時間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN產(chǎn)業(yè)白皮書

1、時間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)產(chǎn)業(yè)白皮書目 錄 HYPERLINK l _bookmark0 一、背景介紹 HYPERLINK l _bookmark0 1 HYPERLINK l _bookmark1 （一）工業(yè)網(wǎng)絡(luò)演進概述 HYPERLINK l _bookmark1 1 HYPERLINK l _bookmark2 （二）時間敏感網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀 HYPERLINK l _bookmark2 4 HYPERLINK l _bookmark3 技術(shù)現(xiàn)狀4 HYPERLINK l _bookmark4 產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀6 HYPERLINK l _bookmark5 （三）時間敏感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢 HYPERLIN

2、K l _bookmark5 11 HYPERLINK l _bookmark6 互聯(lián)互通11 HYPERLINK l _bookmark7 全業(yè)務(wù)高質(zhì)量承載12 HYPERLINK l _bookmark8 智慧運維12 HYPERLINK l _bookmark9 （四）時間敏感網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)驅(qū)動力 HYPERLINK l _bookmark9 13 HYPERLINK l _bookmark10 二、技術(shù)體系 HYPERLINK l _bookmark10 15 HYPERLINK l _bookmark11 （一）標準體系 HYPERLINK l _bookmark11 15 HYPERLI

3、NK l _bookmark12 （二）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) HYPERLINK l _bookmark12 19 HYPERLINK l _bookmark13 在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的位置19 HYPERLINK l _bookmark14 時間敏感網(wǎng)絡(luò)部署架構(gòu)20 HYPERLINK l _bookmark15 （三）時間敏感網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵特性 HYPERLINK l _bookmark15 22 HYPERLINK l _bookmark16 時間同步22 HYPERLINK l _bookmark17 流量調(diào)度22 HYPERLINK l _bookmark18 網(wǎng)絡(luò)管理23 HYPERLINK l _b

4、ookmark19 三、與其他新技術(shù)的融合創(chuàng)新 HYPERLINK l _bookmark19 26 HYPERLINK l _bookmark20 （一）TSN+OPC UA HYPERLINK l _bookmark20 26 HYPERLINK l _bookmark21 （二）TSN+邊緣計算 HYPERLINK l _bookmark21 29 HYPERLINK l _bookmark22 （三）TSN+5G HYPERLINK l _bookmark22 31 HYPERLINK l _bookmark23 四、應(yīng)用場景 HYPERLINK l _bookmark23 35 HY

5、PERLINK l _bookmark24 （一）TSN 在制造業(yè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用 HYPERLINK l _bookmark24 35 HYPERLINK l _bookmark25 （二）TSN 在車載以太網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用 HYPERLINK l _bookmark25 37 HYPERLINK l _bookmark26 五、發(fā)展趨勢展望 HYPERLINK l _bookmark26 38 HYPERLINK l _bookmark27 （一）供給側(cè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢 HYPERLINK l _bookmark27 38 HYPERLINK l _bookmark28 （二）需求側(cè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

6、HYPERLINK l _bookmark28 39 HYPERLINK l _bookmark29 （三）商業(yè)模式分析 HYPERLINK l _bookmark29 40時間敏感網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)白皮書 PAGE 15一、背景介紹（一）工業(yè)網(wǎng)絡(luò)演進概述工業(yè)網(wǎng)絡(luò)基于工業(yè)控制系統(tǒng)發(fā)展而來，20世紀90年代興起現(xiàn)場總線技術(shù)，通過標準化的通信接口解決了工業(yè)控制系統(tǒng)內(nèi)部執(zhí)行器、傳感器以及變送器等設(shè)備的互聯(lián)問題，實現(xiàn)了各類工業(yè)數(shù)據(jù)信號的共總線傳輸。然而隨著工業(yè)應(yīng)用對于承載需求的進一步提升，現(xiàn)場總線低速率，兼容性差、系統(tǒng)彼此間互聯(lián)互通互操作性差的問題逐漸凸顯，具有更高傳輸效率、更大帶寬、更好兼容性的基于以太網(wǎng)的工

7、業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生，為進一步實現(xiàn)系統(tǒng)間的互通提供了基礎(chǔ)。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)遵從TCP/IP框架，具有接口簡單、協(xié)議開放、可靠性高、傳輸速率快、互通便捷等突出優(yōu)勢，進入21世紀以來逐步成為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)，并基于以太網(wǎng)架構(gòu)建立完整的通信技術(shù)服務(wù)模型，構(gòu)建工業(yè)應(yīng)用層協(xié)議。工業(yè)總線和工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷推進各領(lǐng)域工業(yè)企業(yè)信息化建設(shè)進程，但值得注意的是由于各領(lǐng)域僅關(guān)注解決自身生產(chǎn)問題（如過程控制、運動控制、車載網(wǎng)絡(luò)等），各類工業(yè)總線和工業(yè)以太網(wǎng)往往誕生于不同領(lǐng)域，并往往按照特定領(lǐng)域的適應(yīng)性來制定相關(guān)標準，因此就形成了以IEC 61158為代表的工業(yè)總線系列標準和以IEC 61784-2為代表的工業(yè)以太網(wǎng)

8、系列標準。每一個工業(yè)以太協(xié)議背后基本都有一個工業(yè)集成商巨頭在主導著該協(xié)議的生態(tài)圈構(gòu)建，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與協(xié)議綁定，各公司基于各自協(xié)議對工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)進行持續(xù)優(yōu)化升級，但彼此之間相對封閉，互不兼容。如表1所示：表 1 目前主流以太協(xié)議協(xié)議名稱運作組織代表廠家EtherNet/IPODVA羅克韋爾自動化公司（美國）PROFINETPROFIBUS 國際組織（PROFIBUS International，PI）西門子Modbus-TCP HYPERLINK /link?url=YXYa8o8VVvBobTRzu7sLe_sq1hFrBc79htrKj0FewrTEjjYgDAoEq5AmgjipH8JIfTd

