5G+TSN聯(lián)合測試床：5G+Over+TSN前傳網(wǎng)絡(luò)發(fā)展及驗(yàn)證報(bào)告

5G+TSN聯(lián)合測試床：5GOverTSN前傳網(wǎng)絡(luò)發(fā)展及驗(yàn)證報(bào)告（2022年版）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟本報(bào)告所載的材料和信息，包括但不限于文本、圖片、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)、建議，不構(gòu)成法律建議，也不應(yīng)替代律師意見。本報(bào)告所有材料或內(nèi)容的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟所有（注明是引自其他方的內(nèi)容除外并受法律保護(hù)。如需轉(zhuǎn)載，需聯(lián)系本聯(lián)盟并獲得授權(quán)許可。未經(jīng)授權(quán)許可，任何人不得將報(bào)告的全部或部分內(nèi)容以發(fā)布、轉(zhuǎn)載、匯編、轉(zhuǎn)讓、出售等方式使用，不得將報(bào)告的全部或部分內(nèi)容通過網(wǎng)絡(luò)方式傳播，不得在任何公開場合使用報(bào)告內(nèi)相關(guān)描述及相關(guān)數(shù)據(jù)圖表。違反上述聲明者，本聯(lián)盟將追究其相關(guān)法律責(zé)任。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟聯(lián)系電話編寫說明隨著5G在千行百業(yè)的廣泛應(yīng)用，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)逐漸成為5G應(yīng)用的藍(lán)海市場。相較于消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)，終端之間交互需求增長，需要更為靈活開放的架構(gòu)，低時(shí)延高可靠的性能要求，因此確定性前傳網(wǎng)絡(luò)也將越來越受到關(guān)注，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）、FlexE、SDN技術(shù)在前傳網(wǎng)絡(luò)的融合應(yīng)用將為其在新的場景下適應(yīng)新的需求提供有力支撐。為了更好建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)生態(tài)，了解TSN應(yīng)用于移動(dòng)前傳網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前技術(shù)落地現(xiàn)狀水平，2020年起工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（AII）啟動(dòng)了5GTSN融合部署的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)研究工作，積極本次驗(yàn)證工作旨在針對基于分組傳送的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)用于部署5G前傳網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證這一技術(shù)方）：第一部分：背景說明 11.發(fā)展現(xiàn)狀 12.場景說明 23.關(guān)鍵技術(shù) 5第二部分：技術(shù)方案驗(yàn)證 91.5G業(yè)務(wù)質(zhì)量對比測試 92.前傳網(wǎng)絡(luò)能力測試 263.綜合承載方案驗(yàn)證 33附錄測試設(shè)備介紹 37 372.前傳設(shè)備 393.儀表 401第一部分：背景說明5G作為新一代移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，除了將為消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)帶來更好的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，還將為產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等）提供技術(shù)支撐。相比消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的傳輸對于網(wǎng)TSN技術(shù)在現(xiàn)有的以太網(wǎng)基礎(chǔ)上增加或者增強(qiáng)了時(shí)間同步，流5G與TSN的融合部署及應(yīng)用為進(jìn)一步滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新型應(yīng)用1.發(fā)展現(xiàn)狀概括來講，5G與TSN技術(shù)有兩個(gè)大的個(gè)方向，一是3GPPR16正式提出的，將5G系統(tǒng)實(shí)體化為一個(gè)TSN域內(nèi)部的網(wǎng)橋，來實(shí)現(xiàn)TSN網(wǎng)絡(luò)部署規(guī)模和范圍的擴(kuò)展，該方向在R17階段進(jìn)行了技術(shù)細(xì)QoS協(xié)同進(jìn)行了細(xì)化，為5GTSN端到端落地應(yīng)用向前推動(dòng)邁進(jìn)了一IEEE802.1CM被率先提出將TSN技術(shù)應(yīng)用于移動(dòng)前傳網(wǎng)絡(luò)作為TSN融合部署的主要場景，并逐步引起業(yè)內(nèi)關(guān)注。