AII-TSN时间敏感网络解决方案 -TSN 解决方案白皮书

——PAGE11——4——4—TSN解决方案白皮书一、TSN发展现状（一）TSN技术发展现状SN状TN（I的SN，基以术确务决最点通精间确时数的从工领。如下图所示，TN协议族包含定时与同步、时延控制、可靠性、资。类别协议定时与同步IEEE802.1AS，IEEE802.1AS-REV时延控制IEEE802.1Qav，IEEE802.1Qbv，IEEE802.1Qbu,IEEE802.1Qch，IEEE802.1Qcr可靠性IEEE802.1CB，IEEE802.1Qca，IEEE802.1Qci资源管理IEEE802.1Qat，IEEE802.1Qcc，IEEE802.1Qcp应用行规IEEE802.1BA，IEEE802.1CM，IEC/IEEEP60802,IEEEP802.1DF，IEEEP802.1DG，IEEEP802.1DP图1 TSN协议族分类情况①步TN采用IE8.S和IE8.SEV实现时间同步。IE01S在IE88的基础上对其进行了删减调整，形成了更具针对性的时间同步机制。IE8.S又被称为gP广义时钟同步协议，在MC，——PAGE3———PAGE10—传个点最大7的境够时步在1s。②制TN不仅要保证时间敏感数据流的可靠到达，同时也要保证这些数据流有界的确定性的时延传输。TN时延控制通过流量整形机制实现，量过先量定输保宽输间保业可时定量及议：IE8.av：一种基于信用的整形器，可以实现毫秒级的时延；IE8.bv：基于队列的时间感知整形器实现类似时间触发的；IE8.ch：一种循环队列转发的整形机制，旨在构建具有固；IE8.bu：帧抢占功能可以进一步减小关键流量的时延，配合TS和CF；IE8.cr：TN交换机和端系统的异步整形机制，避免了同。③性数输性高用高的传制便应对rge节点失效、线路断路和外部攻击等带来的各种问题，来确TN：IE8.B通冗消及网中冗链进行；IE8.ca：提供显式转发路径控制所需要的协议，如预定义保、留据、步制控数；IE8.ci：SN协议簇中的SP协议类似于防火墙的机制。工换口过束管的将隔。④理在TN网络中，每一种实时应用都有特定的网络性能需求。使能SN网络的某个特性是对可用的网络资源进行配置和管理的过程，该操允一中配列TN协合配路径。⑤规除了TN功能相关的标准外，TN任务组还定义了SN在不同场景的应用规范，包括IE8.A音视频桥接网络、IE8.M移动前传网络、I/EE602工业自动化、IE8.G车载网络和EEP2DSEA65航空航天等，其中前两个应用规范已正式。2.TN状年来TN术主中制、度以其技。N构IE8.cc协议定义了TN控制平面的架构模型，包括全分布/等3。分架型有的制终过预协携需逐输沿交预。交机本资息以视资，全布模适于用IE01v制音系，支持。分布式用户/集中式网络模型为分布式的用户管理和集中式的网络制，通过NI向TN络需网过式控制器(C)，实现所有交换机的集中管控，并基于全局网络视图计算最。集模现户和制集架增了集中式用户配置(C)单元对用户终端进行集中管理，能够发现终端节点、检索终端功能和用户需求。此模式下所有的用户需求均在CC与NCCC，过UI给CCC回C，由CC。究IE8.bv标准中定义了时间感知整形器，旨在优化以太网帧传级时感规间通的算在换口每帧输时证帧出上输会突时范每能，。前的算要：性、式、满。N与CG合TN仅提供了数据链路层的协议标准，保证数据实时可靠的传输。但作为完整的确定性网络解决方案，TN必然面临与其他技术融合的问。TN，但各个工业以太网协议在数据层面依旧无法互通。而OCUA使用一套用解解工网平成信成个“义”复，备备和、以及不同厂商设备之间的交互。PCA作为工业40参考架构模型RI40中推通实法构交通的国际标准。T+CUA真正做到了不同工业设备之间既能听得见又能得决互数的，开网理。随着5G网络系统技术的发展及建设的深入，垂直行业对于网络的需求向超低时延、确定性、高可靠等高性能方向发展。TN与G网络系统融合，一方面可以利用5G将工业设备以无线的方式接入到有线网，为TN络受限、设入。