TSN解決方案白皮書

工業互聯網產業聯盟（AII）

2023年6月

前言

隨著時間敏感網絡（TSN）從理論研究階段逐漸

延展到實體產業應用，TSN解決方案在工業界的關注

度顯著上升。一方面，全球工業界迫切需要新的技術

變革來為網絡化智能化提供新的動力，這促進了TSN

解決方案的落地；另一方面，工業互聯網的興起為工

業現場帶來了指數級增長的連接設備、更高的帶寬、

多線程業務流處理、數據跨域連通等需求，網絡變革

技術TSN理所當然的受到重視。加之中國網絡自主可

控的重要性程度上升，TSN可控的優勢得到凸顯。然

而，受限于TSN與工業場景業務流的融合應用少、無

線場景下TSN確定性網絡的研究應用薄弱、端到端

TSN解決方案廠商生態較為稀缺等方面因素，工業企

業要享受到TSN解決方案帶來的益處仍然有一些任務

要進行，包括先行者的TSN解決方案標桿打造、TSN

上下游生態互通等。

本白皮書旨在加快TSN解決方案落地產業，助力

工業企業達成提質增效降本；同時為TSN產業上下游

的有效協同給出指引，讓工業界能更快速的利用TSN

網絡技術實現未來網絡變革。因編者水平所限，難免

存在錯誤和不足，歡迎業界專家和讀者批評指正，后

續我們將持續擴大應用、適時修訂發布。

本文檔由工業互聯網產業聯盟多家成員單位參加

編寫完成。主編單位有：中國信通院、深圳市三旺通

信股份有限公司、網絡通信與安全紫金山實驗室、鵬

城實驗室。

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一、TSN發展現狀

（一）TSN技術發展現狀

1.TSN標準發展現狀

TSN標準協議由電氣與電子工程師協會（IEEE）的TSN任務組定義，

是基于標準以太網技術提供確定性服務的解決方案，最大的特點就是通

過精確的時間調度、確定的時延完成數據包的傳輸，從而滿足工業等領

域嚴苛的傳輸要求。

如下圖所示，TSN協議族包含定時與同步、時延控制、可靠性、資

源管理四個類別的子協議，同時還定義了不同場景下的應用行規。

類別協議

定時與同步IEEE802.1AS，IEEE802.1AS-REV

IEEE802.1Qav，IEEE802.1Qbv，IEEE802.1Qbu,IEEE802.1Qch，

時延控制

IEEE802.1Qcr

可靠性IEEE802.1CB，IEEE802.1Qca，IEEE802.1Qci

資源管理IEEE802.1Qat，IEEE802.1Qcc，IEEE802.1Qcp

IEEE802.1BA，IEEE802.1CM，IEC/IEEEP60802,IEEEP802.1DF，

應用行規

IEEEP802.1DG，IEEEP802.1DP

圖1TSN協議族分類情況

①定時與同步

TSN采用IEEE802.1AS和IEEE802.1AS-REV實現時間同步。IEEE

802.1AS在IEEE1588的基礎上對其進行了刪減調整，形成了更具針對

性的時間同步機制。IEEE802.1AS又被稱為gPTP廣義時鐘同步協議，

嵌入在MAC層硬件中。該協議工作于鏈路層，在數據幀中插入時間信息，

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并傳輸至每個網絡節點，在最大7跳的網絡環境中，能夠保證時鐘同步

