ICS35.240

CCSL67

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CCSAXXX—20XX

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息模型物模型描述規(guī)范

IndustrialInternetinformationmodel：Thingmodeldescriptionspecification

20XX-XX-XX發(fā)布20XX-XX-XX實(shí)施

20××-××-××發(fā)布20××-××-[××]實(shí)施

中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)發(fā)布

20××-××-[××]發(fā)布

T/CCSAXXX—20XX

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息模型物模型描述規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備級(jí)對象的基礎(chǔ)物模型結(jié)構(gòu)，核心語義及描述架構(gòu)，圍繞基礎(chǔ)共性信息對工

業(yè)典型設(shè)備進(jìn)行物模型定義，為實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)物理設(shè)備的即插即用提供物模型描述方法。

本文件適用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商、系統(tǒng)集成商和應(yīng)用服務(wù)商對終端物理設(shè)備進(jìn)行信息模型建模。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡

是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

YD/T4097-2022物聯(lián)網(wǎng)信息模型總體框架

3術(shù)語和定義

3.1

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息模型industrialInternetinformationmodel，3IM

是信息的標(biāo)準(zhǔn)化組織和表達(dá)技術(shù)，通過對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對象、對象屬性和對象間的關(guān)系等進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)

對象信息的互通和共享，由對象類、屬性、關(guān)系、引用和規(guī)則組成。

3.2

資源描述框架resourcedescriptionframework，RDF

一種資料模型，用來描述Web資源的特性,及資源與資源之間的關(guān)系。

3.3

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)物模型thingmodel，TM

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息模型的一種，是面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備級(jí)信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化語義表達(dá)的信息模型。

3.4

物模型語言thingmodellanguage，TML

物模型語言(是指用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備級(jí)對象信息描述的概念語言。本文件采用JSON/LD作為物模型描

述語言，JSON/LD不但可以直接用作JSON，也可以在資源描述框架系統(tǒng)中使用。

3.5

1

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類class

一個(gè)或多個(gè)相似屬性組成的集合，可以作為節(jié)點(diǎn)單獨(dú)存在，只構(gòu)成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備級(jí)對象屬性描述的結(jié)

構(gòu)元素，不用于物模型描述，包括有靜態(tài)類屬性集、過程類屬性集和配置類屬性集。

3.6

屬性attribute

體現(xiàn)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備級(jí)對象靜態(tài)物理信息和動(dòng)態(tài)工作數(shù)據(jù)的專業(yè)描述。

4縮略語

下列縮略語適用于本文件。

JSON一種輕量級(jí)的數(shù)據(jù)交換格式（JavaScriptObjectNotation）

JSON/LD一種基于JSON表示和傳輸互聯(lián)數(shù)據(jù)的方法（JavaScriptObjectNotationforLinkedData）

PLC可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)

RDF資源描述框架(ResourceDescriptionFramework)

TCP傳輸控制協(xié)議（TransmissionControlProtocol）

VLAN虛擬局域網(wǎng)（VirtualLocalAreaNetwork）

3IM工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息模型（IndustrialInternetInformationModel）

5物模型描述架構(gòu)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備級(jí)對象，如機(jī)床、機(jī)器人、PLC等是由若干部件、屬性數(shù)據(jù)以及各類工作數(shù)據(jù)組成的，

每個(gè)部件又可以包含其它子部件和靜態(tài)物理屬性，需定義相關(guān)的物模型描述要素對設(shè)備級(jí)對象進(jìn)行抽象和描

述。物模型建?？傮w框架可參考YD/T4097-2022《物聯(lián)網(wǎng)信息模型總體框架》。

為方便物模型的準(zhǔn)確描述，本文件對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備級(jí)對象的檔案信息、深度信息、組件、關(guān)系、屬性、

命令、引用、事件、數(shù)據(jù)模式和規(guī)則進(jìn)行定義，并增加模型間的繼承描述,物模型描述要素與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備

級(jí)對象的抽象關(guān)系如圖1所示。

2

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圖1物模型描述要素與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備級(jí)對象的抽象關(guān)系

6物模型描述方法

6.1屬性

6.1.1定義

屬性描述設(shè)備的數(shù)據(jù)，包括設(shè)備的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息，例如傳感器讀數(shù)或者計(jì)算的數(shù)據(jù)流，體現(xiàn)對工業(yè)互