方面，将TN的核心机制深度集成到5G技术当中，如TN中灵活的流量调度机制和高精度的时钟同步机制等，以保证数据在G网络中端到端的确定性传输。通过对SN技术的集成，可进一步增强5G的可靠性和5TNIOT。N合前以协工厂T络挥作对何工应，术定承一的因技术的升级必须尽量的平滑，TN不会迅速取代现有的工业网络，而是会长的。自TN术来要以议开积新准发与TN容以协使工业以太网协议生态系统用户能平滑升级到最新TN技术，如PfetvrTEeATTCikIETN。（二）TSN解决方案发展现状.状I于20(N)业划设产制企购风向，速TN为改智升术。链录从7大行业场景、7种产品门类、8个技术维度梳理了产业需求、明确产业供给能力。并于01年对TN交换机和网关产品进行测试认证，极了TN。外内高企研机在TN面了研究。国防科大研发了支持TN关键技术验证的开源项目OnN，提供面航载业解案实成基于SN的端到端确定性原型系统网络构建和平台发布；飞腾研发了基于SN产TN；旺发于场到端SN用案体，内TN。.状际的化都布SN品试，莱布支持OCUAorTN交机PC总控器产。SMS在28年汉诺威展发布了PfetorTN的产品。对于SN在工业网络的应用，西门子在整个控制系统网络中采用OCAvrTN来实现北向通信；使用PFETorTN来实现南向通信。通过OCA和PFET共享同一个基于TN的以太网网络，轻松将现场级设备数据实时、高速地传输至SDA，MS和RP系统以及云等整个企业网络，实现真正的互联互通。此外，29年三菱发布了CLkIETN产品。Teh、CCO、赫斯曼等厂商也发布了SN交换机产品。芯片和模组方面的产品日渐成熟，BM博通、MVL美满电子、AI亚德诺、IEL英特尔和NP恩智浦等多家头部企业都发布了面向工业、车的TN。二、TSN通用解决方案（一）通用解决方案概述TN通用解决方案是指利用TN技术和产品构建互联互通的网络，到景数信求通主在合TN相标足基力方通方成包根选标议，桥终备建际。从SN史发状未的，解。同以AB解决方案为代表，AB解决方案要求在网络数据转发层面使用基于信用的整形（CS）、在网络控制管理层面使用流预留协议（SP）、同时要求支持广义精确时间协议（gP）。SP和CS的配使得VB决以视量个的上限保障；而gP则可以为AB网络中的端设备实现时间同步，进而配合视协AP，报携间现侧步。的TN留在CS、SP、gP之后，越来越多的新技术也逐渐加入了TN的大家庭，例如门控调度、帧抢占、异步流量整形（AS）等。TN用于移动前传的解决方案中，要求使用基础的严格优先级（SP）调度；TN于动载车解案然终，的TN。时了些方实络的配集式资源预留的方案成为了讨论的热点。TN标准定义了“全分布式”、“分布式用户/集中式网络”、“全集中式”三种配置模型，后两者都属于集中式资源预留，其共同特征是需要集中式网络配置（CC）这样个体功体一立制可一运脑务的能于阶持TN端设于TN以CC，后络和能成配案到TN络设上为量服。形易演、的TN。在TN种TN”不论在哪个行业，不论具体使用哪些TN子技术，TN解决方案的心是：向明的征络的求进，对备配用资完后用户开定报络些能。（二）技术应用路线1析TN为通用网络如以太网、无线局域网等提供确定性连接，支持SI模型中的数据链路层和网络层转发，能很好地兼容现有网络，同时够传确时抖可各之实、可传满多业备据传。现段TN然到的，因术度。高首先，TN需要提供的网络指标：带宽，延迟，抖动，丢包率，可性同度跟TN组，规设，异等大，指业求关如照准到同场模度案难现有方案中针对中小规模的静态网络，TN的流量规划调度都还能提供高质量的调度方案，但是面对大规模网络、大规模流量以及动态环境的SN流量调度还存在诸多困难，因此，调度算法还需要进一步根据实际。其次，TN的目标是实现IT和OT的融合。但是实际上T和OT的距，既懂IT懂OT人少此段景如IT，采用标准化方式，一般会较复杂，比较适合普适情况，而OT是从经验式虑题望简好适情因，让TN为通OT和IT桥要OT和IT域不交。最后，TN的管理控制难度大。TN解决方案的实施需要契合已有的工业成果，需要做到前向兼容。由于工业门类众多且互异，TN的管控了考虑SN络如Qc求力需虑业景控融是目能行自求对TN。