9、L2qn6TvSD7DPZfEylnJQfP0eSOMPzrFV_rFVotoy Modbus-IDA施耐德EthernetPWOERLINKEthernet POWERLINK 標 準 組 織 （Ethernet POWERLINKStandardization Group，簡稱EPSG）ABBEtherCATEtherCAT 協(xié)會德國倍福（Beckhoff）公司CC-LINKCC-Link 協(xié)會日本三菱隨著工業(yè)企業(yè)數(shù)字化、信息化、智能化進程不斷升級，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)逐步發(fā)展為由工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)兩個層次組成，前者主要負責工業(yè)控制系統(tǒng)內(nèi)部以及系統(tǒng)之間的互聯(lián)互 通，承載工業(yè)控制信號及系統(tǒng)相關(guān)的

10、監(jiān)控、診斷、管理、操作等相關(guān)業(yè)務(wù)；后者主要支撐原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信息應(yīng)用于業(yè)務(wù)系統(tǒng)或?qū)崿F(xiàn)控制反饋的數(shù)據(jù)互通。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的誕生是為了滿足產(chǎn)業(yè)界通過智能化、精細化管理提升生產(chǎn)效率、降低運營成本的訴求，作為一個完整的通信信息系統(tǒng)，對于承載相關(guān)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的互操作性、兼容性以及傳輸質(zhì)量有更高要求。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)需要具備在全生產(chǎn)系統(tǒng)，乃至全產(chǎn)業(yè)鏈范 圍實現(xiàn)人、機、物全要素的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，以及設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)、管理、銷售、辦公全環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)互通的能力。隨著工業(yè)企業(yè)數(shù) 字化及信息化的進一步深化升級，工業(yè)領(lǐng)域相關(guān)控制及信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)類型不斷增加、復雜性不斷提升，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)也呈現(xiàn)融合趨勢，具備支持多業(yè)務(wù)、多協(xié)

11、議、多廠商設(shè)備和數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通、共網(wǎng)承載以及高質(zhì)量傳輸能力已經(jīng)成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必然的演進方向。時間敏感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用以太網(wǎng)物理接口承接工業(yè)內(nèi)有線連接， 基于通用標準構(gòu)建工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層傳輸；作為底層的通 用架構(gòu)，為實現(xiàn)傳統(tǒng) OT 與 IT 網(wǎng)絡(luò)的融合提供了技術(shù)基礎(chǔ)，不僅并為打破以封閉協(xié)議為維度由某一廠商主導的產(chǎn)業(yè)模式提供 可能，提高了工業(yè)設(shè)備的連接性和通用性，并且為包括大數(shù)據(jù) 分析以及智能的、連接的系統(tǒng)和機器在內(nèi)的新的業(yè)務(wù)提供了更 快的發(fā)展路徑，使得工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)變得更為 開放和富有活力。（二）時間敏感網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀技術(shù)現(xiàn)狀時間敏感網(wǎng)絡(luò)（ TSN ） 技術(shù)相應(yīng)基礎(chǔ)共性標準主要

12、由IEEE802.1 TSN 工作組研究制定。圖 1 時間敏感網(wǎng)絡(luò)標準關(guān)鍵路標2006 年， IEEE802.1 工作組成立 AVB （ Audio Video Bridging）音頻視頻橋接任務(wù)組，并在隨后的幾年里成功解決了音頻視頻網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)實時同步傳輸?shù)膯栴}。有效地解決了數(shù)據(jù)在以太網(wǎng)傳輸中的時序性、低延時和流量整形問題。來自工業(yè)部門的一些參與者立刻看到了其保證帶寬和有界延遲的潛在能力。2012 年，AVB 任務(wù)組在其章程中擴大了時間確定性以太網(wǎng)的應(yīng)用需求和適用范圍，覆蓋音頻視頻以外的更多領(lǐng)域：工業(yè)、汽車、制造、運輸和過程控制，以及航空航天、移動通信網(wǎng)絡(luò) 等，并成立了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實時性工作組

13、，稱為 IEEE802.1 TSN。2015 年，Interworking TG 與TSN TG 合并成為新的TSN 任務(wù)組。IEEE802.1 TSN 任務(wù)組關(guān)注具體技術(shù)及其算法。近年來，隨著時間敏感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在各個應(yīng)用領(lǐng)域受到更為廣泛和高度的關(guān)注，IEEE 也針對該項技術(shù)在垂直行業(yè)的應(yīng)用開展了研究和標準的研制，并有多個工作組同步開展工作，包括已經(jīng)完成的 802.1CM 項目定義了 TSN 應(yīng)用于移動前傳網(wǎng)絡(luò)的標準；2017 年由 IEC 和 IEEE 聯(lián)合立項了 P60802 工作組，目標是定義 TSN 應(yīng)用于工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)的方案類標準；2019 年新立項的IEEE 802.1DF 工作組，

14、目標是定義 TSN 應(yīng)用于服務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)的方案類標準；2019 年新立項的 IEEE 802.1DG 工作組，目標是定義TSN 應(yīng)用于車載網(wǎng)絡(luò)的方案類標準等。2017 年起，IEC 開始投入時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究，IEC SC65C / MT9 與IEEE802 成立 60802 工作組，開始制定用于工業(yè)自動化的時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSNIA）行規(guī)國際標準。2019 年開始，IECEE（IEC System of Conformity Assessment Schemes for Electrotechnical Equipment and Components） 工作組致力于

15、進行時間敏感網(wǎng)絡(luò)一致性測試服務(wù)（TSN Conformance Test Service），目前主要包括進行一致性測試過程的定義（包括： 與其他組織的連接和協(xié)作），測試實驗室認定結(jié)果的定義（例如：確認測試在不同的測試實驗室使用不同的硬件/軟件生成相同并 且可重復的結(jié)果）以及測試計劃的創(chuàng)建等工作。成立于 1986 年的 Internet 工程任務(wù)組（IETF Internet Engineering Task Force），是推動 Internet 標準規(guī)范制定的最主要的國際標準化協(xié)會組織。2015 年IETF 成立了確定性網(wǎng)絡(luò)（Detnet）工作組，與負責第 2 層操作的 IEEE802.1