誤差在1us以內。

②時延控制

TSN不僅要保證時間敏感數據流的可靠到達，同時也要保證這些數

據流有界的確定性的時延傳輸。TSN時延控制通過流量整形機制實現，

流量整形通過為高優先級流量提供確定的傳輸時隙確保傳輸帶寬和傳輸

時間，從而保證關鍵業務的可靠性和時延確定性。流量整形涉及的協議

包括：

IEEE802.1Qav：一種基于信用的整形器，可以實現毫秒級的時延

上限保證；

IEEE802.1Qbv：基于隊列的時間感知整形器實現類似時間觸發的

通信，可保證微秒級的延遲上限及亞微秒級的抖動；

IEEE802.1Qch：一種循環隊列轉發的整形機制，旨在構建具有固

定延遲上限和抖動的傳輸環境；

IEEE802.1Qbu：幀搶占功能可以進一步減小關鍵流量的時延，配

合TAS和CQF等門控機制一起使用可以提高網絡帶寬利用率；

IEEE802.1Qcr：TSN交換機和端系統的異步整形機制，避免了同

步依賴。

③可靠性

對數據傳輸實時性要求高的應用也需要高可靠的數據傳輸機制以便

應對Bridge節點失效、線路斷路和外部攻擊等帶來的各種問題，來確

保功能安全和網絡安全。TSN傳輸可靠性保證協議包括：

IEEE802.1CB：通過冗余消息以及在網絡中設置冗余鏈路進行并行

傳輸來提高可靠性，減少鏈路和節點失效對網絡造成的影響；

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IEEE802.1Qca：提供顯式轉發路徑控制所需要的協議，如預定義

的保護路徑、帶寬預留、數據流冗余、流同步和流控制信息中控制參數

的分配等；

IEEE802.1Qci：TSN協議簇中的PSFP協議類似于防火墻的機制。

它工作于交換機的入口，通過各種約束來監管每個流的輸入，將故障隔

離到網絡中的特定區域，以防止出站隊列被非法幀淹沒。

④資源管理

在TSN網絡中，每一種實時應用都有特定的網絡性能需求。使能

TSN網絡的某個特性是對可用的網絡資源進行配置和管理的過程，該操

作允許在同一網絡中通過配置一系列TSN子協議，來合理分配網絡路徑

上的資源，以確保它們能夠按照預期正常運行。

⑤應用行規

除了TSN功能相關的標準外，TSN任務組還定義了TSN在不同場景

的應用規范，包括IEEE802.1BA音視頻橋接網絡、IEEE802.1CM移動

前傳網絡、IEC/IEEE60802工業自動化、IEEEP802.1DG車載網絡和

IEEEP802.1DP/SAEAS6675航空航天等，其中前兩個應用規范已正式

發布，后面三個還處在草案討論階段，尚未發布正式標準。

2.TSN技術研究發展現狀

近年來TSN技術研究主要集中在控制架構、調度算法以及與其他技

術融合等方面。

（1）TSN控制架構

IEEE802.1Qcc協議定義了TSN控制平面的架構模型，包括全分布

式、分布式用戶/集中式網絡、全集中式等3種控制架構模型。

全分布式架構模型中沒有集中的網絡控制器，終端通過資源預留協

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議攜帶用戶需求信息逐跳傳輸，并在沿途的交換機上預留資源。由于交

換機僅具備本地可用資源信息，無法以全局視角進行資源分配，因此全

分布式模型僅適用于采用IEEE802.1Qav機制的音視頻系統，難以支持

需要更低延時和更高精度的工業控制等應用。

分布式用戶/集中式網絡模型為分布式的用戶管理和集中式的網絡

控制模型，終端通過UNI向TSN網絡提交需求，網絡通過集中式網絡控

制器(CNC)，實現所有交換機的集中管控，并基于全局網絡視圖計算最

優的路徑和時隙，通過標準化的南向接口下發到交換機。

全集中式模型體現在用戶管理和網絡控制均為集中式架構。增加了

集中式用戶配置(CUC)單元對用戶終端進行集中管理，能夠發現終端節

點、檢索終端功能和用戶需求。此模式下所有的用戶需求均在CUC與

CNC之間交互，CUC采集終端業務的帶寬時延抖動等網絡服務質量需求，

并將其轉換后通過UNI接口發給CNC，CNC完成計算后將結果返回CUC，

并由CUC完成終端的配置。

（2）調度與路由的研究

IEEE802.1Qbv標準中定義了時間感知整形器，旨在優化以太網幀

的傳輸優先級，保證時間敏感信息在規定時間送達，通過一定的調度算

法在所有交換機出端口確定每個數據幀的傳輸順序和時間，保證所有幀

在出口鏈路上依次傳輸而不會發生沖突，同時在全網范圍保證每個幀能

夠順利通過傳輸路徑的所有出端口，并滿足流量各自的延時和帶寬要求，

使不同類別的流量在同一網絡上得以共存。

當前主流的調度算法主要包含：整數線性規劃、啟發式算法、可滿

足性模理論／優化模理論、禁忌搜索、貪心隨機自適應搜索等。

（3）TSN與OPCUA、5G等工業新技術融合

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TSN僅提供了數據鏈路層的協議標準，保證數據實時可靠的傳輸。