题目前处于TN的产业初期，产品成熟度还有待提升。一方面，N标簇协旧订新状一，SN。网换角目面的SN换遍理样机或者是基于FA而开发的，成熟度较低且成本较高。要研发出成熟级TN。网端的，到网统度络需有持TN项终件有络中节支持TN关整络才时步，各节之互数发收到时动。而个要均对芯换发支持TN的终端芯片关注较少，导致目前组网中终端器件难以支持TN，。应角需将TN络建置简好普通。性TN解决方案需要保障网络安全、功能安全和信息安全。网络安全指受侵全即系件及统的到不然恶原受、、露连正运络不功是免,不的功性如TN络响的，速功息指证保、、、权。一方面，TN网络规划继承了Pfe,Eeat的功能，因此通时需道传信，况展到TN筑，在的密事另，由于T和IT融合方面，OT的互操作性语义可能会在IT层面存在隐性的泄露风险，如可以通过对IT的数据报文进行学习，可以对接入的机器设行行析而序程秘。，在TN决，考息传制敏及扰。.析某键领常以于确通障制法带低、和靠能但TN术可做航、、业，序带零耗处受流同对型和需；面航行一行性的是于准供很本。而SN术全技，本经量用对天、行SN。.析TN解决方案的技术路线主要包括TN设备产品选型和SN网络组网架构设计两大块。根据TN芯片的能力选择TN交换机、TN网关和SN端设备，根据使用应用需求设计网络架构，包含网络拓扑、TN交机和备署网终过TN制网配和管现的。中TN片备和TN络制证TN。（三）TSN相关产品对TN通用解决方案而言，TN产品的基础支撑至关重要。TN要挥定用大要证TN品的，含了TN片理、SN组、SN备TN制、TN量划。1.TN器TN芯片及处理器是TN端到端覆盖的核心命脉，它决定了其它SN产品的基础性能及底层架构，TN芯片及处理器的设计需要将控制。例如，TI公司推出了一款多协议千兆TN的处理器芯片irMx。DI公司发布的Fo00是一款双端口的实时以太网、多协议TN交换芯片。Baom公司已发布B570、B512、C34、C32等不同规格的TN交换机芯片。瑞萨电子株式会社推出支持CLkIETN的工业以太网通信IC—RNMC3。AEL已发布860X、850用于交换机的TN芯片。NP已发布J15、S15LTN芯片。在IPCe提供商方面。赛灵思Xi)司出的TNIPCe在个3口接点点用配置中支持TN标准。S-e公司推出TNIPCe，支持8.S、01v等。英特尔(t)公司推出TNIPoe。Teh公司的lxIPSuon是一个灵活的模块化设计IP，为定制芯片（Ss或AP供TN。前的TN片理业迅已多商了化TN。例如，飞腾推出了TN处理器F204，为工业网络系统提供支。图2 TSN网络接口的高速电路设计框图防大制兆SN—河时感芯片XS。图3 “枫林一号”TSN芯片北京智芯微电子研发了一款S44的TN芯片，支持多种TN协。图4 SC2404TSN芯片TN合G组TN融合5G模组是TN通用解决方案中实现有线网络和无线网络一致确定性的关键枢纽，SN是时延敏感网络，5G则是etEot网的5G、将5G为TN，。此前，中国信息通信研究院牵头发布“5TN联合测试床”，中兴通讯联合高通成功演示用于智能电网的端到端5GTN系统，中国联通与北京科技大学发布面向冶金行业的5TN系统，爱立信发布基于G与TN要TN合G。图5 TSN融合5G模组方案及原型TN备TN设备是TN通用解决方案的主干，不可或缺。主要包括TN交机TN关TN卡TN试、TN设，供TN备的TN。例如，eum公司发布了TN网关RYSCS。控创（ktn）推出的Kx1-2可为现有PC、oxPC、网关和工业服务器的硬件/软件升级解决方案。英特尔的ERXre77系列多协议IT网关可充当OT和T之间的桥梁。恩智浦推出了3-P-LOX。三旺通信基于工业场景应用，推出工业级SN交换机、工业级N级TN型TN。图6 三旺通信TSN工业交换机国防科技大学研制多种型号的TN网络设备，包括TN交换机、SNTNTN。图7 “枫林一号”TSN交换机板卡TN器TN控制器，是TN的用户/网络配置中心，采用集中式的配置模，索和TN备收站和求量路调算备TN置等，动TN业的组。如络与紫实室进行TN制研。其TN控制系统基于软件定义网络思想，遵从8.cc完全集中式配供TN、。