ПНСТ 418-2020

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Информационные технологии

ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ

Структура системы интернета вещей реального времени

Information technology. Internet of things. Real-time internet of things system framework

ОКС 35.110

Срок действия с 2021-01-01
до 2024-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский институт сертификации" (АО "ВНИИС") и Акционерным обществом "Российская венчурная компания" (АО "РВК")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 194 "Кибер-физические системы"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 июля 2020 г. N 27-пнст

Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТ Р 1.16-2011 (разделы 5 и 6).

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: 121205 Москва, Инновационный центр Сколково, улица Нобеля, д.1, e-mail: info@tc194.ru и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии: 109074 Москва, Китайгородский проезд, д.7, стр.1.

В случае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты" и также будет размещена на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Настоящий стандарт распространяется на системы интернета вещей (ИВ) реального времени.

Система реального времени является особым типом компьютерной системы. Корректность ее работы зависит не только от логической точности, но и от своевременности действий системы. Проектирование и разработка систем реального времени отличаются от проектирования и разработки обычных компьютерных систем. Смежными темами при проектировании являются операционные системы реального времени, разработка электроники, планирование задач и т.д. Многие системы ИВ, в том числе на производстве, должны удовлетворять временным ограничениям. Такие системы называются системами реального времени.

Для разработки систем ИВ реального времени может быть использована типовая архитектура систем ИВ. Термин "система ИВ реального времени" обозначает системы ИВ, которые работают во временных ограничениях.

Типовая архитектура систем ИВ определяет не все важные аспекты системы ИВ реального времени. Несоблюдение временных ограничений может привести к серьезному повреждению системы ИВ или ее окружения, включая травмы или даже летальный исход. Во многих распространенных системах ИВ реального времени, таких как промышленные системы ИВ и киберфизические системы (CPS), время является критически важным фактором. Функционально правильная система, не удовлетворяющая временным ограничениям, может привести к сбою, иногда с серьезными повреждениями. Типовая архитектура ИВ должна быть рассмотрена с учетом ограничений режима реального времени.

Требования к режиму реального времени возникают, когда система ИВ взаимодействует с людьми или физическим миром. Например, рекомендуемая максимальная задержка при представлении ответов людям в человеко-машинных интерфейсах составляет 250 мс, а при работе телефонной службы - 150 мс. Таким образом, системы, в которых происходит взаимодействие с человеком, имеют свойства режима реального времени. Система, включающая физические предметы, также в некоторой степени сталкивается с задачами режима реального времени; происходящее в физическом мире требует своевременной корректировки системы ИВ.

Настоящий стандарт дополняет типовую архитектуру ИВ. Настоящий стандарт предоставляет рекомендации для разработки систем ИВ реального времени с целью предупреждения типичных ошибок при разработке.

Причина стандартизации систем ИВ реального времени: "Сфера вычислительных приложений реального времени быстро расширяется. Важность вычислений реального времени для большого числа приложений, таких как аэрокосмические и оборонные системы, промышленная автоматизация, приборостроение, управление трафиком и телекоммуникации, привела к увеличению исследований в этой области. Исследования систем реального времени опровергли мнение, что соблюдение временных требований может быть достигнуто достаточным увеличением пропускной способности системы. Вычислительные структуры, подходящие для систем с ограниченным временем отклика, принципиально отличаются от систем, в которых требуется высокая пропускная способность. Несмотря на прогресс в области аппаратных технологий, высокопроизводительные вычисления не решают все сложности вычислений в реальном времени. Задачи и компромиссы при разработке систем реального времени отличаются от задач и компромиссов при разработке вычислительных систем общего назначения. Для достижения фундаментальных требований своевременности и предсказуемости должны быть не только переработаны традиционные методы планирования и управления ресурсами, но и добавлены новые концепции. Для определения и проверки систем реального времени необходимы новые парадигмы" (см. [1]*).

________________

* Поз. [1], [2] см. раздел Библиография, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

     1 Область применения

Настоящий стандарт определяет структуру системы ИВ реального времени, в том числе:

- концептуальную модель системы с описанием доменов ИВ;

- четыре архитектурных представления: представление времени, представление вычислений, представление связи и представление контроля. Каждое представление отображает влияние временного параметра на систему реального времени ИВ.

Настоящий стандарт применяют для проектирования и разработки системы ИВ реального времени.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ПНСТ 420 (ИСО/МЭК 30141:2018) Информационные технологии. Интернет вещей. Типовая архитектура

ПНСТ 433 Информационные технологии. Интернет вещей. Требования к платформе обмена данными для различных служб интернета вещей

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ПНСТ 420 и ПНСТ 433, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 система интернета вещей реального времени (real-time internet of things system): Система интернета вещей, реагирующая за предсказуемое время на непредсказуемый поток внешних событий.

3.2 операционная система реального времени (real-time operating system): Операционная система, которая может быть использована для построения систем реального времени.

     4 Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

ASD - домен приложений и служб (Application & Service Domain);

ACD - домен доступа и связи (Access & Communication Domain);

NTP - протокол сетевого времени (Network Time Protocol);