相較于消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)終端之間交互需求增長，網(wǎng)絡(luò)部署需要更為靈活開2放的架構(gòu)，低時(shí)延高可靠的性能要求，因此確定性前傳網(wǎng)絡(luò)也將越來越受到關(guān)注，TSN、FlexE、SDN技術(shù)在前傳網(wǎng)絡(luò)的融合應(yīng)用將為其在新的場景下適應(yīng)新的需求提供有力支撐。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)園區(qū)網(wǎng)動(dòng)、華為、上海諾基亞貝爾、新華三、英特爾、高通及艾靈網(wǎng)絡(luò)共聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求，從端到端系統(tǒng)、承載網(wǎng)及核心網(wǎng)多個(gè)維度開展5GTSN融合部署技術(shù)及方案研究及驗(yàn)證工作，2022年度重點(diǎn)對TSN2.場景說明3場景一：車間內(nèi)部終端與綜合接入點(diǎn)的MEC之間的業(yè)務(wù)通信，多為高確定性、高可靠性的生產(chǎn)控制類業(yè)務(wù)，此時(shí)前傳為主要承載圖15G用戶面及基帶模塊部署在綜合接入點(diǎn)場景場景二：不同車間內(nèi)終端之間的業(yè)務(wù)通信，如確定性、同步性要求高的生產(chǎn)協(xié)同類業(yè)務(wù)，此時(shí)前傳為主要承載網(wǎng)絡(luò)，傳輸范圍為圖25G用戶面及基帶模塊部署在綜合接入機(jī)房場景4場景三：園區(qū)內(nèi)公共服務(wù)設(shè)施或車間內(nèi)設(shè)備與園區(qū)綜合接入機(jī)房MEC之間的業(yè)務(wù)通信，多為實(shí)時(shí)性監(jiān)控業(yè)務(wù)，此時(shí)前傳為主要承載圖圖35G用戶面及基帶模塊部署于園區(qū)綜合機(jī)房場景場景四：園區(qū)內(nèi)個(gè)人終端或者園區(qū)物聯(lián)網(wǎng)終端經(jīng)園區(qū)核心機(jī)房5GC與園區(qū)云平臺(tái)通信，多為非實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，此時(shí)涉及前傳和回圖45G基帶模塊與用戶面設(shè)備分設(shè)場景綜上所述，場景一到場景三中前傳網(wǎng)絡(luò)都作為5G承載工業(yè)園區(qū)應(yīng)用的主要承載網(wǎng)絡(luò)，利用基于分組的以太網(wǎng)作為前傳網(wǎng)絡(luò)的承載5光纖直驅(qū)無源WDM半有源WDM有源WDM以太網(wǎng)點(diǎn)到點(diǎn)點(diǎn)到點(diǎn)鏈/環(huán)/點(diǎn)到點(diǎn)鏈/環(huán)/點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)/鏈/環(huán)/點(diǎn)到點(diǎn)6~121112/125G彩光25G彩光25G彩光以太接口無保護(hù)無保護(hù)1+1保護(hù)1+1保護(hù)手段豐富-<10km>10km>10km>10km方式可以極大增加網(wǎng)絡(luò)部署的靈活性，并可以作為數(shù)通網(wǎng)絡(luò)與原有園區(qū)網(wǎng)絡(luò)融合部署，疊加以TSN為代表的確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)降低網(wǎng)絡(luò)部署復(fù)雜度且滿足工業(yè)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)高質(zhì)量承載需求的綜合達(dá)3.關(guān)鍵技術(shù)3.1開放前傳接口移動(dòng)前傳網(wǎng)絡(luò)是指基帶單元和無線單元間的網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)前傳網(wǎng)絡(luò)是指基帶單元和無線單元間的網(wǎng)絡(luò)，4G時(shí)期及能力、低時(shí)延高可靠提出了更高要求，典型的可選前傳方案包括光纖直驅(qū)（單纖單向、單纖雙向）、WDM（無源、有源、半有源）、微波、以太組網(wǎng)等方式。表格1匯總了各類典型的部署方案在組網(wǎng)形表格1主流前傳方案對比表3GPP定義了AAU-DU底層分離（LLS）不同方式的協(xié)議棧功能劃6Option8。其中的Option7是物理層內(nèi)切分，又可細(xì)分為Option7-1,Option7-2和Option7-3等。不同的物理層切分方式對前傳接口帶寬有不同的要求，物理層切分越靠近MAC層對前傳接口帶寬圖5AAU-DU底層分離的切分選擇示意理功能重新分割等因素，前傳典型接口由4G基站基帶處理單元BBU和遠(yuǎn)端射頻單元RRU之間的10Gbit/s速率CPRI（通用公共無線接口）向25Gbit/s的eCPRI(演進(jìn)型CPRI)接口演進(jìn)，如圖6所示。