聯(lián)網(wǎng)設(shè)備級(jí)對象靜態(tài)物理信息和動(dòng)態(tài)工作數(shù)據(jù)的專業(yè)描述。

屬性具有不同的操作權(quán)限，分為只讀、讀寫等。如，設(shè)備序列號(hào)可以是只讀屬性，空調(diào)的溫度是讀寫屬

性，房間的名稱可以是讀寫屬性。

6.1.2組成元素

屬性的描述由以下元素組成。

表1屬性組成元素

元素名稱類型是否必選約束/條件格式說明

該名稱只能包含字符

名稱。，，和下劃線，

最多50個(gè)azAZ0/9

{name}屬性的“編string是且匹配以下正則：

字符

程”名稱。^[a/zA/Z](?:[a/zA/Z0/9_]*[

a/zA/Z0/9])?$

/

先在dataSchema中定義

DataSchema或數(shù)據(jù)模式，在屬性定義中

dataSchema數(shù)據(jù)模式是

string可直接引用schmes中自

定義的數(shù)據(jù)模式。

3

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標(biāo)識(shí)符校驗(yàn)正則：

最多100

@id標(biāo)識(shí)符TMLID否^TML:[a/zA/Z]+(\:[a/zA/Z

個(gè)字符

]+)*;[1/9]\d*$

默認(rèn)值為：

@type=“Property”

默認(rèn)可以不填。用于指定

語義化類型(行業(yè)屬性和

string或者

@type類型否/單位)

array[String]

如:@type="LevelProperty"

或

@type=["LevelProperty","

LenthUnit"]

"displayName":{

顯示名稱string或最多50個(gè)"zh/Hans":"xxx",

displayName否

國際化名稱MultiLanguage字符"en":"xxx"

}

"description":{

string或最多200"zh/Hans":"xxx",

description國際化描述否

MultiLanguage個(gè)字符"en":"xxx"

}

默認(rèn)值為：false。

writable可寫boolean否true|false

默認(rèn)可以不填。

/沒有選擇單位的話，默認(rèn)

可以不填。只有@type字

段指定單位類型如

unit數(shù)據(jù)單位enum否@type=”LengthUnit”，才

能使用此元素指定具體單

位unit=”metre”

單位列表

6.2檔案信息

6.2.1定義

檔案信息是指設(shè)備身份詳情的靜態(tài)描述，包含設(shè)備身份標(biāo)識(shí)和設(shè)備描述信息。

6.2.2組成元素

檔案信息的組成元素如表3所示。

表2檔案信息組成元素

元素名稱類型是否必選約束/條件格式說明

description設(shè)備描述String否{1,100}產(chǎn)品描述，支持中文、大小寫字母、

數(shù)字、短劃線和下劃線

deviceID設(shè)備標(biāo)識(shí)String有條件必選{1,100}設(shè)備標(biāo)識(shí)

brand設(shè)備品牌String否{1,100}設(shè)備品牌

model設(shè)備型號(hào)String否{1,100}設(shè)備型號(hào)

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type設(shè)備類型Enum否否0-直連設(shè)備；1-網(wǎng)關(guān)設(shè)備；2-網(wǎng)關(guān)

子設(shè)備。

protocolType協(xié)議類型Enum否否0-MQTT;1-LwM2M;2-HTTP;3：

其他

netType網(wǎng)絡(luò)類型Enum否否0-WIFI；1-2G；2-3G；3-4G；4-Cat1；

5-5G；6-NB-IoT；7-LoRa；8-其他

deviceMAC設(shè)備MAC地String否{1,50}設(shè)備MAC地址

址

deviceSerial設(shè)備序列String否{1,100}設(shè)備序列號(hào)

number號(hào)

version物模型版String否{1,100}物模型版本號(hào)

本號(hào)

firmware設(shè)備軟件String否{1,20}設(shè)備軟件版本號(hào)，不超過10個(gè)字符

版本

deviceCU通信單元String否{1,100}通信單元（模組）供應(yīng)商識(shí)別

（模組）供

應(yīng)商標(biāo)識(shí)

productClass產(chǎn)品類別String否{1,100}產(chǎn)品類別

6.3深度信息

6.3.1定義

深度信息指的是應(yīng)標(biāo)明當(dāng)前物模型所處的層級(jí)是否表示為原子性。原子性是可以鎖定和解鎖的，如果鎖

定，則在該層次該模型將不會(huì)再分解，反之，則可以繼續(xù)分解進(jìn)入新的層級(jí)。原子性的劃分原則為所述物件

或部件表現(xiàn)對外可觀的信息，而不需要了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理。例如交換機(jī)的物模型描述在網(wǎng)絡(luò)層級(jí)，