16、時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）工作組合作，為第 2 層和第 3 層定義通用架構(gòu)，致力于在第 2 層橋接段和第 3 層路由段上建立確定性數(shù)據(jù)路徑。這些路徑可以提供延遲、丟包和數(shù)據(jù)包延遲變化（抖動）以及 高可靠性的界限。可以認為 DetNet 是廣義的時間敏感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。目前 IETFDetNet 工作組已經(jīng)完成整體架構(gòu)、數(shù)據(jù)平面說明、數(shù)據(jù)流信息模型以及 YANG 模型等交付成果。產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀近年來，時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）技術(shù)作為新一代以太網(wǎng)技術(shù)， 因其符合標準的以太網(wǎng)架構(gòu)，具有精準的流量調(diào)度能力，可以 保證多種業(yè)務(wù)流量的共網(wǎng)高質(zhì)量傳輸，兼具技術(shù)及成本優(yōu)勢， 得以在音視頻傳輸、工業(yè)、移動承載、車載網(wǎng)絡(luò)等多個領(lǐng)域

17、成 為網(wǎng)絡(luò)承載技術(shù)的重要演進方向之一，從而得到產(chǎn)業(yè)界的廣泛 關(guān)注。時間敏感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基于 IEEE802.1 協(xié)議實現(xiàn)，推動供應(yīng)商開發(fā)遵從時間敏感網(wǎng)絡(luò)標準的產(chǎn)品，可按需為需求側(cè)提供更為靈活、可靠的時間敏感網(wǎng)絡(luò)解決方案。這意味著產(chǎn)業(yè)界各類企業(yè)或機構(gòu)有機會參與到相關(guān)技術(shù)研究中，基于統(tǒng)一標準的進行技術(shù)實施，并提供更為廣泛的產(chǎn)品來支持時間敏感網(wǎng)絡(luò)，從而建立起時間敏感網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)生態(tài)。目前，時間敏感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成為包括芯片廠商、通信設(shè)備廠商、自動化廠商、相關(guān)行業(yè)組織以及各類研究機構(gòu)在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈各個組成環(huán)節(jié)關(guān)注的熱點。如圖 2 所示：圖 2 時間敏感網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀示意行業(yè)組織方面： 除了工業(yè)以太網(wǎng)相關(guān)協(xié)會組織（

18、如EtherCAT、CC_Link、Profinet 等），都開始致力于開展描述現(xiàn)有工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與時間敏感網(wǎng)絡(luò)融合部署的模型的研究工作；產(chǎn)業(yè)內(nèi)眾多獨立第三方組織也開始積極組織參與時間敏感網(wǎng)絡(luò)標準的測試床建設(shè)、產(chǎn)品測試認證以及方案孵化推廣等各項工作。AVNU 組織為 TSN 網(wǎng)元提供時間精確性和低延遲特性提供認證服務(wù)，以保證其合規(guī)性和互操作性要求。該項工作目前已經(jīng)完成了運營理念的論證，并已經(jīng)在2017 年開始了設(shè)備的相關(guān)認證工作；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC）整合了相關(guān)組織和技術(shù)資源，為組織成員提供測試平臺并致力推進 TSN 標準在各垂直行業(yè)的應(yīng)用；LNI4.0 也以每季度一次的頻度定期組織進行 TSN

19、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的對接實驗；為了推進 OPC-UA 與 TSN 的發(fā)展，由 B&R 和 TTTech 公司于2016 年組織以多家公司自發(fā)聯(lián)合形成了“ 塑造者”陣營（Shaper Group）。2018 年，Rockwell 自動化加入該集團，帶來了其在北美市場的影響力。Shapers 積極推動形成以O(shè)PC UA 和 TSN 為基礎(chǔ)，開發(fā)“傳感器，執(zhí)行器，控制器和云之間的開放，統(tǒng)一，基于標準的IIoT 通信解決方案，滿足工業(yè)自動化的所有要求”。自動化廠商方面：2016-2017 年，TSN 應(yīng)用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的核心功能逐步完善。隨后，多家自動化廠商宣布了對 OPC- UA 與 TSN 的支持，并加入

20、相關(guān)國際組織，包括 ABB、貝加萊、Bosch Rexroth、GE、NI 等。自 2017 年下半年起，截止到 2019 年連續(xù)三屆的德國紐倫堡工業(yè)自動化展覽會（SPSIPCDrive） 和漢諾威工業(yè)博覽會上，相關(guān)廠商開始就其產(chǎn)品在 TSN 技術(shù)上的進展發(fā)表聲明，或直接演示測試床并發(fā)布 TSN 相關(guān)產(chǎn)品和解決方案。2017 年以德國倍福為代表的 EtherCAT 組織發(fā)表了關(guān)于 TSN 技術(shù)的白皮書，2017 年 11 月Beckhoff 發(fā)布了其首款TSN 橋接通訊模塊EK1000；2017 年 5 月 NI 發(fā)布了多款集成 TSN 技術(shù)的控制器，如：CompactDAQ、CompactR

21、IO 等；2017 年以西門子為代表的 PI 組織宣布將會在新的ProfiNet 協(xié)議中使用TSN 技術(shù)，2018 年 12 月，西門子正式宣布支持 OPC-UA 和TSN 這對組合，TSN 與西門子的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議 Profinet 在數(shù)據(jù)鏈路層進行集成，并發(fā)布了第一批 TSN 技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品，包括具有TSN 功能的網(wǎng)絡(luò)組件、通信處理器、軟件和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。并計劃在 2019 年中發(fā)布該協(xié)議或相關(guān)產(chǎn)品。SERCOS 則在 SPSIPCDrive 上展示了由 TSN 交換機橋接組成的Rexroth 運動控制系統(tǒng)；以三菱為代表的CC-Link IE 在2019 年漢諾威展上演示了CC-Link I