但作為完整的確定性網絡解決方案，TSN必然面臨與其他技術融合的問

題。

TSN實現了開放的、“一網到底”的網絡，解決了網絡互聯的問題，

但各個工業以太網協議在數據層面依舊無法互通。而OPCUA使用一套

通用的數據解析機制解決了工業互聯網中水平信息集成與垂直信息集成

兩個維度“語義互操作”的復雜問題，實現設備與設備、設備和企業、

以及不同廠商設備之間的交互。OPCUA作為工業4.0參考架構模型

（RAMI4.0）中唯一推薦的通信層實現方法，是異構數據交互最通用的

國際標準。TSN+OPCUA真正做到了不同工業設備之間既能聽得見又能

聽得懂，解決了網絡互聯和數據互通的問題，是構建開放工業網絡的理

想架構和未來必然的發展方向。

隨著5G網絡系統技術的發展及建設的深入，垂直行業對于網絡的

需求向超低時延、確定性、高可靠等高性能方向發展。TSN與5G網絡

系統融合，一方面可以利用5G將工業設備以無線的方式接入到有線網

絡，為TSN網絡提供不受電纜限制的、可靠的設備接入能力。另一個方

面，將TSN的核心機制深度集成到5G技術當中，如TSN中靈活的流量

調度機制和高精度的時鐘同步機制等，以保證數據在5G網絡中端到端

的確定性傳輸。通過對TSN技術的集成，可進一步增強5G的可靠性和

確定性。5G+TSN正在成為工業有線-無線融合、IT-OT融合的關鍵技術。

（4）TSN與已有工業技術的融合

當前工業以太網協議在工廠OT網絡中發揮重要作用，對于任何工

業應用而言，保持技術的穩定性、繼承性是一種必須的考量。因此，技

術的升級必須盡量的平滑，TSN不會迅速取代現有的工業網絡，而是會

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有長期共存的階段。自TSN技術問世以來，主要工業以太網協議組織開

始積極制定新的標準，開發與TSN兼容的工業以太網協議，使得不同工

業以太網協議生態系統用戶能平滑升級到最新TSN技術，如Profinet

overTSN、EtherCATTSN、CC-LinkIETSN等。

（二）TSN解決方案發展現狀

1.國內發展現狀

工業互聯網產業聯盟（AII）于2020年啟動了“時間敏感網絡(TSN)

產業鏈名錄”計劃，打造設備廠商產品研制和工業企業采購選型的風向

標，加速TSN成為網絡化改造與智能化升級的技術支撐。產業鏈名錄從

7大行業場景、7種產品門類、8個技術維度梳理了產業需求、明確產

業供給能力。并于2021年對TSN交換機和網關產品進行測試認證，極

大的推進了TSN產業生態的發展。

此外，國內許多高校、企業和研究機構，在TSN方面進行了相關研

究。國防科大研發了支持TSN關鍵技術驗證的開源項目OpenTSN，提供

了面向航空航天、車載和工業控制的解決方案；鵬城實驗室完成了基于

TSN的端到端確定性原型系統網絡構建和平臺發布；飛騰研發了基于

TSN芯片的高性能國產化處理器，助力國產TSN嵌入式控制的市場創新；

三旺通信研發了基于特定場景的端到端TSN應用解決方案。整體來看，

國內TSN解決方案發展正處于蓄勢期。

2.國際發展現狀

國際主流的自動化廠商都已發布TSN產品或測試產品，貝加萊發布

了支持OPCUAoverTSN的交換機、PLC、總線控制器等產品。SIEMENS

在2018年漢諾威展發布了ProfinetoverTSN的產品。對于TSN在工

業網絡的應用，西門子在整個控制系統網絡中采用OPCUAoverTSN

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來實現北向通信；使用PROFINEToverTSN來實現南向通信。通過OPC