防技学了款配OnN源目的TN中网络控制器Sit，可以对OnN的硬件设备包括交换机、网卡、网。TEH公司的SteXS是一种SN纳管产品方案，作为基于浏览器的软件，它用于为TN网络拓扑建模、添加流和部署配置。SteNS可以调度和配置任何TN标准兼容的网络/设备，在Wds或ix的TN。Cco的CC纳管TN交换机方案，提供分层的架构模型。CC是DN控制器，作为集中式的网络控制，拥有全局的视图和网络管理。当前CC。TN器TN流量规划器根据用户需求生成相应的网络拓扑，支持集成多种策局，量，进TN工。例如，国防科技大学基于phn和开源ST求解器开发的TN流器Onae、。为不场务化的SA证，出TN规异异编，业特行聚根扑型选、或排，规的、。图8 TSN大规模异构异质流量编排方案（四）TSN融合技术解决方案1.T+CA案T+CUA组合提供了一个实时、高确定性并真正独立于设备厂的络在、互、同面巨大改善。TN技术和OCUA相结合，可以满足工业应用的各种传输需求，提升工业现场的信息交互效率。OCUA提供标准的语义定义，统一互操作，统一信息模型，2MB协同，以及面向服务架构设计A降低软件设计难度。TN通过良好的互通性，改善现场总线标准不统一的情况，提供高可靠性、多路径/冗余路径技术；提供us级时延、s。图9 赛灵思PCTSN通讯框架.DS合S案IF对象管理组织（OG）宣布开发了一个DTN标准，以便使用DS据的应序部持TN网。过将DS置于TN之上，系统架构师和应用程序开发人员可以轻松地创建具高、、展用性的数心。图10 使用STSN标准启用的oS策略和配置参数简单配置时间敏感数据流结果表明，DS和TN非常适合并完美互补。DS系列规范为IT连接堆栈上较高的软件组件定义了软件数据总线，如图11所示，TN范堆层件信两横，于许多垂直市场。D-N标准的出现，使IT网络能够融合到单一商。3.CLkESN案CLkIETN是一种开放式工业网络技术，瑞萨电子为智能工厂应用提供了基于该技术的系统解决方案，作为首个支持CLkIESNBRNMC3，实速度控方从提厂产。图11 使用CinkETSN的技术架构三、TSN行业解决方案（一）轨道交通1析列车通信网络CN，为列车各子系统提供数据通信服务，是列车核组之当车“和经统满列车信息化和智能化的发展趋势对高带宽的需求，ET9于0-8年陆续制定发布I675系列相关标准，将以太网技术引入轨道交通业中于20陆发布BT89列准成国通。TN采用以太网技术后尽管有足够的带宽，却并未简化列车的整体计往多信分于制信视，在多种业务数据混合传输的场景下，无法保障控制数据的安全。E15和GT229标准建议将控制网与多媒体网分别组网，如下。图12 EC61375规定的控制网与多媒体网组网方式一车网核标列体的性把各个子系统的多个网络融合成一个综合承载网络。欧盟SfRl计的CNTA目于26开进一列信络究西子迪班牙C阿、国B法等该项目组成员。CNTA项目定义的下一代列车通信网络将采用基于IE01标准的TN技术。I/9于21年开始策划I675系列标加TN。管代通络尚制但是TN为代车信际信基成内新通络用TN术，兼有M/B线技确实和太。2.案由于基于TN的列车通信网络暂未形成标准规范，本章节根据E15与GT229标准的网络架构，结合两种协议的标准和N技，一能于TN列网构下所。图13 于N例该构体用平冗的结，与I675和GT229相同的分层模式，包含支持TN的以太网列车骨干网节点EN构成的列车骨干网EB，支持TN的以太网编组网节点EN构成的编组网，以持TN备ED。TN列车骨干网由ENSN设备组成，每个编组固定为两个EN备解车与态问基于TN列网用性，了旁。层会到10M或0G。TN编组网由ENSN设备构成，以成对的方式部署，核心作用向备供服于TN编理上采用型面口类备并双面方式，面向普通终端设备提供环型冗余服务。物理层可能会升级到0M或1G。端由备TN能的ETN普以网端ED成与车控的设如制辅系支持TN采用双网口冗余方式，与车辆控制无关的其他设备比如车门、空调、PS等系统可以继续采用单网口方式。物理层可能会彻底摒弃1A-T，使用1BEX，线缆采用C5e电缆。列车实时数据协议TP需要TN。于TN综载分控据非数置的先确控据常况制受。