GB∕T 40022-2021 基于公众电信网的物联网总体要求 GB∕T40022-2021 标准压缩包解压密码：www.bzxz.net

ICS33.030
中华人民共和国国家标准
GB/T40022—2021
基于公众电信网的物联网总体要求General requirements of internet of things based on publictelecommunicationnetwork
2021-04-30发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-11-01实施
术语、定义和缩略语
术语和定义
缩略语
概述及架构
感知延伸层
网络层
业务能力层
应用层
物联网应用能力要求
位晋感知和共亨
环境信息感知
远程控制与执行能力
信息服务功能
白组织组网能力
安全数据传输能力
5物联网技术要求
物联网通用能力要求
物联网网络层和业务层能力要求5.3物联网的感知延伸层能力要求5.4物联网运营支撑能力要求
5.5物联网安全要求
附录A（资料性附录）物联网的总体特征附录B（资料性附录）成用场景.目
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GB/T 40022—2021
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草：GB/T40022—2021
请注意本文件的某此内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承扭识别这此专利的责任。本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出。本标准由全国通信标准化技术委员会（SAC/TC485)归口。本标准起草单位：中国移动通信集团有限公司、中国联合网络通信集团有限公司、中国电信集团公同、中国信息通信研究院、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司、天唐电信科技产业集团，上海贝尔股份有限公司、北京邮电大学。本标准主要起草人：上红梅、刘樾、王崇萍、贾舌琴、欧亮、藏磊、周怡、徐培利、邢晓江、徐晖、魏文、胡伊。
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1范围
基于公众电信网的物联网总体要求GB/T40022—2021
本标准提出了基于公众电信网的物联网总体架构，规定了公众电信网支持物联网应用的能力要求和基丁公众电信网的分层的物联网技术要求。本标准适用手基于公众电信网的物联网应用系统5
2术语、定义和缩略语
2.1术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。2.1.1
internet of things
物联网
通过部署具有一定感知、计算、执行和通信等能力的各种设备，获得物理世界的信息或对物理世界的物体进行控制，通过网络实现信息的传输、协同和处理.从而实现人与物通信、物与物通信的网络注：物联网的总体特征参见附录A。2.1.2
物联网端节点
end node of IoT
构成感知延伸层网络的传感器或者具有各种感知能力的设备，通过物联网接入网关与通信网络相连。
物联网终端
terminal of IoT
在物联网内实施人与物通信、物与物通信中信息发起和终结的设备，注：物联网终端宜具备信息采集和/或控制等功能。2.1.4
物联网接入网关
access gateway of IoT
负责连接传感器网络和通信网络的设备。2.2
缩略语
下列缩略语适用于本文件。
ADSL：非对称数字用户环路（AsymmctricDigitalSubscriberLinc）ARPU：每用户平均收人（AverageRevenuePerUser）CellID小区识别码（CellIdentification）FTTx：光纤到户、楼、小区等的统称（FiberToThex)GPS：全球定位系统（GlobalPositioningSystemn）HCC：家庭控制中心（HomeCentral Control)IoT：物联网(InternelofThings）QoS：服务质量（Qualityofservice）1