UA和PROFINET共享同一個基于TSN的以太網網絡，輕松將現場級設備

數據實時、高速地傳輸至SCADA，MES和ERP系統以及云等整個企業網

絡，實現真正的互聯互通。此外，2019年三菱發布了CC-LinkIETSN

產品。TTTech、CISCO、赫斯曼等廠商也發布了TSN交換機產品。芯片

和模組方面的產品日漸成熟，BCM博通、MARVELL美滿電子、ADI亞德

諾、INTEL英特爾和NXP恩智浦等多家頭部企業都發布了面向工業、車

載的TSN芯片。

二、TSN通用解決方案

（一）通用解決方案概述

TSN通用解決方案是指利用TSN技術和產品構建互聯互通的網絡，

達到工業場景共性數據通信服務需求，其通用性主要表現在符合TSN相

關標準和滿足全產業基礎能力構建兩方面。通用解決方案的構成要素包

括根據需求選擇遵循標準協議的技術，配置橋接器、終端等設備來搭建

實際的網絡。從TSN歷史演進、發展現狀以及未來趨勢的角度，通用解

決方案可分為三個階段。

（1）分布式資源預留和強端網協同

以AVB解決方案為代表，AVB解決方案要求在網絡數據轉發層面使

用基于信用的整形（CBS）、在網絡控制管理層面使用流預留協議

（SRP）、同時要求支持廣義精確時間協議（gPTP）。SRP和CBS的配

合使用，使得AVB解決方案可以為音視頻流量提供兩個等級的時延上限

保障；而gPTP則可以為AVB網絡中的端設備實現時間同步，進而配合

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音視頻傳輸協議（AVTP），在數據報文中攜帶時間戳，實現應用側同步

播放的要求。

（2）更豐富的TSN技術和集中式資源預留

在CBS、SRP、gPTP之后，越來越多的新技術也逐漸加入了TSN的

大家庭，例如門控調度、幀搶占、異步流量整形（ATS）等。TSN用于

移動前傳的解決方案中，要求使用基礎的嚴格優先級（SP）調度；TSN

用于工業自動化、承載網、車載網的解決方案中，雖然沒有最終確定，

但門控調度、異步流量整形等會是重點的可選用的TSN子技術。

同時，為了在這些解決方案中實現對網絡設備的正確配置，集中式

資源預留的方案成為了討論的熱點。TSN標準定義了“全分布式”、

“分布式用戶/集中式網絡”、“全集中式”三種配置模型，后兩者都

屬于集中式資源預留，其共同特征是需要集中式網絡配置（CNC）這樣

一個功能實體。這個功能實體可以是一個獨立網絡控制器，也可以是一

個運行在電腦、服務器上的軟件功能。由于這個階段，支持TSN的端設

備成熟度低于TSN網絡設備，所以CNC往往可以支持手動定義業務流量，

然后基于網絡拓撲和設備能力，生成一套配置方案并下發到TSN網絡設

備上，從而為用戶流量提供服務保障。這樣形成一種易于兼容演進的、

端與網弱協同的TSN解決方案。

（3）在TSN端網協同的基礎上，多種TSN解決方案“百花齊放”