CPRI協(xié)議基于Option8方式劃分，物理層功能全部位于DU，前傳接口帶寬要求高；eCPRI協(xié)議中在物理層內(nèi)部進(jìn)行劃分（Option7-），圖6CPRI和eCPRI切分方式的演進(jìn)趨勢73.2高精度時(shí)間同步時(shí)間同步是基站之間業(yè)務(wù)協(xié)同的基礎(chǔ)，也是時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)基站之間的時(shí)間同步技術(shù)主要采用直接外接時(shí)鐘的同步技術(shù)和基于網(wǎng)絡(luò)傳遞的同步技術(shù)兩大類，2G~4G階段主要以直接外接時(shí)鐘但是由于需要逐跳支持、雙向光纖等長等部署限制，也未在4G時(shí)代由于5GNR基本業(yè)務(wù)普遍采用TDD制式，即同頻點(diǎn)分時(shí)區(qū)分不同而時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)由于需要對流量按照時(shí)隙進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)度，網(wǎng)元之間前傳網(wǎng)絡(luò)以射頻單元AAU及基帶單元DU為邊緣節(jié)點(diǎn)，由于承載在5G網(wǎng)絡(luò)之上的TSN業(yè)務(wù)本身就要支持逐跳的高精度時(shí)間同步，因此可以考慮利用TSN的前傳系統(tǒng)為5G網(wǎng)絡(luò)提供時(shí)鐘同步傳遞能力。前傳組網(wǎng)的時(shí)間同步方案考慮時(shí)鐘源接入點(diǎn)及信號(hào)傳遞方向，主要有如下接或內(nèi)置的時(shí)鐘源處獲取同步信息，也可以從中傳或者8回傳網(wǎng)絡(luò)中獲取，通過前傳網(wǎng)絡(luò)向射頻模塊2)時(shí)鐘信號(hào)從前傳網(wǎng)絡(luò)橋設(shè)備接入產(chǎn)生，通過時(shí)間敏感網(wǎng)置或外接相應(yīng)的時(shí)鐘源，通過前傳網(wǎng)絡(luò)向基帶模塊輸出本次測試采用方案（1），具體而言，可以一個(gè)TSN域作為時(shí)鐘域，以DU直連BITS或者承接上游的IEEE1588v2時(shí)鐘信號(hào)（取決于上游網(wǎng)絡(luò)是否支持PTP利用TSN網(wǎng)絡(luò)逐跳向下傳遞同步時(shí)鐘信號(hào)，從3.3幀搶占技術(shù)相對于傳統(tǒng)前傳網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)對點(diǎn)連接，基于包轉(zhuǎn)發(fā)的前傳網(wǎng)絡(luò)可以提供多點(diǎn)對多點(diǎn)連接，同時(shí)前傳網(wǎng)絡(luò)對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r(shí)和丟包率有嚴(yán)格要求，AAU到DU之間的IQ數(shù)據(jù)端到端單向時(shí)延不能高于100μs，丟包率應(yīng)低于10?7；控制管理數(shù)據(jù)（C&M），丟包率應(yīng)低于10?6。在基于橋接技術(shù)的前傳網(wǎng)絡(luò)中，可將不同種類流量規(guī)劃到不同VLAN中或者相同VLAN的不同優(yōu)先級中，來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)（preemption）滿足高優(yōu)先級流量的時(shí)延和丟包要求。幀搶占是指在恢復(fù)可搶占幀的傳輸之前暫?？蓳屨紟膫鬏敚栽试S傳輸一個(gè)或多個(gè)快速幀。將數(shù)據(jù)流按照其實(shí)時(shí)性要求標(biāo)記為快速流量和可搶占流量，高優(yōu)先級實(shí)時(shí)流量可以打斷正在傳輸?shù)牡蛢?yōu)先級流量，而低優(yōu)先級流量則分片，待實(shí)時(shí)流量傳輸完成后進(jìn)行9重組。這樣既保證了高優(yōu)先隊(duì)列的實(shí)時(shí)性傳輸，也兼顧了低優(yōu)先隊(duì)圖7幀搶占機(jī)制原理示意圖第二部分：技術(shù)方案驗(yàn)證5G專網(wǎng)在工業(yè)園區(qū)的部署日益成為熱點(diǎn)，部署方案要兼顧工業(yè)應(yīng)用的對于確定性的要求以及網(wǎng)絡(luò)綜合承載的需要。目前IEEE802.1CM標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)對時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于前傳網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定，基礎(chǔ)理論基本成熟。鑒于上述前提，本次測試驗(yàn)證從基于以自身可提供的功能和性能能力，以及其部署于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)園區(qū)時(shí)，1.5G業(yè)務(wù)質(zhì)量對比測試1.1測試目的5G業(yè)務(wù)質(zhì)量對比測試主要通過黑盒方式驗(yàn)證基于以太網(wǎng)傳輸?shù)牡膶Ρ葴y試，驗(yàn)證基于以太網(wǎng)的開放前傳接口在中短距離傳輸鏈路測試內(nèi)容如表2所示，將從單用戶數(shù)據(jù)通信性能、多用戶數(shù)據(jù)通信性能和語音業(yè)務(wù)質(zhì)量三個(gè)方面對前傳網(wǎng)絡(luò)用以太網(wǎng)絡(luò)替換光纖直連的5G系統(tǒng)進(jìn)行端到端性能評估，來驗(yàn)證方案替換后對于原有表格25G業(yè)務(wù)質(zhì)量對比測試內(nèi)容序號(hào)測試內(nèi)容測試目的單用戶端到端性能測試5G系統(tǒng)基礎(chǔ)組網(wǎng)能力驗(yàn)證。