议分以则安车据较非车车服控优次频体优。IE8.1TN已经发布和正在制定中的子标准超过30余项，轨对TN。板块标准选择说明时间同步目前车载应用使用的时间同步的方式，比如NTP协议、SNTP协议、基于TRDP的授时协议等均无法满足TSN的使用需求，必须引入IEEE802.1AS-Rev这一全新时间同步协议的支持。按照传统的失效不扩散原则，建议骨干网和编组网采用隔离的PTP域，某个编组时钟失效不会影响其它编组或骨干网，骨干网时钟失效不会影响编组网流量整形目前车载应用流量整形采用的是基于信用、权重或严格优先级的整形策略，为了支持TSN，需要引入IEEE802.1Qbx,流量调度整形机制的支持帧抢占考虑到IEC61375和GB/T28029中对于骨干网均明确要求使用100BASE-TX物理层，建议列车通信网络在使用TSN时引入对IEEE802.1Qbu帧抢占协议的支持，提高对带宽的有效利用率安全防护列车通信网络由交换设备承担的安全相关的功能主要包括带宽限制、广播风暴抑制、黑白名单等，引入IEEE802.1Qci逐流过滤与监管支持可以使交换机的防护功能更加完善网络健壮性IEEE802.1CB帧复制与消除FRER（FrameReplicationandEliminationforReliability)提供了一种在二层无缝冗余的传输方式，建议引入该标准提升列车网络通信健壮性图14 轨道交通行业列车通信网络对TSN标准的选择建议目前无论国际还是国内，IE8.1SN技术将会是轨道交通行下车络际已行。此乐，于TN地所的也醒识有快成于TN列信标才真快TN术道交。问题描述TRDP与TSN融合TRDP是IEC61375和GB/T28029规定的列车车载通信协议，需要研究如何将TRDP的配置、传输与TSN自身的配置、传输机制进行融合，使TSN技术满足列车通信网络技术规范拓扑变化列车编组改变或者故障会导致列车网络拓扑发生改变。拓扑变化将需要对数据调度配置进行相应调整。如何设计相应的适应机制和快速生成调度，是一个技术挑战时间同步TSN的最关键的部分时间同步，需要研究一种适合轨道交通车载场景的时间同步方案，同时需要思考如何应对拓扑结构变化引起的时间再同步互联互通TSN的测试一致性标准还没有建立，当前厂家互联互通还未完全建立，但各厂商调度机制还存在差异，导致部分厂商设备报文转发丢弃或时延加大的情况，未来还需要加强通信一致性标准的制定和完善，减少报文丢失或延时问题的发生图15 轨道交通行业TSN落地的问题造.析能是新产，方基一息信术制深合于、管务造动环有知习决执适功：（1）数据量越来越大。智能终端、物联网逐渐普及，全球物联网将保持高速增长，根据SA发布的报告和世界物联网大会提供的数据显示:19年全球物联网总连接数达到10亿,其中我国的物联网连接数为33亿，在全球占比高达3%，预计到25年，全球物联网总连接数规模将达到26亿，年复合增长率高达1%，而我国预计能够超过0亿个。大幅提高的物联网连接数会导致企业内部流量激增，传统的；图16 全球物联网连接规模（2）业务类型越来越复杂。在制造业数字化转型过程中，RR辅助运维、数字孪生、机器视觉等新技术的发展，E/SMPM等统，业网承业类越为；、络能，创、实展越多。.案于N输在制造业，OT被认为是现代工厂的支柱，它控制着工厂的基础设施，并使工厂生产线正常运转。同时，T也是必不可少的，从客户关系管理，到管理信息系统，到电子邮件，一切都是在T基础架构上运行的，IT和OT一直共存，但往往彼此独立。然而，随着工业物联网IT）的出现，将网络传感器及其相关软件与复杂的物理机械结合在一起，T和OT之间的鸿沟正在迅速消散。T网络中普遍采用的工业太，好足动等业求是无法应对海量数据的连接和传输，而T网络中普遍使用的普通交换机产然供的传力用“力”。图17 基于TSN的多业务共网传输方案于TN，下4：①通过EE8.S和EE182协议，实现整个SN网络误在的时步级到时，纳级抖，程实业确络；②通过IE01B链路冗余等技术，提供高可靠的网络保障；③通EE8.bv门控技术，提供差异化服务，实现多种业务共网传输；④SN采用标准的以太网协议，具备良好的互通性，改变了传统工业网与OCUA业IOT。