對外能力的描述，一般分為輸入輸出和交互時(shí)延即可，而無需知道交換采用何種交換結(jié)構(gòu)，使用何種交換芯

片。當(dāng)深入設(shè)備內(nèi)部處于交換原理層級(jí)時(shí)，需要扇入扇出，交換結(jié)構(gòu)等信息，而不需要知道采用何種緩存電

路。

6.3.2組成元素

數(shù)據(jù)加載時(shí)應(yīng)滿足深度信息量最小原則，即所有部件或者組件的信息加載只到鎖定的原子層級(jí)。如果需

要加載更多信息，需要先解鎖后操作。

6.4組件

6.4.1定義

組件是由若干個(gè)屬性、命令、事件組成的可復(fù)用的符合結(jié)構(gòu)。引用其他組件時(shí)，可直接作為物模型的一

部分，例如手機(jī)引用攝像頭作為組件，電腦引用硬盤作為組件。

組件不能被循環(huán)引用且不能獨(dú)立實(shí)例化。

6.4.2組成元素

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組件關(guān)系描述應(yīng)采用樹和圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示。

組件的依賴關(guān)系應(yīng)配合幾何結(jié)構(gòu)圖表示。一般通用幾何結(jié)構(gòu)圖包含多邊形、多面體，圓形，球體，錐形，

錐體。幾何結(jié)構(gòu)圖可以可視化呈現(xiàn)，也可以存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。跟位置，大小有關(guān)的宜提供具體的比例位置信

息。

6.5關(guān)系

6.5.1定義

關(guān)系描述與另外一個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備級(jí)對象之間的鏈接，例如表面組裝技術(shù)產(chǎn)線中上板機(jī)、印刷機(jī)、貼

片機(jī)、回流爐等設(shè)備之間關(guān)系。

6.5.2組成元素

關(guān)系的描述由以下元素組成。

表3關(guān)系組成元素

元素名稱類型是否必選約束/條件格式說明

該名稱只能包含字符az，

AZ，0/9和下劃線，且匹

關(guān)系的“編程”名最多50個(gè)

{name}string是配以下正則：

稱。字符

^[a/zA/Z](?:[a/zA/Z0/9_]*[a

/zA/Z0/9])?$

target關(guān)聯(lián)目標(biāo)物模型TMLID是/關(guān)聯(lián)目標(biāo)物模型ID

>1且>

maxMultiplic關(guān)系目標(biāo)物模型non/negative可添加的最大關(guān)系(目標(biāo)物

否minMultipl

ity的最大多重性integer模型)個(gè)數(shù)

icity

<

minMultiplici關(guān)系目標(biāo)物模型non/negative可添加的最小關(guān)系(目標(biāo)物

否maxMultipl

ty的最小多重性integer模型個(gè)數(shù)

icity)

最多100定義關(guān)系的擴(kuò)展屬性，一

properties屬性集合object否

個(gè)屬性般用于數(shù)據(jù)分析

標(biāo)識(shí)符校驗(yàn)正則：

最多100

@id標(biāo)識(shí)符TMLID否^TML:[a/zA/Z]+(\:[a/zA/Z]

個(gè)字符

+)*;[1/9]\d*$

默認(rèn)值為：

@type=“Relationship”

@type類型string否/用于指定行業(yè)擴(kuò)展組件：

@type=“ParentRelationship

”

"displayName":{

string或

顯示名稱最多50個(gè)"zh/Hans":"xxx",

displayNameMultiLangua否

國際化名稱字符"en":"xxx"

ge

}

"description":{

string或

最多200"zh/Hans":"xxx",

description國際化描述MultiLangua否

個(gè)字符"en":"xxx"

ge}

6.6命令

6.6.1定義

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命令描述可以在設(shè)備上執(zhí)行的功能或操作，例如將攝像頭旋轉(zhuǎn)180°、閘機(jī)同步用戶權(quán)限等。

6.6.2組成元素

命令的描述由以下元素組成。

表4命令組成元素

元素名稱類型是否必選約束/條件格式說明

該名稱只能包含字符az，AZ，

0/9和下劃線，且匹配以下正

命令的“編程”最多50個(gè)