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GB/T40022—2021
RFID射频识别（RationFrequencyIdentification）SMS：短消息服务（ShortMessageService）USSD：非结构化补充数据业务（UnstructuredSupplementaryServiceData）xDSI：各种数字用户线路技术的统称（xDigitalSubscriberIinc）3概述及架构
3.1概述
公众电信网分为四层：感知延伸层、网络层、业务能力层、成用层，见图1。物联网应用分为两类：一类是通过电信运营商网络，并有电信运营商提供运营支撑能力：另一类是纯通道类应用，仅利用电信运营商网络或固定网络。一些典型的物联网应用场景参见附录B。应用层
业务能力层
网络层
感知延伸层
城市达设工业
物联网接入网关
物联网端节
点及网络
感知延伸层
感应器
医疗交迎物的教育家店
管注支统
物联网应用支掠平台
移动网/固定网
WN摄像头CS
图1物联网总体架构图
管系统
计丧系统
物联网终端
感知延仲层主要包括物联网接人网关，物联网终端、以及传感器、二维码标签和识读器、尺FID标签和读写器、摄像头、GPS以及传感器网络等物联网端节点及网络。物联网端节点及网络，对环境的感知，提供上传感知数据，使网络层、业务能力层及应用层获知物理世界的更多状况和变化，以提高应对和掌控能力，同时接收网络层、业务能力层及应用层下发的控制指令；物联网终端和物联网接入网关，提供物联网端节点及网络与网络层、业务能力层及应用层的远程通信能力和些业务的处理能力，如与物联网应用支撑平台对应的业务能力集、物联网应用、感知延伸层网络的业务转换能力。
3.3网络层
通过无线，有线的接人网提供物联网应用的网络接人能力：3.4业务能力层
提供物联网应用层和感知延仲层的支撑能力，如业务路山和寻址，物联网接入网关、物联网终端和物联网应用接人，网络和通信选择，消息存储和处理，消息路由，设备管理，历史记录，安全，网络能力捷供（SMS/USSD等），业务管理，计费等。2
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3.5应用层
提供物联网行业、个人和家庭相关业务和应用。4物联网应用能力要求
4.1位置感知和共享
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物联网质用系统应收集物联网终端及物联网端节点的位置信息，开根批物联网终端及物联网端节点位召实现物联网应用功能；物联网终端或名物联网端节点应根据感知到的白身以及周国感兴趣的物联网终端或物联网端节点的位置信息为基础，通过网络实现物联网应用功能：其中位置信息包括经纬度、海拔等通过GPS、CclI-ID等感知到的地理位置信息，在室内通过室内装置狱取到的建筑物内的相对或绝对位置信息。较为典型的应用可包括：a）移动资产跟踪：通过在被跟踪的移动资产上加装位置感成装置以及通信功能实现对物品位置的实时跟踪和监控，可用于贵重物品等防盗、使用状况跟踪等；b）车队管理：通过实时收集车队车辆的位置信息，结合业务活动安排确定车辆被正常使用，并且对新的业务需求可调度最合适的车辆和驾驶人员予以执行：c）交通信息系统：对大量交通工具位置的跟踪及时获取道路通行状况、拥塞位置、多发地点及时简等，可辅助帮助驾驶员选择更加快捷的路线。4.2环境信息感知
物联网应用系统应通过局部或者广泛部署的物联网终端或者物联网端节点，收集各类物理的或者化学的环境参数，由网络层、业务能力层或应用层对大量信息的综合处理实现物联网应用。典型的环境信息包括温度、湿度、噪声、能见度、光强度、光语、辐射、气体浓度（一氧化碳、二氧化碳等）、摄像头、人体指标等：较为典型的应用川包括：a）远程视频监控：通过安装在监控位置的固定或者方位可调网络摄像头实现安防等视频监控应用；
仓库坏境检测：对仓库内温度、湿度等坏境的监测实时了解仓库运行状态，确保物品储存坏境b)
符合存储要求：