于G的C制PC作为可编程逻辑控制器，广泛应用在运动控制、数据处理、工，统PC经足智的协统开；控制系统除了要处理传感信号，还要处理视觉、语音等信号；要支持G无信统的LC做的且LC常分不业的维云化PC备分易、能、一图程维等，工从到。：业务类型可靠性指标端到端时延要求消息大小（Bytes)运动控制99.999%~99.999999%500us~2ms20~50移动机器人>99.9999%1ms~50ms40~250对装配机器人、铣床等的远程控制99.9999%~99.999999%4ms~8ms40~250图18 工业控制类业务对时间要求此PC云署要能供定发的作于TN和5G。图19基于TS5G的PC远程实时控制上示将位场的PC远端通过TN5G网。在TN网络中配置IE8.S使各个设备时间同步，以精确的时间同步为基础，在TN交换机、UDTT、PNTT上配置基于时间的确理现PC制低、动采方案具备如下优势：①通过TN与5G技术的结合，为PC的集中、云化部及PC；②通过NC对TN交换机及5GTN网桥的自动化配置与管理，网络维护工作简单③LC云化部署后，减少了对硬件的依赖性，企业可以灵，现PC。（三）汽车车载.析状传统的车载网络是多种总线技术共存的，典型的如CN、IN、lRy“线一点于总术有，复，前业多商在上用54种线繁线大了的与，加。图载架演从各线隔网架，部集域，系以域器现再一底系活可，网将载主术来构带太链可软架进式理大了类。图20 车载网络架构演进：带据。驾统及量感据传。时确。带据，保据同控器器器传、尽以控令：需求当前方案方案缺陷时延尽可能少采用DDS通信解决方案中的QOS技术，控制报文优先发送尽管DDS尝试通过使用有效的二进制协议来尽力而为，但它下能保证何自知性的行为，因为它不控制底层网络层报文不丢包通过丢包重传的机制来保证可以保证不丢包，但是包的重传会带来时延图21 自动驾驶系统对车辆控制报文的需求精间。传、需间，足算对步。在驶方技，传器制高的步时同靠求S_。题输定可性保。软开遍循dteuSr（简称AP），但是在AP的规范并没有体现自动驾驶对传输确定和方求外实在议做，仅层转在硬能性对无。时法。些以用传实有强制要求。比如智能座舱中对于HI渲染的端到端传输时延要求<0s，动用制的延求<s，前以网。③时间同步策略过时。传统的NP等时间同步策略在当前车载以太应无靠是度法求精高。2.案于代的控通制交功行量实性期据输依赖IE01v和EE8.bu功，以实现分批分时的确定带宽和确定延时的数据传输，基本能够满足0sm延间满统CN络传需同车网地用保时在视也畅，。景-S合：达声摄等器合数要大要。：要求项具体指标传输周期一般<10ms，比如车身反馈的车速、轮速等。传输实时延一般要求<1ms数据丢包率无丢包最大帧长度64-1500数据安全一般要求E2E校验确保数据安全图22 S传感器融合数据流指标要求的TN准应用到的SN协议标准为EE8.Sev、EE8.bv、EE8.b。图23 S域控制器传感器数据融合示意图ASCtlou，对据延网带的求高配置EE8.buIE8.bv。景-4路：L4以上自动驾驶，需要保证数据传输链路的可靠性，通过全冗余。图24 冗余备份线路示意图：。的TN：的TN为IE8.。矿.析年随家委信家局门发的关煤化的见落慧域受到更多人的关注。特别是在5G技术的赋能下，为打造智慧矿山创新型过5G，仅我社绿，现碳标助推。为矿重成，矿分地下井掘综核作较险此安题用5，施矿矿从工境度劳解。综上，智慧煤矿行业主要围绕人员安全展开研究，在5G技术的赋下实“人高传远、定”以及“5+融合通信一张网”等技术达到矿山的智能化和数字化的要求。，。.案同统太面业联下工络TN以网上时步调网等性为。人场，远制控息对TN络同备同了的。合TN络同性现对。于TN。如下图所示，在C11与C12之间建立LPN链路1，在P-1与C22建立2N链路2,这种在SN网络下的冗余传输（FR）方案，可以提升数据传输的可靠性。井下的TN网络（如图中的T1）与井上的TN网络（如图中的T2）分别执行数据的上传用TN。