{name}string是則：

名稱。字符

^[a/zA/Z](?:[a/zA/Z0/9_]*[a/zA

/Z0/9])?$

統(tǒng)一使用輸入?yún)?shù)與輸出參數(shù)必填其一

object基礎(chǔ)DataSchema：直接定義數(shù)據(jù)模

DataSchema

input輸入?yún)?shù)是數(shù)據(jù)模式表式

或string

達(dá)單個(gè)或多string:引用Schemas公共數(shù)據(jù)模

個(gè)參數(shù)式

統(tǒng)一使用輸入?yún)?shù)與輸出參數(shù)必填其一

object基礎(chǔ)DataSchema：直接定義數(shù)據(jù)模

DataSchema

output輸出參數(shù)是數(shù)據(jù)模式表式

或string

達(dá)單個(gè)或多string:引用Schemas公共數(shù)據(jù)模

個(gè)參數(shù)式

標(biāo)識(shí)符校驗(yàn)正則：

最多100個(gè)

@id標(biāo)識(shí)符TMLID否^TML:[a/zA/Z]+(\:[a/zA/Z]+)*;[

字符

1/9]\d*$

默認(rèn)值為：@type=“Command”

默認(rèn)可以不填。

@type類型string否/

用于指定行業(yè)擴(kuò)展命令：

@type=“OnOffCommand”

"displayName":{

string或

顯示名稱最多50個(gè)"zh/Hans":"xxx",

displayNameMultiLanguag否

國際化名稱字符"en":"xxx"

e

}

"description":{

string或

最多200個(gè)"zh/Hans":"xxx",

description國際化描述MultiLanguag否

字符"en":"xxx"

e}

6.7引用

6.7.1定義

通過引用其他物模型或者物模型的模塊，作為物模型的一部分，實(shí)現(xiàn)物模型間的邏輯關(guān)系描述。

6.7.2組成元素

引用的組成元素如表1所示。

表5引用組成元素

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元素名稱類型是否必選約束/條件格式說明

name引用名稱String是{1,50}引用的名稱

ref引用目標(biāo)String是{1,100}所引用的目標(biāo)模塊，模塊可

以是屬性，服務(wù)，事件，組

件等。

id標(biāo)識(shí)符String否{1,100}引用的標(biāo)識(shí)符

displayName顯示名稱String否{1,50}引用的顯示名稱

description描述String否{1,200}引用的描述

6.8事件

6.8.1定義

事件描述設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的事件，如告警信息、故障信息等。相比于屬性，事件是不能讀/寫的，是設(shè)備

達(dá)到某種條件下進(jìn)行主動(dòng)上報(bào)的數(shù)據(jù)。

6.8.2組成元素

事件的描述由以下元素組成。

表6事件組成元素

元素名稱類型是否必選約束/條件格式說明

該名稱只能包含字符az，

名稱。，和下劃線，且匹

最多50個(gè)字AZ0/9

{name}事件的“編程”名string是配以下正則：

符

稱。^[a/zA/Z](?:[a/zA/Z0/9_]*[

a/zA/Z0/9])?$

統(tǒng)一使用

DataSchema：直接定義數(shù)

object基礎(chǔ)數(shù)

DataSchema據(jù)格式

dataSchema事件內(nèi)容是據(jù)模式表達(dá)事

或stringstring:引用Schemas公共

件內(nèi)容數(shù)據(jù)模

數(shù)據(jù)格式

式

標(biāo)識(shí)符校驗(yàn)正則：

最多100個(gè)字

@id標(biāo)識(shí)符TMLID否^TML:[a/zA/Z]+(\:[a/zA/Z]

符

+)*;[1/9]\d*$

默認(rèn)值為：

@type=“Event”。

@type類型string否/默認(rèn)可以不填。

用于指定行業(yè)擴(kuò)展事件：

@type=“ErrorEvent”

"displayName":{

string或

顯示名稱最多50個(gè)字"zh/Hans":"xxx",

displayNameMultiLanguag否

國際化名稱符"en":"xxx"

e

}

"description":{

string或

最多200個(gè)字"zh/Hans":"xxx",

description國際化描述MultiLanguag否

符"en":"xxx"

e}

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6.9數(shù)據(jù)模式

6.9.1定義

數(shù)據(jù)模式用來描述數(shù)據(jù)的類型、取值范圍等約束性的屬性。物模型中的數(shù)據(jù)模式可用來對運(yùn)行時(shí)設(shè)備的

數(shù)據(jù)實(shí)例進(jìn)行語法校驗(yàn)。

6.9.2組成元素

數(shù)據(jù)模式的描述由以下元素組成。開發(fā)者在schems里面可以定義公共dataSchema，給予dataSchema一個(gè)