多用戶端到端性能測試5G系統(tǒng)基礎(chǔ)功能驗(yàn)證用戶ViNR業(yè)務(wù)測試5G系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能驗(yàn)證測試拓?fù)淙鐖D9所示，前傳網(wǎng)絡(luò)由兩臺(tái)前傳交換機(jī)組成的以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，用戶側(cè)接口分別對接基站設(shè)備的射頻模塊和基帶模塊，BBU連接5G核心網(wǎng)，用戶流量由儀表從空口輸入射頻模塊圖85G業(yè)務(wù)質(zhì)量對比測試拓?fù)?.2單用戶端到端性能測試設(shè)備及光纖直連，單用戶流量配置如表3所示，單用戶業(yè)務(wù)測試分四種配置模型：上行112Mbit/s、上行80Mbit/s、下行760Mbit/s和504Mbit/s，對于光纖直連和用以太網(wǎng)交換機(jī)連接的前傳網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能對比測試，用以驗(yàn)證利用以太網(wǎng)交換機(jī)連接方式用作前傳網(wǎng)絡(luò)的可行性。每個(gè)配置模型分別對于光纖直連、以太網(wǎng)連接場吞吐量、業(yè)務(wù)質(zhì)量），每個(gè)樣本空間測量獲得20個(gè)數(shù)據(jù)，共40個(gè)樣本數(shù)據(jù)，并對樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，以保證測試數(shù)據(jù)的有效性，表格3單用戶端到端性能測試流量配置說明5G系統(tǒng)單用戶端到端上行時(shí)延測試結(jié)果如表格4所示，光纖與交換機(jī)兩種模式的最大和最小時(shí)延相同，使用TSN交換機(jī)連接的平均時(shí)延略大于光纖直連，如圖11所示，光纖直連表格4單用戶端到端上行時(shí)延測試結(jié)果(單位：μs)光纖直連時(shí)延TSN交換機(jī)連接時(shí)延最小時(shí)延平均時(shí)延最大時(shí)延最小時(shí)延平均時(shí)延最大時(shí)延130001310014000130001340014000圖圖9單用戶端到端上行時(shí)延測試對比統(tǒng)計(jì)結(jié)果表格5單用戶端到端下行時(shí)延測試結(jié)果(單位：μs)光纖直連時(shí)延TSN交換機(jī)連接時(shí)延圖10單用戶端到端下行時(shí)延對比測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果單用戶端到端上行吞吐量測試結(jié)果如表格6所示，本次測試兩軸為測試次數(shù)，縱軸為每次測試取得的吞吐量數(shù)據(jù)，由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可表格6單用戶端到端上行吞吐量測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果(單位：Mbit/s)光纖直連吞吐量TSN交換機(jī)連接吞吐量最小吞吐量平均吞吐量最大吞吐量最小吞吐量平均吞吐量最大吞吐量光纖直連吞吐量光纖直連吞吐量TSN交換機(jī)連接吞吐量最小吞吐量平均吞吐量最大吞吐量最小吞吐量平均吞吐量最大吞吐量圖圖11單用戶端到端上行吞吐量測試對比統(tǒng)計(jì)結(jié)果單用戶端到端下行吞吐量測試結(jié)果如表格7所示，光纖直連、橫軸為測試次數(shù)，縱軸為每次測試取得的吞吐量數(shù)據(jù)，由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，兩個(gè)場景吞吐量皆接近滿帶寬，光纖直連場景與交換機(jī)連接表格7單用戶端到端下行吞吐量測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果（單位：Mbit/s）圖12單用戶端到端下行吞吐量測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果上下行信號(hào)質(zhì)量測試結(jié)果如表格8、表格9所示，其中SNR為信噪比，是度量通信系統(tǒng)通信質(zhì)量可靠性的一個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)，信中代表無線信號(hào)強(qiáng)度的參數(shù),RSRQ表示LTE參考信號(hào)接收質(zhì)量，用光纖直連、以太網(wǎng)連接場景的SNR、RSRP、RSRQ值穩(wěn)定趨于不變，表格8單用戶上行信號(hào)質(zhì)量測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果測試光纖直連TSN交換機(jī)連接SNR/dBRSRP/dBmRSRQ/dBSNR/dBRSRP/dBmRSRQ/dB1min10min表格9單用戶下行信號(hào)質(zhì)量測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果測試光纖直連TSN交換機(jī)連接SNR/dBRSRP/dBmRSRQ/dBSNR/dBRSRP/dBmRSRQ/dB1min10min1.3多用戶端到端性能測試表格10多用戶