图25 远程控制总体方案示意图：视频流、LCN的控制信息流通过不同的端口进入TN网关的交换模块，P/N的控制信息流为时间敏感的数据流，将时间敏感的数在TNSN，以业不先务进调保量差在应景，TN以类应及务特建定比流和LC程，供或。论人、控高传是等，可过用分机不先流，应在域的SN络支上下张但到、延方现不的。类井端用TN，。（五）钢铁.析铁类多时要近，是生环的业网延高高的制动制服控的PC描都在1s内人业务的PC控制指令下达要求时延小于1s，一般启停控制操作如连铸的翻包机控制指令时延在2s0s。下面对钢铁中天车远控和连铸连轧。求钢铁企业生产制造、产品销售等环节涉及各类库区的天车作业,尤其炼钢以后的工序,涉及炼钢坂坯库、热轧坂坯库、成品库、冷轧原料、、,港域存,区业化钢的势人统测统系视PC。铁的设多搬和，作式天车工人24小时轮班现场作业，天车悬挂操作室人工操作，高空地面协调操作的方式，工作效率低，且工作环境恶劣，影响工人健康,所以天。讯①务为信发清输；行带≥5bs行宽≥1b；输延2s；延599。求铸短工将铸规热接轧，自动控制轧机动作，以每秒几米至20米的轧制速度，将铸坯在相变温度73和10℃间要金构度行加，。讯：务为信发场备PC应②上行带宽：≥1bs；下行带宽：≥1bs；③传输时延：≤1s；时延2u99。钢业智厂中涌的有几：于制，通非靠；代造有度的产备模准造理。有装、效化低着求③钢冶强危高工境现差产区备散通化字能来工效工需分；厂络和成本，扑杂网影。定、的。.案5T络时，性可等可能铁生网企络体个段级分干载分管/缘。持数接，GS:（2。应A应如动、AV动、、性。（2）控制器与现场设备IO模块之间的通信（CD，CIO）。应用景控括吊制车制料程中。3机制控之信（CC。应景铁中。4设计台的（Dm。与台业联、集等通非关，铁中。（5）应用于钢企生产网络，可为工业现场设备提供泛在无线网络入现之通工场位管分控设供延靠传以场通5TN。图26 5TSN网络与钢企生产网络融合的几种模式（六）电力.析力网本包力信电站监网及信等类需一上力的。IC650标准是电力系统自动化领域的全球通用标准，目前已经扩展到IC650标准在风电、水电、变电、配电、分布式能源、微电网、储能及电动汽车等智能电网领域。国际上，采用TN技术与IC10等电力专用通信标准相结合的技术路线是当前电力确定性网络通。美国能源部TKD项目（2821）提出基于TN及QD（量子密，S术间、性配理量，K供流SK。在国内，电力通信网对TN技术特性的网络存在刚性需求，目前相。.案TN网络技术在新能源发电监控系统、智能变电站辅控系统、大型。统N用型光站配动功善据与行控通是监上达快键，通体大上监统结此适。TN技术应用于大型并网光伏电站监控系统，可使各个地理位置上为分电之时精，关制令现急上间数他数享一络既分络步题够同商类变其电备控运态据控设达传共而能站理最同合模行测，及，。图27 基于TSN的大型并网光伏电站监控系统结构图统N用电助监统视、防环测辅控能障站靠至，站化。下示对站安境频等功需用TN、境防元数，以同据一模联辅产变运提的信库以先独统据，到站据业、集源享管，本。图28 基于TSN的智能变电站辅控系统结构图统N案型企源系以简称ES统集能过。在ES统用TN术提升ES统信以性能①保控警要传定可；现ES信络运理升运靠；撑ES统升到络持备活满即用④持传器终构安的入实务安、。管TN术力有泛应景程中亟解下：少络划具②少可的TN换芯品少用络置网络测少电场用性行证的试虑TN术化足电景化信。图29 基于TSN的大型用电企业能源管理系统结构图（七）装备制造.析备业了经业生资品要含、电气机械及器材制造业、通信设备/计算机及其他电子设备制造业、仪器仪表及文化办公用机械制造业、金属制品/机械和设备修理等八个行，舶、天事，产程复这对备和提高性化。，着造高优际转和易动，国发资境本大装造。网择传标太时网在网中行输于计业网制局而，场需时和管化的时数需统络的平行理据析够各制；些感监关数需层控而望边者，当一，需一冲外装造的言系往不业与成此希一与规立一总足整。.案述着TN术展低、性高的，网实与数载，基网来带和通势新高能逐了。以面向工业40生产和物流应用场景的智能装备制造智能机器人飞毯ldLiis（简称FL）系统为例，该系统为满足用户不同工业应场现水智等定方用块。