C）车辆和间机安全系统：通过车辆内的安全监测装置实时监控车辆及同机的安全状态，在出现安全隐患时提示司机及服务团队及时做出处置以防止灾难的发生；）老年人远程医疗监护和慢病患者远程医疗监护：基于经常性地收集人体指标数据及数据分析向用户提供身体健康趋势，健康建议及在线咨询等服务：）其他应用：环境与防灾监控、火山和冰川监测、森林生态环境监测、地震监测、工）监控、工程安全监控、自动报警系统、土壤、空气、水质、气象检测等。4.3远程控制与执行能力
物联网应用系统应以物联网终端、物联网端节点或者其他方式获取的信息作为物联网应用层、网络层或业务能力层输入，物联网应用层、网络层或业务能力层通过与物联网执行节点的交互，控制物联网终端或者物联网端节点实现某项功能执行的应用。应用可包括：a）电梯控制：对电梯的运行状态进行远程控制，并实现部分的远程维扩保养和故障排查功能。b）交通优化：通过对交通路口通行和排队状态的分析，结合近期重大公共活动事件远程调整和控-riKacerKAca-
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制红绿灯的时间规划，提升道路通行能力和对重大公共活动时间的支持。通过对大量车辆运行速度的分析发现道路故障点·及时定位问题和做出正确的响成家电控制：远程实现对家电运行状态的控制，如在到家之前开启空调等，d）农作物灌溉监测：统筹调度农作物灌溉管线开关控制，实现史加合理的灌溉作业。e）灾害监测与恢复：远程启动灾害处理设施，降低灾害带来的损失4.4信息服务功能
物联网应用系统应通过泛在的网络服务能力，实现信息的及时推送。应用可包括a）本地信息推送：本地热点感应和身份识别，实现定间的个性化信息推送服务。如通过本地网关向广告牌推送动态广告信息，
6）远程信息推送：系统应通过泛在的网络实现个性化的信息推送，如问移动中的应急指挥车推送告示信息或通过白接接入网络的广告牌推送动态广告等。4.5
5自组织组网能力
物联网应用系统的感知延伸层节点应通过快速自组织组网并与网络层，业务能力层及应用层的互通实现应用所需的功能。成用可包括：a）火灾现场火情信息收集：通过投射等多种方式完成感知延仲层快速网络部罩，感知延仲层网络节点快速形成自组织网络提供综合的火情信息传递；b）车载网：车辆与车辆之间、车辆与道路基础设施之间，以及车载网网关与车内设备之间快速实现组网.以支持业务所需数据的快速传递。4.6安全数据传输能力
物联网应用系统或应用支撑平台应通过建立安全的数据传输通道，实现与物联网终端或物联网端节点进行安全交五。应用可包括：a）POS机：通过在金融服务机构后台服务系统与POS终端机之间建立安全可靠的通路，实现金融类业务；
b）自动售货机：通过在自动售货机与运营系统之间的安全可靠的数据通路。5物联网技术要求
5.1物联网通用能力要求
标识要求
物联网应能支持各类标识，以在一定范围内唯一识别物联网中的物理和逻辑实体，并通过标识找到口标对象或其相关信息。同时，物联网还应能提供对各类标识的管理能力。5.1.2解析能力要求
物联网应能提供将某一物联网标识映射到与其相关的其他物联网标识或信息的能力。5.1.3寻址能力要求
物联网应能提供确定通信路径并传递信息到指定通信地址的能力。4
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5.1.4通信方式要求
物联网应支持单播、组播等通信方式，5.1.5扩展能力要求
GB/T40022—2021
物联网应在性能与功能方面具有扩展能力，以适应物联网接入网关、物联网终端及物联网端节点的数量及业务种类的增加。
5.1.6网络互通要求
物联网各层之间的互通性、物联网网络层不同网络之间的互通性、以及感知延仲层不同感知网络之问的可通性要求。具体要求包括a）Qos要求：应提供满足不同物联网应用要求的网络服务质量：b）安全要求：应符合相关的物联网安全标准的规定。5.1.7可靠性要求
为保障物联网的可靠性，应当满足下列要求：a）物联网应能够支持元余备份机制和具有一定的自愈能力以提供可用性保证：b)
物联网应能够监护已建立连接，具备应对意外市断的自动重建机制c）物联网应具备一定的拥塞处理能力。5.1.8电磁兼容和安全要求
物联网系统中的设备应满足已有行业或专属的技术产品的电磁莱容、环境电磁辐射和人身安全要求。在满足自身系统正常工作条件的同时，不应对环境中的设备和人身造成危害。5.2物联网网络层和业务层能力要求5.2.1牛
物联网应用支撑平台能力要求
5.2.1.1对感知延伸层和应用层的统一接口和开放能力要求物联网业务能力是物联网应用支撑平台向不同的应用提供的业务能力，应提供标准的业务能力从而减少或者优化应用的开发和部署，同时，屏蔽网络层的复杂性。物联网业务支撑平台应提供的物联网业务能力可与特定物联网相关，也可是通用的业务能力，包括：路由导址、数据管理、数据存储、业务控制、签约管理、认证授权、物联网标识管理、终端管理、物联网应用管理，以及安全管理、QoS、计费等功能
物联网业务支撑平台还应通过统开放的接口向物联网应用提供物联网能力的调用，包括对物联网终端的能力调用，对感知延伸层能力的调用。5.2.1.2对感知延伸层和应用层能力管理要求物联网业务能力应提供对物联网终端、物联网网关、物联网感知设备及网络的管理，包括：注册、登录、登出、数据管埋、标识管理、状态管理、配置、信息采集、固件史新、软件管理、遗失管理、备份恢复、故障诊断、性能监控等、
在感知网络中，存在有线或无线连接、基于IP和非IP连接等多重实现技术共存。管理不同类型的物联网感知网络及其节点应包括：5
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应支持基于IP连接的物联网感知网络及其节点的管理，包括单个节点占接连接基础网络的情形；
虚支持非I连接物联网感知网络及其节点通过网美关进行管理的能力：应支持对物联网感知网络配置、白动重新配置功能的本地化管理与远程管理，以监测连通性和管理生命周期：
d）传感节点的关键通信参数和状态信息应能够按需采集与设置，提供节点的自动配置与升级功能：
应支持对不同能力的物联网感知网络节点的管理；e
应支持对节点环境上下文信息的采集和管理；g）
应提供感知数据的存储与访问功能，应用层可在需要的时候查看相关信息而无需建设所需要的数据库等基础设施：
h）应提供执行器信息的存储与访问功能，应用层可在需要的时候查看可供调用的执行器能力信息开在需要时通过网络或业务能力层提供的接口请求执行特定的动作：i
应提供执行器交互权限管理，实现对执行器与应用层之间的权限管理：j
成提供网络或业务能力层对物联网接人网美关、物联网终端及物联网端节点的身份认证及透明的数据传输服务；或对物联网接人网关、物联网终端及物联网端节点的身份认证及数据传输安全通道的建立。
物联网业务能力层应能管埋多个物联网应用，并提供多个应用之间互操作的机制。这种机制应支持以下的特性：
a）维护物联网应用登记列表；
b）维护物联网应用登记信息；
）当有新应用时，系统应通知求该应用的物联网应用：d）当有新成用时，系统应通知请求该应用的物联网设备：5.2.1.3对不同应用系统及终端的适配能力要求物联网业务能力层应提供对其他系统的适配，包括与具他业务平台或业务网关的适配与万通以及与应用层的适配与交互。wwW.bzxz.Net
对终端及网络的适配应包括业务管理平台与承载网络层之问的适配，提供对不同接入网络的支持，例如：无线网络、有线网络等网络的适配。由于现实中已经存在了很多的终端，这些终端可能符合标准规范也可能基于私有的通信方式，因此物联网业务管理应包括对符合物联网规范的终端接人，也包括对不符合物联网规范的终端接人。业务能力层应以功能为线索对多种执行器的接口进行适配，以统一的方式向应用层开放。
5.2.1.4信息存储和处理能力要求物联网业务能力层应支持大信息量存储和处理能力。物联网业务能力层应支持信息的初步川工，基于应用层的需求对相应信息设置必要的过滤规则，在符合规则要求时通知应用层做出必要的反馈。物联网业务能力层应支持信息的深度加工，基于应用需求对数据进行挖掘并将挖掘结果反馈给应用层。
5.2.1.5应用开发环境要求
应用开发坏境应提供物联网应用的生成、运行坏境。6
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5.2.2物联网对移动网及固定网接入层能力要求物联网对移动网及固定网提出以下要求：a）网络拥塞控制：移动网及固定网应提供针对物联网业务的拥塞控制能力：GB/T40022—2021