名稱。這樣Property、Command，Event等其他MetaModel可以直接重用，降低dataSchema建模復(fù)雜度。

表7數(shù)據(jù)模式組成元素

元素名稱類型是否必選約束/條件格式說明

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模/

@typeenum是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模式列表

式

編程名稱，僅在使用

DataSchema描述。該名稱只

能包含字符az，AZ，0/9和

名稱。數(shù)據(jù)或下劃線，并且必須與該正則

string最多50

{name}模式的“編MultiLangua否表達(dá)式匹配，僅在描述

個(gè)字符

程”名稱。geCommand(input、output)、

Event(data)、schemas的

DataSchema時(shí)候使用

name。

根據(jù)@type指定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

{extensions}擴(kuò)展項(xiàng)///模式，參考基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模式填

寫擴(kuò)展項(xiàng)

6.9.3通用數(shù)據(jù)模式

描述通用數(shù)據(jù)模式，包括boolean、date、dateTime、timestamp、double，duration、float、integer、

long、string、time、array、enum、object。每一個(gè)原子數(shù)據(jù)模式都有不同的擴(kuò)展項(xiàng)。

6.10規(guī)則

6.10.1定義

規(guī)則用來動(dòng)態(tài)計(jì)算物模型元素。

6.10.2組成元素

規(guī)則分為自身規(guī)則和父子規(guī)則，由輸入?yún)?shù)、表達(dá)式和輸出屬性組成。輸入?yún)?shù)對應(yīng)物模型屬性。屬性

運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)變更，會(huì)觸發(fā)規(guī)則更新輸出屬性。若輸出屬性是其他規(guī)則輸入屬性，會(huì)遞歸觸發(fā)規(guī)則執(zhí)行。實(shí)

現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部或者設(shè)備與設(shè)備之間物模型屬性在運(yùn)行時(shí)的聯(lián)動(dòng)。規(guī)則的組成元素可參考《物聯(lián)網(wǎng)面向數(shù)字孿生

的物模型總體技術(shù)要求》。

7物模型的繼承

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7.1定義

繼承是從已有的物模型中派生出來的新的物模型，新的物模型繼承已有物模型的屬性、命令和事件，并

能拓展新的能力。

限制：

a.所有物不允許循環(huán)繼承

b.允許繼承多個(gè)物

c.允許多級(jí)繼承物

d.物不允許重名屬性；例如菱形繼承中兩個(gè)父類也不允許有重名屬性

e.物不允許重名命令；

f.物不允許重名事件；

g.物不允許重名組件；

h.物不允許重名關(guān)系；

7.2組成元素

繼承的組成元素如表6.

表8繼承元素定義

元素名稱類型是否必選約束/條件格式說明

array[]繼承目標(biāo)array是/引用模板

8物模型描述語言

本文件推薦采用JSON/LD作為資源描述方式。JSON/LD文檔既是RDF文檔又是JSON文檔,被設(shè)計(jì)為可直接

用作JSON以及可用于資源描述框架RDF系統(tǒng)。RDF是一種廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)，用于以分布式、可擴(kuò)展的方式描述

資源?；贘SON/LD的TML模型可以轉(zhuǎn)為具有相同語義的RDF模型。

9工業(yè)典型對象物模型屬性定義

9.1工業(yè)交換機(jī)物模型屬性定義

下表定義了工業(yè)交換機(jī)在為工業(yè)場景提供網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)時(shí)應(yīng)該提供的服務(wù)質(zhì)量參數(shù)和組件特征描述，包

含名稱、數(shù)據(jù)模式、標(biāo)識(shí)、類型、顯示名稱、描述、可寫和單位。

表9工業(yè)交換機(jī)屬性定義

名稱數(shù)據(jù)模式標(biāo)識(shí)類型顯示名稱描述可寫單位

NameDataSchema@id@typedisplayNamedescriptionwritableunit

string空空，默認(rèn)描述交換機(jī)否/

編號(hào)值為number設(shè)備的出廠

Property編號(hào)

enum:空空，默認(rèn)描述交換機(jī)否/

a)0:管理型

管理類型值為managetype的管理類型

b)1:非管理型

Property

10

T/CCSAXXX—20XX

string空空，默認(rèn)描述交換機(jī)否/

網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)值為standard設(shè)備的遵循

Property的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)

string空空，默認(rèn)描述交換機(jī)是/

物理地址值為MAC的MAC地址

Property

enum:空空，默認(rèn)描述交換機(jī)是/

a)0:自適應(yīng)

工作模式值為的工作模式

b)1:100Mbpsworkmode

Property

c）2：1Gbps

enum:空空，默認(rèn)描述交換機(jī)是/

a)