不論在哪個行業，不論具體使用哪些TSN子技術，TSN解決方案的

核心邏輯都是一致的：用戶向網絡聲明自己的業務特征和對網絡服務的

需求；網絡進行響應，通過對網絡設備進行配置，為用戶預留資源；完

成后通告給用戶，用戶可以開始按約定發送報文到網絡中，這些報文能

夠獲得相應的服務保障。

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（二）技術應用路線

1.應用難點分析

TSN為通用網絡如以太網、無線局域網等提供確定性連接，支持

OSI模型中的數據鏈路層和網絡層轉發，能很好地兼容現有網絡，同時

能夠給網絡傳輸提供確定的時延和低抖動，可以實現各種設備之間的實

時、確定和可靠數據傳輸，滿足未來多個行業的多設備之間數據可靠傳

輸。然而，現階段TSN仍然沒有得到廣泛的應用，主要原因在技術難度

較高、產品成熟度、安全等三個方面。

（1）技術難度較高

首先，TSN需要提供的網絡指標：帶寬，延遲，抖動，丟包率，可

靠性，時鐘同步精度跟TSN的組網拓撲，組網規模，設備異構，網絡異

構等都有巨大的關系，這些指標又和業務需求高度相關。因此如何按照

標準要求達到適合不同業務場景和規模的調度規劃方案是一個難題。現

有方案中針對中小規模的靜態網絡，TSN的流量規劃調度都還能提供高

質量的調度方案，但是面對大規模網絡、大規模流量以及動態環境的

TSN流量調度還存在諸多困難，因此，調度算法還需要進一步根據實際

的業務場景進行優化打磨。

其次，TSN的目標是實現IT和OT的融合。但是實際上IT和OT的

差距比較大，并且既懂IT又懂OT的人才又較少，因此現階段不同背景

的研究人員的思維方式會受到原始背景的影響。如IT人希望一切分層，

采用標準化方式，一般會較復雜，比較適合普適情況，而OT是從經驗

方式入手考慮實際問題，希望方案越簡單越好，比較適合特殊情況。因

此，如何讓TSN成為連通OT和IT的橋梁需要OT和IT領域人才不斷交

流學習，解決實際問題，通過實際案例來積累經驗。

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最后，TSN的管理控制難度大。TSN解決方案的實施需要契合已有

的工業成果，需要做到前向兼容。由于工業門類眾多且互異，TSN的管

理控制除了需要考慮TSN網絡本身如Qcc要求的能力，還需要考慮工業

場景的管理控制，是融合還是隔離，目前只能由各個行業按照自身需求

去設計實施。這些都對TSN的控制管理技術水平提出了挑戰。

（2）產品成熟度問題

目前處于TSN的產業初期，產品成熟度還有待提升。一方面，TSN

的標準協議簇中部分協議依舊處于修訂、更新和評審狀態；另一方面，

TSN屬于新技術，需要進行市場培育和廣泛宣傳才能逐漸得到推廣。

從網絡交換端的角度，目前市面上的TSN交換機普遍是原理驗證樣

機或者是基于FPGA而開發的，成熟度較低且成本較高。要研發出成熟

的工業級TSN交換芯片及交換機仍然需要一定的研發周期。

從網絡終端節點的角度，要做到對整個網絡的統一調度，網絡中需

要有支持TSN各項協議的終端器件，只有整個網絡系統中各個節點均支

持TSN相關協議，整個網絡系統才能達到時鐘同步效果，網絡中各個節

點之間才能互相約定數據的發送和接收，做到流量的時延和抖動可控。

然而目前各個廠家主要精力均集中在對交換芯片和交換機的研發，對支

持TSN的終端芯片關注較少，導致目前組網中終端器件難以支持TSN，

進而也難以實現對整個網絡的統一調度。

從應用的角度，需要將TSN網絡的搭建和配置做到簡單友好，普通

用戶能夠很快入手，才能較為順利地推廣至傳統行業用戶。

（3）安全性

TSN解決方案需要保障網絡安全、功能安全和信息安全。網絡安全

是指網絡免受攻擊入侵的安全防范，即網絡系統的硬件、軟件及其系統

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中的數據受到保護，不因偶然的或者惡意的原因而遭受到破壞、更改、