b）IP新协议栈的支持：移动网及固定网应支持新的IP协议与现有协议的互通：移动网及固定网应提供远端设备管理功能：c
移动网及固定网应提供触发物联网终端发起业务建立的功能（Pull方式）：d)
移动网及固定网应提供网络地址转换（NAT)穿越功能：移动网及固定网应提供有效、多样的计费方式；f）
应提供对多种置信息获取机制的支持：在固定网络中可根据物联网终端的接入线路ID然g）
终端位置信息，在移动网络中可使用Cell ID确定终端的位置；h)
应实现信息透明，向物联网终端和物联网端节点的传递：网络层、业务能力层应向应用层提供存储转发、发送到终端组、广播发送等多种信息服务功能：i）：应提供对自组织网络的管理、配置等功能，所需的数据传输服务，差异化的QoS服务。物联网业务品给移动网络运营商带来价值，仙其ARPU值会比较低，由无线接人资源的高稀缺性以及其他一些特点，使得移动运营商需以更低的运营成本支持物联网业务。根据物联网业务的特征：应采联如下不同的优化处理机制：a）低移动：移动网络提供减少终端发起移动性管理流程的机制；b）时间可控：网络限制物联网终端在允许的时间范围发起业务或接收数据：时延不敏感：移动网络应可根据时延不敏感特性对物联网业务进行低优先级处理；c
d）远程管理：移动网络应提供对分组域物联网终端的远程管理机制；e
低数据流量传输：移动网络应提供对低数据流量物联网业务执行优化传输的机制：移动性管理：移动网络应提供减少仅作为业务发起端类型的物联网终端执行移动性管理流程f)
的机制；
名）业务接收不频繁：移动网络应提供减少对业务接收不频繁类型的物联网终端执行移动性管理流程的机制：
物联网终端监控：移动网络应提供监测监控事件的发牛，并且移动网络需要将上述事件上报给h)
物联网应用用户的机制；
优先告警业务：移动网络应提供优先传送优先告警业务的机制；i）
基于位置区域触发终端发起业务：移动网络应提供支持触发在定区域内的多个物联网终端发起业务的机制；
k）网络为上行数据业务提供日的地址：移动网络应提供为物联网终端上行业务提供日的地址的机制；
低频率传输：移动网络应提供利用最小的网络资源传输低频率物联网终端的业务的机制；1）
Im）群组策略：移动网络应提供对个群组的物联网终端执行最大带宽限制的机制；n）群组导址：移动网络应提供触发个群组的物联网终端发起业务的机制。5.3物联网的感知延伸层能力要求5.3.1
物联网感知延伸层设备分类
物联网感知延伸层可包括三类设备：物联网接入网关、物联网终端、物联网端节点。物联网接人网关是感知延伸层网络中的汇聚节点，应连接感知延伸层网络和通信网络，主要完成感-riKaeerkAca-
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知延仲层网络配置与组网、协议转换、地址映射和数据转发等功能，也可集成安全和计费等功能。物联网终端一般应通过RFID技术或其他技术获取信息，再通过通信网络设备，将信息传输到通信对端。
物联网端节点应通过物联网接人网关连接至物联网网络层。物联网端节点为构成感知延伸层网络的节点设备，通过一跳或多跳与物联网接入网关连接。物联网端节点负责采集并上传数据，以及接收并执行命令。组成感知延伸层网络的物联网端节点间可根据需要以星型、树型或MESH方式组网，其中某些节点或具有组网和数据转发能力。物联网端节点通常是感知延仲层的最未端，5.3.2物联网感知延伸层设备能力要求5.3.2.1总体要求
5.3.2.1.1可靠性
可靠性应包括数据获取、数据融合、数据传输等的可靠性。观测数据是物联网行业应用的基础和判别依据，可靠的数据获取、数据融合和数据传输是物联网系统止常运行的基础。可靠性可通过数据采集与数据融合中的算法、网络协议等技术手段以及相应的制度米保证。5.3.2.1.2有效性
有效性应包括能量的有效性和数据传输的有效性。同时，保证数据以尽量小的延迟进行传输，可增加服务的效率和成功率，具有非常重要的意义，能量和数据传输的有效性可通过高效的拓扑管理机制和网络协议来实现。5.3.2.1.3多样性