22、E over TSN 的方案，其中使用了支持 TSN 功能的CC-Link IE 的Controller 和 IO。羅 克 韋 爾 最 新 加 入 其 中 ， 計 劃 將 工 業(yè) 以 太 網(wǎng) 協(xié) 議EtherNet/IP 與 TSN 在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的第二層進行集成。通信設(shè)備廠商方面：2017 年起包括華為、思科、MOXA、新華三在內(nèi)的多家通信設(shè)備廠商已經(jīng)研發(fā)出或正在研發(fā)時間敏感網(wǎng)絡(luò)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括交換機、網(wǎng)關(guān)以及通訊模塊，相關(guān)進展包括：華為在 2018、2019 年漢諾威展上展示了 OPC-UA TSN 測試床，并在其中提供了 TSN 交換機。思科在 2018、2019 年漢諾威展上展示了 TS

23、N 測試床以及支持 TSN的IE 4000 系列交換機。Moxa 在 2018 年的德國 SPS中展示了 TSN測試床，同年的 IIC聯(lián)合測試床中展示Moxa TSN 交換機。新華三在 2019 年 4 月“領(lǐng)航者峰會”發(fā)布了 TSN 交換機產(chǎn)品， 計劃在 2020 年完成 TSN 交換機產(chǎn)品專業(yè)機構(gòu)評測并實現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)。芯片廠商方面：作為產(chǎn)業(yè)上游的芯片廠商對于時間敏感網(wǎng)絡(luò)芯片的研發(fā)進展也不容小覷，支持時間敏感網(wǎng)絡(luò)的通信芯片不斷面世：BROADCOM 已發(fā)布 BCM53570、BCM53112、BCM53162 等不同規(guī)格的用于交換機的 TSN 芯片，以及用于工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的 BCM53154

24、TSN 芯片。MARVELL 已發(fā)布 88E6390X、88Q5050 用于交換機的 TSN 芯片，其中后者主要對標車載網(wǎng)絡(luò)場景。NXP 已發(fā)布 SJA1105、SJA1105TEL TSN 芯片，主要用于車載網(wǎng)關(guān)、車載ECU。恩智浦的LS1021A 時間敏感網(wǎng)絡(luò) TSN 平臺、ADI 正在研發(fā)的千兆 TSN 芯片也將于近期發(fā)布，目標定位海量的TSN 網(wǎng)橋轉(zhuǎn)換模塊市場。fido5000 實時以太網(wǎng)多協(xié)議芯片、德州儀器（TI）推出的多協(xié)議千兆位時間敏感網(wǎng)絡(luò)處理器系列產(chǎn)品此外，SoCe、Xilinx 等公司也已公開宣稱可以提供 TSN 相關(guān)的芯片IP core。（三）時間敏感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢互聯(lián)互通標

25、準的以太網(wǎng)具有開放性好、互操作性好的技術(shù)優(yōu)勢，但盡力而為的調(diào)度方式導致網(wǎng)絡(luò)性能往往能不能滿足工業(yè)業(yè)務(wù)的承載要求，存在確定性方面的問題；而工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通常通過對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進行專門定制化開發(fā)來解決確定性問題，但協(xié)議之間通常彼此封閉，且往往需要專用硬件的支持，造成了不同協(xié)議無法互通、只能專網(wǎng)專用、可擴展性差、成本高等問題，增加了網(wǎng)絡(luò)部署的復雜性。如圖 3 所示：圖 3 傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)的比較時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）技術(shù)遵循標準的以太網(wǎng)協(xié)議體系，天然具有更好的互聯(lián)互通優(yōu)勢，可以在提供確定性時延、帶寬保證等能力的同時，實現(xiàn)標準的、開放的二層轉(zhuǎn)發(fā)，提升了互操作性，同時降低了成本?？梢哉舷嗷ジ綦x的工業(yè)控制

26、網(wǎng)絡(luò)為原有的分層的工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)向融合的扁平化的架構(gòu)演進提供了技術(shù)支撐。全業(yè)務(wù)高質(zhì)量承載工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，工業(yè)數(shù)據(jù)作為核心要素的流傳范圍不再局限于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，需要進一步向工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)傳遞， 此外工業(yè)數(shù)據(jù)的類型也呈現(xiàn)多樣化趨勢，逐步演變?yōu)榘ㄒ曨l數(shù)據(jù)、海量運維數(shù)據(jù)、遠程控制信號在內(nèi)的多種業(yè)務(wù)類型。需要網(wǎng)絡(luò)支持不同類型的業(yè)務(wù)流在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)混合承載。時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）技術(shù)體系中提出了包括時間片調(diào)度、搶占、流監(jiān)控及過濾等一系列流量調(diào)度特性，支撐二層網(wǎng)絡(luò)為數(shù)據(jù)面不同等級的業(yè)務(wù)流提供差異化承載服務(wù)，進而使能各類工業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在工業(yè)設(shè)備到工業(yè)云之間的傳輸和流轉(zhuǎn)的能力。智慧運維時間敏感網(wǎng)

27、絡(luò)（TSN）技術(shù)的互操作架構(gòu)遵循 SDN 體系架構(gòu)， 可以基于 SDN 架構(gòu)實現(xiàn)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的靈活配置、監(jiān)控、管理及按需調(diào)優(yōu)，以達到網(wǎng)絡(luò)智慧運維的目標。TSN 系列標準中已經(jīng)定義或正在新定義或改進的控制面相關(guān)的協(xié)議，將會大大增強二 層網(wǎng)絡(luò)的配置、動態(tài)配置與管理的能力，為整個工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的靈 活性配置提供了支撐。（四）時間敏感網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)驅(qū)動力在工業(yè)領(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)角色主要可以分為三大類：工業(yè)廠商（operator）、設(shè)備制造商（vendor）、集成商（integrator）。工業(yè)廠商為了制造某個產(chǎn)品，需要建工廠、運營工廠，這個過程中需要從設(shè)備制造商那里采購各種工業(yè)設(shè)備，再在集成商的幫助下完成生產(chǎn)線及經(jīng)營管理系