測試流量配置說明UE-SIM模擬三用戶同時(shí)發(fā)包，三用戶上行發(fā)包速率分別為100Mbit/s和30Mbit/s,包每個(gè)配置模型分別對于光纖直連、每個(gè)配置模型分別對于光纖直連、以太網(wǎng)連接場景以10s、1min及10min為采集樣本空間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能測試（時(shí)延、吞吐量、業(yè)務(wù)質(zhì)量），光纖直連、以太網(wǎng)連接場景分別采集數(shù)據(jù)20個(gè)，共40個(gè)樣本數(shù)據(jù)，并對樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，以保證測試數(shù)據(jù)的有效3都為30Mbit/s，選取優(yōu)先級最高的用戶進(jìn)行結(jié)果統(tǒng)計(jì)，并對樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理得出圖14，由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，兩個(gè)場景最大以及最小時(shí)延相同，光纖直連場景與交換機(jī)連接場景時(shí)延分布分別集中在表格11多用戶端到端上時(shí)延測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果（單位：μs）光纖直連時(shí)延TSN交換機(jī)連接時(shí)延最小時(shí)延平均時(shí)延最大時(shí)延最小時(shí)延平均時(shí)延最大時(shí)延140001410015000140001440015000光纖直連時(shí)延光纖直連時(shí)延TSN交換機(jī)連接時(shí)延最小時(shí)延平均時(shí)延最大時(shí)延最小時(shí)延平均時(shí)延最大時(shí)延48504800圖圖13多用戶端到端上行時(shí)延對比測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果都為200Mbit/s，選取優(yōu)先級最高的用戶進(jìn)行結(jié)果統(tǒng)計(jì)，并對樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理得出圖15，由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，兩個(gè)場景最大以及最小時(shí)延雖不同，但差距不大，光纖直連場景與交換機(jī)連接場景時(shí)延分表格12多用戶端到端下行時(shí)延測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果(單位：μs)光纖直連吞吐量光纖直連吞吐量TSN交換機(jī)連接吞吐量最小吞吐量平均吞吐量最大吞吐量最小吞吐量平均吞吐量最大吞吐量29.9994圖圖14多用戶端到端下行時(shí)延對比測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果都為30Mbit/s，選取優(yōu)先級最高的用戶進(jìn)行結(jié)果統(tǒng)計(jì)，對樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理得出圖16，橫軸為測試次數(shù)，縱軸為每次測試取得的吞吐量數(shù)據(jù)，由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，兩個(gè)場景最大以及最小吞吐量皆接近滿帶寬，光纖直連場景與交換機(jī)連接場景在吞吐量數(shù)據(jù)方面沒有統(tǒng)表格13多用戶端到端上行吞吐量測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果(單位：Mbit/s)光纖直連吞吐量光纖直連吞吐量TSN交換機(jī)連接最小吞吐量平均吞吐量最大吞吐量最小吞吐量平均吞吐量最大吞吐量圖圖15多用戶端到端上行吞吐量對比測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果都為200Mbit/s，并對樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理得出圖17，橫軸為測試在圖片顯示中光纖曲線被交換機(jī)曲線覆蓋，由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，兩個(gè)場景最大以及最小吞吐量皆接近滿帶寬，光纖直連場景與交換機(jī)連表格14多用戶端到端下行吞吐量測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果(單位：Mbit/s)圖圖16多用戶端到端下行吞吐量對比測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表格15、表格16所示，兩個(gè)表格分別為上下行信號(hào)質(zhì)量測試結(jié)果，由統(tǒng)計(jì)表可以看出，隨著時(shí)間推移，光纖直連、以太網(wǎng)連表格15多用戶上行信號(hào)質(zhì)量測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果測試光纖直連TSN交換機(jī)連接SNR/dBRSRP/dBmRSRQ/dBSNR/dBRSRP/dBmRSRQ/dB1min10min表格16多用戶下行信號(hào)質(zhì)量測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果測試光纖直連TSN交換機(jī)連接SNR/dBRSRP/dBmRSRQ/dBSNR/dBRSRP/dBmRSRQ/dB1min10min置UE-SIM模擬兩用戶進(jìn)行通信，兩用戶上行發(fā)包速率為600Mbit/s,包長為不固定包,為UDP包，下行模擬發(fā)包接口場景與光纖直連流量配置相同，取主叫用戶數(shù)據(jù)進(jìn)可知，兩個(gè)場景最大以及最小時(shí)延雖不同，但差距不大，兩個(gè)場景1.4用戶ViNR業(yè)務(wù)質(zhì)量測試設(shè)備及光纖直連，ViNR業(yè)務(wù)配置如表格17所示，本次測試采用模擬兩個(gè)用戶進(jìn)行真實(shí)通話進(jìn)行測試，由于兩用戶類型相同，故本次表格表格17用戶ViNR業(yè)務(wù)質(zhì)量測試流量配置說明表格18ViNR業(yè)務(wù)端到端時(shí)延測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果（單位：μs）測試光纖直連TSN交換機(jī)連接最小時(shí)延平均時(shí)延最大時(shí)延最小時(shí)延平均時(shí)延最大時(shí)延2min30.69測試測試光纖直連TSN交換機(jī)連接最小抖動(dòng)平均抖動(dòng)最大抖動(dòng)最小抖動(dòng)平均抖動(dòng)最大抖動(dòng)2min圖圖17ViNR業(yè)務(wù)端到端時(shí)延對比測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表格19及圖19所示，由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，交換機(jī)接入最大最小以及平均抖動(dòng)方面均略大于光纖接入場景，差值在50ns-表格19ViNR業(yè)務(wù)端到端抖動(dòng)測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果(單位：ns)圖18ViNR業(yè)務(wù)端到端抖動(dòng)對比測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表格20及圖20所示，由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，交換機(jī)接入場景在最大最小以及上行吞吐量方面均略大于光纖接入場景，兩個(gè)場景在表格20ViNR業(yè)務(wù)端到端上行吞吐量測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果(單位：Mbit/s)測試光纖直連TSN交換機(jī)連接最小平均最大最小平均最大2min圖19ViNR業(yè)務(wù)端到端上行吞吐量對比測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表格21及圖21所示，由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，交換機(jī)接入場景在最大最小以及下行吞吐量方面均略大于光纖接入場景，兩個(gè)場景在表格21ViNR業(yè)務(wù)端到端下行吞吐量測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果(單位：Mbit/s)測試光纖直連TSN交換機(jī)連接最小平均最大最小平均最大2min圖20ViNR業(yè)務(wù)下行吞吐量對比測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表格22及圖22所示，表格中P-MOS(通信系統(tǒng)語音要指標(biāo)，0分代表最差的質(zhì)量，5分為最高分):交換機(jī)接入場景P-MOS值與光纖接入場景無區(qū)別，穩(wěn)定在4.448，由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，交表格22ViNR業(yè)務(wù)質(zhì)量P-MOS測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果光纖直連開放前傳接口第一次第二次第三次第四次第一次第二次第三次第四次2min圖21ViNR業(yè)務(wù)端到端P-MOS對比測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果抖動(dòng)、吞吐量、信號(hào)質(zhì)量以及特定業(yè)務(wù)質(zhì)量，可以看出，將采用以太組網(wǎng)方式作為前傳網(wǎng)絡(luò)承載方式，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境與光纖直連的方為以太網(wǎng)方式作為前傳組網(wǎng)的一種技術(shù)選型方案提供了一定的數(shù)據(jù)2.前傳網(wǎng)絡(luò)能力測試2.1測試目的本部分測試重點(diǎn)針對前傳網(wǎng)絡(luò)本身的功能性能進(jìn)行測試，關(guān)注對前傳網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行包圍測試，以獲得前傳組網(wǎng)的性能測試數(shù)據(jù)，驗(yàn)證端到端轉(zhuǎn)發(fā)性能指標(biāo)。