

        作者:房昕,孟祥東

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