28、統(tǒng)的搭建。這三類產(chǎn)業(yè)角色都有推動TSN 進入工業(yè)網(wǎng)絡(luò)進行應(yīng)用的訴求。工業(yè)廠商作為需求側(cè)期望通過對工廠的網(wǎng)絡(luò)化升級改造，提升工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)效率，并兼顧成本因素。因此其對于網(wǎng)絡(luò)的主要訴求主要三點：第一是要滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代智能生產(chǎn)、智能管理及智能 運營等各類業(yè)務(wù)流量的高質(zhì)量共網(wǎng)傳輸需求，保證產(chǎn)線之間、 產(chǎn)線與管理系統(tǒng)、管理系統(tǒng)與運營系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)的可靠流轉(zhuǎn)， 為工業(yè)企業(yè)從數(shù)字化到信息化邁向智能化提供網(wǎng)絡(luò)保證。時間 敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）技術(shù)的主要優(yōu)勢就是通過時間同步和精準調(diào)度 在滿足各類業(yè)務(wù)流量各自網(wǎng)絡(luò)KPI（帶寬、時延、抖動、丟包） 要求前提下，實現(xiàn)共網(wǎng)共路傳輸。第二是要滿足開放兼容的技術(shù)特點，之前

29、的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié) 議相對封閉，而工業(yè)企業(yè)在若干年的生產(chǎn)經(jīng)營過程中，難免會 出現(xiàn)不同時期采購的工業(yè)設(shè)備之間的通信協(xié)議無法兼容的問題， 無法滿足存量設(shè)備之間，新設(shè)備與存量設(shè)備之間的信息互通及 功能協(xié)同的需求，而時間敏感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（TSN）依托標準以太網(wǎng) 體系架構(gòu)，具備兼容和開放的技術(shù)屬性。第三是降低工業(yè)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)部署成本，隨著工業(yè)企業(yè)數(shù)字化、信息化、智能化的不斷升級，海量設(shè)備聯(lián)網(wǎng)成為基本要求，之 前各家工業(yè)以太網(wǎng)生態(tài)圈相對封閉，導致部署成本昂貴。而時 間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）技術(shù)的出現(xiàn)將從技術(shù)上打破這種封閉，進而 引導市場在開放的技術(shù)架構(gòu)上進行競爭，逐步降低工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的 部署及運維成本。設(shè)備制造商作為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)

30、相關(guān)設(shè)備的供應(yīng)側(cè)，重點關(guān)注通過新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的需求場景中的落地，保持技術(shù)的先進性和產(chǎn)品的競爭力。時間敏感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（TSN）是一種新的技術(shù)架構(gòu)，無論是在轉(zhuǎn)發(fā)層面還是在管理層面的技術(shù)都融合了最新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)思想，具有可演進、可拓展的體系架構(gòu)。工業(yè)集成商作為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)解決方案提供方，重點關(guān)注產(chǎn)業(yè)技術(shù)生態(tài)的構(gòu)建以及基于解決方案對于先進方案的融合應(yīng)用。時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）技術(shù)特點決定了其與 OPC UA、邊緣計算以及 5G 等先進技術(shù)相互融合，彼此支撐將形成更為強大的方案體系，助力形成網(wǎng)絡(luò)對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的強力支撐作用。時間敏感網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)白皮書 PAGE 17二、技術(shù)體系（一）標準體系時間敏感網(wǎng)絡(luò)

31、主要在時間同步、流量調(diào)度以及互操作三個方面對以太網(wǎng)技術(shù)協(xié)議進行了優(yōu)化升級，包括利用 gPTP 技術(shù)提升時間同步機制的性能，利用時間分片、搶占、流過濾等技術(shù)擴展流量調(diào)度手段，以及利用路徑控制、冗余備份以及 YANG 模型等技術(shù)增強網(wǎng)絡(luò)的互操作功能。目前標準的制定主要集中在基于標準以太網(wǎng)的基礎(chǔ)共性標準以及結(jié)合應(yīng)用場景的技術(shù)細化和升級兩個方面：基礎(chǔ)共性標準：時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）技術(shù)為以太網(wǎng)協(xié)議的MAC 層提供了一套通用的時間敏感機制，在確保以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊的時間確定性的同時，為不同協(xié)議網(wǎng)絡(luò)之間的互操作提供了可能。IEEE 802.1 TSN 工作組目前已經(jīng)完成基礎(chǔ)共性協(xié)議的制定和發(fā)布，主要特性集中在

32、時間同步、流量調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)管理以及安全可靠三大類，表 2 IEEE 802.1 AVB/TSN Task Group 部分已發(fā)布標準列表特性標準編號標題狀態(tài)時間同步 HYPERLINK /findstds/standard/802.1AS-2011.html IEEEStd 802.1AS-2011Timing and Synchronization時間敏感應(yīng)用的時間同步2017 年 6 月 12日發(fā)布流量調(diào)度IEEEStd 802.1Qbu-2016Frame Preemption.幀搶占2016 年 8 月 30日發(fā)布IEEEStd 802.1Qbv-2015EnhancementsforS

33、cheduled Traffic.調(diào)度流量的增強功能2016 年 3 月 18日發(fā)布IEEEStd 802.1Qca-2015Path Control and Reservation2016 年 3 月 11路徑控制和預留日發(fā)布IEEEStd 802.1Qch-2017Cyclic Queuing and Forwarding周期隊列及轉(zhuǎn)發(fā)2017 年 6 月 28日發(fā)布 HYPERLINK /findstds/standard/802.1Qci-2017.html IEEEStd 802.1Qci-2017Per-Stream Filtering and Policing.流量過濾及監(jiān)管20