由于物联网应用数据类型多样，数据采集形式及传输方法也可有差别，故应考患数据采集、数据传输、数据处理等各模块之间有标准化的连接定义，便于使网络能够快速方便地支持多种类型的应用。5.3.2.2物联网端节点技术要求
物联网端节点的要求包括：
a）应支持将感知数据通过感知延仲层网络传递到物联网接人网关：b）支持物联网接人网关、业务平台或远程管理服务器对物联网端节点的认证；可支持物联网接人网关、业务平台或远程管理服务器对物联网端节点的参数和软件配置；c）
可支持设备认证和业务安全、设各管理安全机制；d)
应支持物联网接人网关、业务平台或远程管理服务器的性能和状态监测：f
应能收集物理及化学环境信息，并能够以直接或间接的方式将这些信息发送到物联网接人网关、业务平台或远程管理服务器：g）可利用移动网络、GPS、北斗全球定位系统、RFID、IEEE802.15.4等网络和技术实现自身的定位，并能够以直接或尚接的方式将白身的位置信息发送到物联网接人网关、业务平台或远程管理服务器；
h）可提供远程控制执行能力，这些能力可供物联网接人网关，业务平台或远程管理服务器调用；i）
可支持身份认证以及数据传输安全通道的建立。5.3.2.3物联网终端技术要求
物联网终端的要求包括：
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GB/T40022—2021
a）应支持以2G移动通信、3G移动通信、xDSL.、FTTx、宽带无线接人等接人方式的一种或多种，将感知数据传输到业务平台和远程管理服务器：应支持业务平台和远程管理服务器对物联网终端的认证：b
c）应支持业务平台和远程誉理服务器对物联网终端的参数和软件配置；d）应支持基于QoS策略对业务流进行优先级分类和调度；e
应支持用户认证和业务安全、设备管理安全机制：应支持业务平台或远程管理服务器对物联网终端的性能和状态监测；f）
可收集物理及化学环境信息，并能够以直接或问接的方式将这些信息发送到物联网接入网关、业务平台或远程管理服务器：
应提供远程控制执行能力，这些能力可供物联网接入网关、业务平台或远程管理服务器调用；h)
i）可支持身份认证以及数据传输安全通道的建立。5.3.2.4物联网接入网关技术要求物联网接人网关的要求包括：
a）应支持以2G移动通信、3G移动通信、4G移动通信、5G移动通信、xDSL、FTTx、宽带无线接入等接人方式的一种或多种，将感知数据传输到业务平台和远程管理服务器：b)
应支持业务平台和远程管理服务器对物联网接人网关的认证；c）应支持业务平台和远程誉埋服务器对物联网接人网关的参数和软件配置；成支持用广认证和业务安全、设备管埋安全机制；d)
e）应支持业务平台或远程誉理服务器对物联网接人网关的性能和状态监测：f)
成支持协议转换功能：
可区分标识来自不同感知延伸层网络的流量标识，满足业务区分与差异化计费要求：g）
应支持对感知延伸层节点计费信息的生成、传应支持身份认证以及数据传输安全通道的建立，i）
感知延伸层本地组网能力要求
5.3.3.1拓扑管理
山多物联网端节点组成的感知延仲层需要考虑拓扑管理。感知延仲层的拓扑管理根据需要可支持静止低速、高速移动情况下网络初始化、节点加人、更改、退出的管理机制，拓扑结构可采用星型、树型、网状型等，并可根据需要支持结构层次化管理能力，示例：在坏境监测等野外无人值守应用中，可对数量尼大的传感器采用IEEE802.15.1规定的多级拓扑管理机制，5.3.3.2自组织网络
感知延伸层可百组织网络，并存在一个或多个感知延伸层的网络节点（即物联网接入网关）与业务平台或远程管理服务器进行道信，实现所需的业务功能，物联网接人网美应随着网络情沈的变化而发生变化，自组织网络作为，个整体可具有整体移动性，示例：在车联网应用中·需要考虑汽车在静止、低速、高速移动场景下的自组织网络。5.3.3.3传输控制
感知延伸层可提供高效，可靠的传输控制能力，可支持感知延仲层内部地址管理、寻址和路山转发，可支持感知延伸层内部路由协议和接人控制协议的适配，可支持感知延伸网与接入网间的协议转换；可9
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