另一方面利用同步性能測試儀表對前傳網(wǎng)絡(luò)表格23前傳網(wǎng)絡(luò)能力測試內(nèi)容序號(hào)測試內(nèi)容測試目的前傳仿真組網(wǎng)測試5G系統(tǒng)基礎(chǔ)組網(wǎng)能力驗(yàn)證。前傳時(shí)鐘同步性能測試5G系統(tǒng)基礎(chǔ)功能驗(yàn)證2.2前傳仿真組網(wǎng)性能測試TSN的前傳交換機(jī)組成，用戶側(cè)通過連接測試儀表，儀表兩個(gè)端口分別模擬射頻模塊和基帶模塊，仿真eCPRI接口的用戶面、C&M面圖22前傳仿真組網(wǎng)性能測試拓?fù)淞髁颗渲萌绫?4所示，前傳仿真組網(wǎng)性能測試分兩種配置模型：64模型：64Byte或1500Byte，對于以太網(wǎng)交換機(jī)連接的模擬前傳網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能測試，每個(gè)配置模型對于光纖直連、以太網(wǎng)連接場景以10s、1min及10min為采集樣本（時(shí)延、吞吐量、業(yè)務(wù)質(zhì)量），每個(gè)樣本空間測量獲得10個(gè)數(shù)據(jù)，共20個(gè)樣本數(shù)據(jù)（以下統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖中，橫坐標(biāo)表示測試時(shí)間，縱坐標(biāo)為每次測試時(shí)間中取得的對應(yīng)數(shù)據(jù)）并對樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，以保證測試數(shù)據(jù)的有效性，確保驗(yàn)證可以真實(shí)反映對表格24前傳仿真組網(wǎng)性能測試流量配置說明儀表兩個(gè)端口分別模擬RU、DU進(jìn)行通信，前傳交換機(jī)分別接入儀表的兩個(gè)端口，儀表模擬用戶進(jìn)行發(fā)報(bào)文為64Byte時(shí)，前傳網(wǎng)絡(luò)的上行最大時(shí)延為1759ns，隨著報(bào)文字節(jié)變大，當(dāng)報(bào)文字節(jié)為1500Byte時(shí)，最大時(shí)延為1935ns，如圖24所示，隨著時(shí)間增加，兩個(gè)字節(jié)的流量傳輸?shù)那皞骶W(wǎng)絡(luò)的時(shí)延變表格25前傳網(wǎng)絡(luò)上行時(shí)延測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果（單位：ns）包長(Byte)最小平均最大1659171517591500189119151935圖圖23前傳網(wǎng)絡(luò)上行時(shí)延測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖前傳仿真組網(wǎng)測試上行抖動(dòng)的測試數(shù)據(jù)如表格26所示，在字節(jié)變大，當(dāng)報(bào)文字節(jié)為1500Byte時(shí)，最大抖動(dòng)為355ns，在表格26前傳網(wǎng)絡(luò)上行抖動(dòng)測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果（單位:ns）包長(Byte)最小平均最大327371.54201500237297355圖24前傳網(wǎng)絡(luò)上行抖動(dòng)測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖最大時(shí)延為1889ns，如圖26所示，隨著時(shí)間增加，前傳網(wǎng)表格27前傳網(wǎng)絡(luò)下行時(shí)延測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果(單位：ns)包長(Byte)最小時(shí)延平均時(shí)延最大時(shí)延1612167917191500184518691889圖圖25前傳網(wǎng)絡(luò)下行時(shí)延測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖如表格28所示，在報(bào)文為64Byte時(shí)，前傳網(wǎng)絡(luò)的下行最大抖抖動(dòng)為335ns，在報(bào)文傳輸過程中，1500Byte報(bào)文傳輸較穩(wěn)定。表格28前傳網(wǎng)絡(luò)下行抖動(dòng)測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果(單位：ns)包長(Byte)最小抖動(dòng)平均抖動(dòng)最大抖動(dòng)3103744751500240297335圖26前傳網(wǎng)絡(luò)下行抖動(dòng)測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖2.3前傳時(shí)間同步性能測試載，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)自身也需要時(shí)間同步來保證精確流量調(diào)度。