34、17 年 9 月 28日發(fā)布互操作及安全可靠 HYPERLINK /standard/802_1Qcc-2018.html IEEEStd 802.1Qcc-2018StreamReservationProtocol（SRP）Enhancementsand Performance Improvements帶寬預留2017 年 10 月 31日發(fā)布 HYPERLINK /standard/802_1Qcp-2018.html IEEEStd 802.1Qcp-2018YANG Data Model.數(shù)據(jù)模型2018 年 9 月 14日 發(fā)布IEEEStd 802.1CB-2017Seamless

35、 Redundancy無縫冗余2017 年 9 月 28日發(fā)布 HYPERLINK /findstds/standard/802.1AS-2011.html IEEEStd 802.1AB-2016:Station and Media Access Control Connectivity Discovery (specifies the Link Layer Discovery Protocol (LLDP)路徑發(fā)現(xiàn)2016 年 3 月 11日發(fā)布 HYPERLINK https:/1./tsn/802-1ax-2014/ IEEEStd802.1AX- HYPERLINK https:/1

36、./tsn/802-1ax-2014/ 2014:Link Aggregation鏈路聚合2014 年 12 月24 日發(fā)布技術(shù)升級：在基礎(chǔ)共性標準逐步成熟的情況下，相關(guān)標準組織都積極也開始積極推進時間敏感網(wǎng)絡(luò)在相關(guān)垂直領(lǐng)域的研究，并貼合實際應(yīng)用場景進行技術(shù)細化及升級。目前 IEEE802.1 一方面聚焦時間敏感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景的研究項目在工業(yè)控制、車載以太網(wǎng)、移動前傳網(wǎng)絡(luò)、運營商骨干網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域成立時間敏感網(wǎng)絡(luò)研究小組， 如下表所示表 3 IEEE 802.1 TSN Task Group 部分垂直行業(yè)標準列表編號名稱 HYPERLINK /findstds/standard/802.1BA-20

37、11.html IEEE Std 802.1BA-2011:音視頻橋接系統(tǒng)Audio Video Bridging (AVB) Systems HYPERLINK /standard/802_1CM-2018.html IEEEStd 802.1CM-2018時間敏感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于移動前傳網(wǎng)絡(luò)Time-Sensitive Networking for Fronthaul HYPERLINK https:/1./iec-ieee-60802/ IEC/IEEE 60802工業(yè)自動化領(lǐng)域時間敏感網(wǎng)絡(luò)概述Automation TSN Profile for Industrial HYPERLINK ht

38、tps:/1./tsn/802-1df/ P802.1DF服務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域時間敏感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)TSN Profile for Service Provider Networks HYPERLINK https:/1./tsn/802-1dg/ P802.1DG車載時間敏感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)TSNProfileforAutomotiveIn-VehicleEthernet Communications另一方面針對時間敏感網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)共性特性進行細化升級， 并標準進行增補或者修訂,目前在研的項目包括：表 4 IEEE 802.1 正在進行的研究項目 HYPERLINK /1/pages/802.1AS-rev.h

39、tml P802.1AS-Rev HYPERLINK /1/pages/802.1AS-rev.html Timing and Synchronization for Time-Sensitive HYPERLINK /1/pages/802.1AS-rev.html Applications修訂（Revision） HYPERLINK https:/1./tsn/802-1ax-rev/ P802.1AX-Rev HYPERLINK https:/1./tsn/802-1ax-rev/ Link Aggregation Revision修訂（Revision） HYPERLINK https

40、:/1./tsn/802-1qcj/ P802.1Qcj HYPERLINK https:/1./tsn/802-1qcj/ Automatic Attachment to Provider Backbone HYPERLINK https:/1./tsn/802-1qcj/ Bridging (PBB) services完善(amendment IEEE802.1Q) HYPERLINK https:/1./tsn/802-1qcr/ P802.1Qcr HYPERLINK https:/1./tsn/802-1qcr/ Bridges and Bridged Networks Amendm

41、ent: HYPERLINK https:/1./tsn/802-1qcr/ Asynchronous Traffic Shaping完善(amendment IEEE802.1Q) HYPERLINK https:/1./tsn/802-1qcw/ P802.1Qcw HYPERLINK https:/1./tsn/802-1qcw/ YANG Data Models for Scheduled Traffic, Frame HYPERLINK https:/1./tsn/802-1qcw/ Preemption, and Per-Stream Filtering and Policing完

42、善(amendment IEEE802.1Q) HYPERLINK https:/1./tsn/802-1qcx/ P802.1Qcx HYPERLINK https:/1./tsn/802-1qcx/ YANG Data Model for Connectivity Fault HYPERLINK https:/1./tsn/802-1qcx/ Management完善(amendment IEEE802.1Q) HYPERLINK https:/1./tsn/802-1qcz/ P802.1Qcz HYPERLINK https:/1./tsn/802-1qcz/ Congestion I

43、solation完善(amendment IEEE802.1Q) HYPERLINK https:/1./tsn/802-1qdd/ P802.1Qdd HYPERLINK https:/1./tsn/802-1qdd/ Resource Allocation Protocol完善(amendment IEEE802.1Q) HYPERLINK https:/1./tsn/802-1qdj/ P802.1Qdj HYPERLINK https:/1./tsn/802-1qdj/ Configuration Enhancements for TSN完善(amendment IEEE802.1Q)

44、 HYPERLINK https:/1./tsn/802-1abcu/ P802.1ABcu HYPERLINK https:/1./tsn/802-1abcu/ LLDP YANG Data Model完善(amendment IEEE802.1AB) HYPERLINK https:/1./tsn/802-1abdh/ P802.1Abdh HYPERLINK https:/1./tsn/802-1abdh/ Support for Multiframe Protocol Data Units完善(amendment IEEE802.1AB) HYPERLINK https:/1./tsn

45、/802-1cs/ P802.1CSLink-local Registration Protocol新增 HYPERLINK https:/1./tsn/802-1cq/ P802.1CQ HYPERLINK https:/1./tsn/802-1cq/ Multicast and Local Address Assignment新增 HYPERLINK https:/1./tsn/802-1dc/ P802.1DC HYPERLINK https:/1./tsn/802-1dc/ Quality of Service Provision by Network Systems新增同時，IETF