FL、SU、or（移动平面）大小设置，柔性极强，库位大小可根据存储物品种规行合于小的元主的配不规行置类全空用。案在FL系统实现中，引入TN网络架构实现了模组之间的实时信息递运控统络管控工署。图30 基于TSN的L系统通过TN交换机提供的GE接口，实现PU与PU之间1us级的实时信息交互、PU与BC以及LCtl之间的准实时信息交互，并同可觉、位传业信统传轻部难便算制整决。系统在实际部署中，为进一步减少时延抖动，U模组内部实时应软与SN络齐式周据同理，过对自配步了信的抖，传过低的隔路的4s右时抖入SN，网理复同邻信息到1s。（八）港口.析口连路和运键，舶港后整流各可讲进协指岸、、等的重械集具型工环口的率动，港来争济重素业网下的化自展降头本大减接保。.案述TN带来的高可靠、低延时和低抖动的特性支撑了港口远程控制方面的应用，港口龙门吊、自动行驶集卡以及各种PC控制和传感器采集目典用传吊司位吊的驶操门具在险场缺叠T+G术用低性把台办实程。应用场景场景描述网络需求时延带宽可靠性控制级通信起重机远程操作之控制信息超低时延，高可靠10~20ms50~100kbps99.999起重机远程操作之视频信息低时延，高可靠，大带宽50~80ms30~10OMbps99.90%港区内自动集卡等应用低时延，高可靠，多客户端，移动<50ms5~20Mbps99.90%监控级通信人员通信较大带宽，较大容量<200ms2~5M90%传感器数据采集容量要求高尽量保证尽量保证尽量保证尽量保证90%图31 港口物流业务对网络的需求储的化越高仓统解型物堆、传问及器械范间度，设间操而产面即。是网接，保的传网稳带的丢致备作问仅生，重出失或时碰等故解决此难点，需要一种高稳定时延、高可靠的有线+无线网络来取代传统。案下示针口引的5TN术成5移性和TN的低时延高可靠特性，使得集装箱装卸桥、轮胎吊等大型集装箱业自状号监像信可时到房上方员的令以回到从生度加地产同型。图32 港口物流业务引入5TSN技术过5TN术一络时步确时障，并通过智能化调度，及时优化网络性能，保障端到端的SA，支撑仓储流智实定，能紧，控，协有，高、的信。方便引入机器人、PC以及各种传感设备，实现对仓库中货物的智能管。四、TSN解决方案展望（一）端到端的技术成熟度催化前TN心技挑需。是端的TN构技TNTNSN。是与混的TN构术括间感WFi术、G5TNSNorii。模TNTNvrDNt、大规模TN时延抖动控制技术、大规模分组网络确定转发技术等。TN。在未来，TN解决方案能否扩大，一个最核心的关键点在于TN技术与各应用领域的技术融合程度。例如，在轨道交通应用领域，TN如何与RP协议进行融通，让TN能承载关键业务流的确定性传输；在能造用域，TN与Pfembs众协融，建T层与T层的确定性通信；SN解决方案的技术攻关应该聚焦于此，形是TN。（二）更具象的应用层面指导标准下信布工联标体设》经对TN技术提出了一定的基础性标准建议和要求，EE8.SN工作组也对TN技术中长期的标准框架提出了规划，从技术本身来说，TN。从TN用来标系为白有划及应如SN各域种、定等应用。另外TN应用在各个领域实现全面部署，前提之一是需要企业或工厂数信平一度而少然明显不足。根据21年工业互联网产业联盟针对我国工业企业调查数据显示，企业面临着数据存量不大、管理手段落后的突出问题：6%的企业存储数据总量不到2B，5%的企业仍在使用文档等原始的方式进行TN。（三）树立通用领域的明星典型标杆项目焦车轨通力、航智造行，入业，矢定、、快的TN解决方案，打造出知名标杆性先进应用示范项目，大范围推动SN。前TN决相成现线案有的，了面大TN决应围要统容性灵。于TN决以应重，完的决尽考每况对。于TN决并算通域以替始如用TN换原有接入层和汇聚层交换设备，提高流量的可操控性和传输可靠性；用SN网关代替原有网关，提高系统对于不同协议的兼容性，解决新旧设不的问用TN理替管点系统。在TN设备仍不能低成本量产的当下，TN标准与现有解决方案的合各方供路一旦SN术大应到TN，S5G。（四）生态互通，保证端到端一致性TN要发挥出卓越的作用，基础是端到端都能支持TN，这要求SN解决方案中涉及到的所有软硬件产品都支持TN，