因此時(shí)間同步的方案至關(guān)重要，其性能測試也是本次驗(yàn)證的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)本部分測試通過專業(yè)時(shí)間同步測試儀表對于兩臺(tái)TSN交換機(jī)組網(wǎng)的前傳承載網(wǎng)進(jìn)行時(shí)間同步精度測量，TSN前傳時(shí)間同步性能測試拓?fù)淙鐖D28，同步性能測試儀表主時(shí)鐘端可獲取被測設(shè)備發(fā)送的PTP協(xié)議報(bào)文，報(bào)文交互正常，符合預(yù)期組網(wǎng)的時(shí)間誤差指標(biāo)，需要注意的是，除了實(shí)際的時(shí)間誤差測試指標(biāo)，0.1Hz濾波以后的時(shí)鐘從前一個(gè)時(shí)鐘接收時(shí)間，并消除輸入的高頻噪聲（即充當(dāng)?shù)屯V波器），并向下游繼續(xù)發(fā)出時(shí)間信號(hào)。因此，就沿時(shí)鐘鏈傳遞的噪聲量而言，低頻噪聲會(huì)沿時(shí)鐘鏈累積。高頻噪聲被鏈中的每個(gè)時(shí)鐘因此這里系統(tǒng)設(shè)定一個(gè)0.1Hz的一階低通濾波器，以用來濾掉最后一次時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送時(shí)產(chǎn)生的高頻噪聲，來更精確的顯示時(shí)鐘在鏈路圖27前傳時(shí)鐘同步性能測試拓?fù)錅y試指標(biāo)：2WayTimeErrort1+t4）/2時(shí)間誤差T1）；如表格29所示，本次測試使用Paragon-X儀表進(jìn)行測試，儀表兩端口與前傳交換機(jī)相連，儀表一端口作為Master，另一端口作為Slave，與Master端口相連的前傳交換機(jī)端口為Slave,另一端口為Master傳遞時(shí)鐘到Slave進(jìn)行同步，儀表采用協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為ITU-TG.8275.1,測試模式為邊界時(shí)鐘，測試時(shí)長6h,分大值)經(jīng)過時(shí)間推移，時(shí)鐘誤差變化不大，為0.528ns,經(jīng)過表格29網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘誤差性能測試結(jié)果（單位：ns）長2WayTimeError2WayTimeError（0.1Hz低通濾波）最大值最小值平均值最大值最小值平均值30min0.5270.5080.5190.20.0510.1560min0.5280.5060.5180.1930.0510.1456h0.5280.5060.5180.1920.0510.145本部分測試主要以TSN交換機(jī)組網(wǎng)的前傳網(wǎng)絡(luò)能力作為測試對象，分別測試時(shí)網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)（時(shí)延、抖動(dòng)、吞吐量）及時(shí)間同步性能。通過對測試數(shù)據(jù)的分析可以看出兩跳交換機(jī)組成的前傳網(wǎng)絡(luò)端到端單向時(shí)延小于2μs，抖動(dòng)低于500ns，時(shí)間同步精度可達(dá)ns級別，在實(shí)驗(yàn)室場景下可以證明，利用TSN交換機(jī)組網(wǎng)的前傳網(wǎng)絡(luò)3.綜合承載方案驗(yàn)證工業(yè)園區(qū)作為推進(jìn)我國改革開放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要載體，一直被視為經(jīng)濟(jì)建設(shè)的主戰(zhàn)場。工業(yè)企業(yè)數(shù)字化正在從園區(qū)動(dòng)下，正在承擔(dān)OT網(wǎng)絡(luò)及IT網(wǎng)絡(luò)融合，綜合承載方案驗(yàn)證主要驗(yàn)證基于TSN的前傳方案在部署于園區(qū)網(wǎng)圖28綜合承載方案驗(yàn)證連接圖測試內(nèi)容如表30所示，驗(yàn)證視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)、工業(yè)控制業(yè)務(wù)兩種典型工業(yè)園區(qū)業(yè)務(wù)的承載質(zhì)量，分別代表大帶寬實(shí)時(shí)上行流量以及表格30綜合承載方案驗(yàn)證測試內(nèi)容序號(hào)測試內(nèi)容測試目的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)承載測試測試本方案視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)承載質(zhì)量工業(yè)控制業(yè)務(wù)承載測試測試本方案工業(yè)控制業(yè)務(wù)承載質(zhì)量多業(yè)務(wù)混合承載測試測試本方案5G前傳、視頻監(jiān)控、工業(yè)控制業(yè)務(wù)承載質(zhì)量以視頻監(jiān)控為代表的輔助生產(chǎn)類業(yè)務(wù)，主要性能指標(biāo)受帶寬（高清8M/路）及時(shí)延影響（20-100ms）。本次測試選取實(shí)驗(yàn)室視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為應(yīng)用系統(tǒng)，攝像頭與監(jiān)控平臺(tái)之間通過前傳交換機(jī)設(shè)備承載，通過驗(yàn)證可以證實(shí)通過前傳網(wǎng)絡(luò)承載的高清視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)圖圖29視頻監(jiān)控畫面控制系統(tǒng)的同步信號(hào)通常用于電機(jī)的協(xié)同，往往對時(shí)間同步精度（亞μs級）、時(shí)延（百μs