46、 的 Detnet 工作組與 IEEE802.1 時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）任務(wù)組開展合作，將時間敏感網(wǎng)絡(luò)特性向網(wǎng)絡(luò)層擴展， 為第 2 層和第 3 層定義通用的時間敏感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。相比 IEEE802.1時間敏感網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)白皮書 PAGE 42TSN 任務(wù)組關(guān)注具體技術(shù)及其算法，IETF 更關(guān)注 DetNet 的整體架構(gòu)、數(shù)據(jù)平面規(guī)范、數(shù)據(jù)流量信息模型、YANG 模型。Detnet 工作組已經(jīng)發(fā)布和在研的標準項目如下表：表 5 IETF 已經(jīng)發(fā)布的 DetNet 相關(guān)標準標準編號標題狀態(tài)RFC 8557Deterministic Networking Problem Statement2019 年 5

47、 月發(fā)布 HYPERLINK /doc/rfc8578/ RFC 8578Deterministic Networking Use Cases2019 年 5 月發(fā)布RFC 8655Deterministic Networking Architecture2019 年 10 月發(fā)布 HYPERLINK /doc/draft-ietf-detnet-bounded-latency/ draft-ietf-detnet-bounded- HYPERLINK /doc/draft-ietf-detnet-bounded-latency/ latency-01DetNet Bounded Latenc

48、y草案 HYPERLINK /doc/draft-ietf-detnet-data-plane-framework/ draft-ietf-detnet-data- HYPERLINK /doc/draft-ietf-detnet-data-plane-framework/ plane-framework-03DetNet Flow Information Model草案 HYPERLINK /doc/draft-ietf-detnet-ip/ draft-ietf-detnet-ip-04DetNet Data Plane: IP草案 HYPERLINK /doc/draft-ietf-de

49、tnet-mpls/ draft-ietf-detnet-mpls-04DetNet Data Plane: MPLS草案 HYPERLINK /doc/draft-ietf-detnet-ip-over-mpls/ draft-ietf-detnet-ip-over- HYPERLINK /doc/draft-ietf-detnet-ip-over-mpls/ mpls-04DetNet Data Plane: IP over MPLS草案 HYPERLINK /doc/draft-ietf-detnet-mpls-over-udp-ip/ draft-ietf-detnet-mpls- H

50、YPERLINK /doc/draft-ietf-detnet-mpls-over-udp-ip/ over-udp-ip-04DetNet Data Plane: MPLS over UDP/IP草案 HYPERLINK /doc/draft-ietf-detnet-ip-over-tsn/ draft-ietf-detnet-ip-over- HYPERLINK /doc/draft-ietf-detnet-ip-over-tsn/ tsn-01DetNet Data Plane: IP over IEEE 802.1 TimeSensitive Networking (TSN)草案 HY

51、PERLINK /doc/draft-ietf-detnet-mpls-over-tsn/ draft-ietf-detnet-mpls- HYPERLINK /doc/draft-ietf-detnet-mpls-over-tsn/ over-tsn-01DetNet Data Plane: MPLS over IEEE 802.1Time Sensitive Networking (TSN)草案 HYPERLINK /doc/draft-ietf-detnet-tsn-vpn-over-mpls/ draft-ietf-detnet-tsn-vpn- HYPERLINK /doc/draf

52、t-ietf-detnet-tsn-vpn-over-mpls/ over-mpls-01DetNet Data Plane: IEEE 802.1 Time SensitiveNetworking over MPLS草案 HYPERLINK /doc/draft-ietf-detnet-security/ draft-ietf-detnet-security- HYPERLINK /doc/draft-ietf-detnet-security/ 06Deterministic Networking (DetNet) SecurityConsiderations草案 HYPERLINK /do

53、c/draft-ietf-detnet-yang/ draft-ietf-detnet-yang-04DeterministicNetworking(DetNet)Configuration YANG Model草案（二）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的位置圖 4 時間敏感網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中位置示意當前，工業(yè)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是分層實現(xiàn)的，對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景下的設(shè)備互聯(lián)和數(shù)據(jù)互通需求滿足度不高。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)需要同時具備實現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)中各業(yè)務(wù)單元的互通和打通從現(xiàn)場控制到云端的數(shù)據(jù)通路的能力。如果將傳統(tǒng)意義上的二層 TSN 網(wǎng)絡(luò)和三層 Detnet 網(wǎng)絡(luò)看作是廣義的時間敏感網(wǎng)絡(luò)，那么其在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)

54、用范圍，主要可以包括圖中所示的 7 個位置：將 TSN 網(wǎng)絡(luò)部署于控制器到現(xiàn)場設(shè)備之間，實現(xiàn)控制信號的高質(zhì)量確定性時延傳輸；將 TSN 網(wǎng)絡(luò)部署于控制器之間，實現(xiàn)協(xié)同信號的高精度同步傳輸；將 TSN 網(wǎng)絡(luò)部署于控制器與監(jiān)控設(shè)備（SCADA）或者 HMI之間，實現(xiàn)維護數(shù)據(jù)的高質(zhì)量傳輸；將TSN 網(wǎng)絡(luò)部署于IT 網(wǎng)絡(luò)與OT 網(wǎng)絡(luò)之間，助力實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)向信息系統(tǒng)的上傳以及控制管理信息向生產(chǎn)設(shè)備的下發(fā)；將 TSN 網(wǎng)絡(luò)部署于移動前傳網(wǎng)絡(luò)，為射頻單元（RRU）與基帶處理單元（BBU）之間的確定性傳輸提供網(wǎng)絡(luò)支撐，將 Detnet 網(wǎng)絡(luò)部署于 IT 網(wǎng)絡(luò)與云平臺之間，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部IT 網(wǎng)絡(luò)與私有云平臺業(yè)務(wù)

55、的確定性時延承載；將 Detnet 網(wǎng)絡(luò)部署于企業(yè)外網(wǎng)中，在企業(yè)分支之間，企業(yè)與數(shù)據(jù)中心，工業(yè)企業(yè)與上下游企業(yè)之間建立全業(yè)務(wù)共網(wǎng)承載的管道，實現(xiàn)按業(yè)務(wù)要求調(diào)配網(wǎng)絡(luò)資源?？梢钥闯?，將時間敏感網(wǎng)絡(luò)可以做為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通的核心，連接存量的傳統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)線、接入采集海量工業(yè)數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)、支撐高精度、遠程控制的信號承載，實現(xiàn)各類型工業(yè)業(yè)務(wù)的共網(wǎng)絡(luò)承載，并按需保證傳輸質(zhì)量。時間敏感網(wǎng)絡(luò)部署架構(gòu)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中，業(yè)務(wù)流量模型相比傳統(tǒng)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的流量更為復雜，即從單一的產(chǎn)線內(nèi)部的控制流量，轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)線內(nèi)部、產(chǎn)線之間、控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)之間的多種業(yè)務(wù)流量類型并存，滿足向智能化演進的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的功能架構(gòu)呼之欲

56、出。時間敏感網(wǎng)絡(luò)的功能架構(gòu)應(yīng)該遵循 SDN 技術(shù)思路，并遵照當前的協(xié)議要求（IEEEstd802.1Qcc），包含控制管理單元（CNC、 CUC），傳輸單元（網(wǎng)關(guān)、交換機），應(yīng)用單元（工業(yè)端設(shè)備、基 站等）三種功能單元。圖 5 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)管理單元中 CUC 負責用戶對網(wǎng)絡(luò)需求的翻譯及網(wǎng)絡(luò)信息和設(shè)備配置的域間協(xié)同，CNC 在同一個時間敏感網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)，負責實現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控管理、網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)現(xiàn)、流量監(jiān)控及調(diào)優(yōu)，業(yè)務(wù)建模及調(diào)度模型下發(fā)等功能。傳輸單元除了支持時間敏感網(wǎng)絡(luò)相關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)特性，還支持相關(guān)在線測量協(xié)議，實時將相關(guān)狀態(tài)上送給管理單元，以便實現(xiàn)實時的全網(wǎng)監(jiān)控，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求和狀態(tài)，動態(tài)調(diào)整相關(guān)配置。

57、應(yīng)用單元則需要具備接入時間敏感網(wǎng)絡(luò)的能力，支持在線測量及運行維護相關(guān)協(xié)議，以實現(xiàn)全網(wǎng)拓撲發(fā)現(xiàn)、狀態(tài)監(jiān)測以及網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)調(diào)優(yōu)。（三）時間敏感網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵特性時間同步時間同步特性是時間敏感網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)特性，不僅因為其是眾多工業(yè)應(yīng)用的自然需求，還因為時間敏感網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的流量調(diào)度特性需要依賴貫穿整個以太網(wǎng)的時間同步來保證性能；時間同步的誤差可能帶來流量調(diào)度效果劣化甚至失效。時間敏感網(wǎng)絡(luò)推薦采用IEEE 802.1as 定義的gPTP 機制實現(xiàn)時間敏感網(wǎng)絡(luò)的時間同步，相比IEEE 1588v2 定義的PTP 協(xié)議， gPTP 具有更快度的啟動能力，可以在幾秒鐘內(nèi)鎖定并進行精準時間，同時由于實現(xiàn)了同步機制的簡化和優(yōu)化

58、，并可以利用含有低成本晶振的網(wǎng)卡實現(xiàn)。gPTP 系統(tǒng)使用邏輯同步(頻率對齊) 技術(shù)，而非其他 PTP 系統(tǒng)中的物理同步技術(shù)，同時結(jié)合通道和設(shè)備延遲的實時測量技術(shù)，實現(xiàn)時間敏感網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的時間對齊(同步)。流量調(diào)度時間敏感網(wǎng)絡(luò)在做數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時，針對不同優(yōu)先級的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)應(yīng)用隊列調(diào)度進行承載質(zhì)量差異化保證，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景下需要對各類工業(yè)應(yīng)用涉及的業(yè)務(wù)流特性進行定義建模，作為制定調(diào)度機制與優(yōu)先級的依據(jù)。目前，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的流量類型眾多，并沒有統(tǒng)一的分類方法。圖 6 為一種分類方法的示例：圖 6 工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)中的典型流量以同步實時流（Isochronous real-time traffic）為例，

59、 此類流量常用于運動控制（Motion control），對時延的要求最 高。其特點包括：周期性發(fā)包，一般其周期小于 2ms；每周期內(nèi)發(fā)送的數(shù)據(jù)長度相對穩(wěn)定，一般不超過 100Bytes；端到端傳輸具有 deadline 要求，即數(shù)據(jù)需要在一個特定的絕對時間之前抵達對端?？傮w上，時間敏感網(wǎng)絡(luò)的流量調(diào)度可分為兩大類方案： 一是基于時隙化調(diào)度的方案，一是基于 QoS 的調(diào)度方案。前者需要全網(wǎng)進行時間同步。TSN 的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)可以為時間敏感的業(yè)務(wù)流的傳輸提供有界時延，亦即時延上界。網(wǎng)絡(luò)管理IEEE802.1Qcc 中定義的時間敏感網(wǎng)絡(luò)的配置模型分為全集中式配置模型、混合式配置模型以及全分布式配置模

60、型三種：全集中式配置模型使用集中式網(wǎng)絡(luò)配置控制器（ CNC，Centralized Network Configuration controller）與集中式用戶配置控制器 （ CUC ， CentralizedUserConfigurationcontroller）?；旌鲜脚渲媚Ｐ褪褂眉惺骄W(wǎng)絡(luò)配置控制器（ CNC ， Centralized Network Configuration controller）與分布式用戶配置控制器 （ CUC ， Centralized User Configurationcontroller）。全分布式配置模型使用分布式網(wǎng)絡(luò)配置控制器（ CNC，Centr