泄露，系統連續可靠正常地運行，網絡服務不中斷。功能安全是指避免

由系統功能性故障導致的不可接受的風險，主要關注系統故障后的行為,

而不是系統的原有功能或性能。如TSN網絡不能影響汽車的剎車，加速

等功能。信息安全是指需保證信息的保密性、真實性、完整性、未授權

拷貝和所寄生系統的安全性。

一方面，TSN網絡規劃繼承了Profinet,EtherCat的功能，因此

在通信設計時基本上需要知道具體的傳輸的信息內容，這種情況若擴展

到TSN構筑的網絡，會存在顯式的企業機密泄露事件；另一方面，由于

OT和IT融合方面，OT的互操作性語義可能會在IT層面存在隱性的泄

露風險，如可以通過對IT的數據報文進行學習，可以對接入的機器設

備行為進行行為學分析，從而獲得工序、流程等商業秘密信息。因此，

在TSN解決方案中，需要考慮信息的加密傳輸機制、脫敏機制以及加擾

等隱私保護機制。

2.應用場景分析

在某些關鍵應用領域，常規的以太網由于缺乏確定性通信保障機制

無法滿足高帶寬、低延時、低抖動和高可靠的性能要求，但TSN技術可

以做到。以航空航天、汽車、鐵路行業為例，關鍵程序要求高帶寬、零

損耗，能夠處理速率受限的流量以及同時應對不同類型的數據和通訊需

求；另一方面，航空航天等行業具有一定的行業特殊性，傳統的網絡是

基于專有標準的，供應商很少，成本更高。而TSN技術是一項全球性技

術，組件成本低，已經過大量測試使用，應對航空航天、汽車、鐵路行

業所面臨的通訊技術挑戰，TSN有著完整的解決方案。

3.技術路線分析

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TSN解決方案的技術路線主要包括TSN設備產品選型和TSN網絡組

網架構設計兩大塊。根據TSN芯片的能力選擇TSN交換機、TSN網關和

TSN端設備，根據使用應用需求設計網絡架構，包含網絡拓撲、TSN交

換機、網關和端設備的部署位置，網絡最終通過TSN控制器進行網絡配

置和控制管理實現業務的接入。這當中TSN芯片，設備和TSN網絡控制

器是保證TSN解決方案落地的關鍵。

（三）TSN相關產品

對TSN通用解決方案而言，TSN產品的基礎支撐至關重要。TSN要

發揮出其決定性作用，一大前提是要保證TSN產品端到端的覆蓋，包含

了TSN芯片及處理器、TSN模組、TSN設備、TSN控制器、TSN流量規劃

器等產品。

1.TSN芯片及處理器

TSN芯片及處理器是TSN端到端覆蓋的核心命脈，它決定了其它

TSN產品的基礎性能及底層架構，TSN芯片及處理器的設計需要將控制

命令的傳送過程控制在微秒級別的時間精度內。

例如，TI公司推出了一款多協議千兆TSN的處理器芯片

SitaraAM6x。ADI公司發布的Fido5000是一款雙端口的實時以太網、

多協議TSN交換芯片。Broadcom公司已發布BCM53570、BCM53112、

BCM53154、BCM53162等不同規格的TSN交換機芯片。瑞薩電子株式會

社推出支持CC-LinkIETSN的工業以太網通信IC—R-IN32M4-CL3。

MARVELL已發布88E6390X、88Q5050用于交換機的TSN芯片。NXP已發

布SJA1105、SJA1105TELTSN芯片。在IPCore提供商方面。賽靈思

(Xilinx)公司推出的TSNIPCore可在一個3端口橋接端點或端點專用

配置中支持TSN標準。SoC-e公司推出TSNIPCore，支持802.1AS、

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802.1Qbv等。英特爾(Intel)公司推出TSNIPCore。TTTech公司的

FlexIPSolution是一個靈活的模塊化設計IP，為定制芯片（ASICs

或ASSPs）提供TSN功能。

當前國內的TSN芯片及處理器產業進展迅速，已有多家廠商推出了

對應的國產化TSN芯片及處理器。

例如，飛騰推出了TSN處理器FT-2000/4，為工業網絡系統提供支

持。

圖2TSN網絡接口的高速電路設計框圖

國防科技大學研制了千兆TSN芯片——銀河衡芯時間敏感交換芯片

HX-DS09，代號“楓林一號”。

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圖3“楓林一號”TSN芯片

北京智芯微電子研發了一款SC2404的TSN芯片，支持多種TSN協

議。

圖4SC2404TSN芯片

2.TSN融合5G模組

TSN融合5G模組是TSN通用解決方案中實現有線網絡和無線網絡

一致確定性的關鍵樞紐，TSN是時延敏感網絡，5G則是BestEffort網

絡，融合的前提是在不確定的5G網絡實現確定性時延，包括時間同步、

流量調度、可靠橋接技術等功能，由此將5G作為TSN網絡的無線部分，

擴展網絡的覆蓋面，大幅提高端設備設計和部署的靈活性。

此前，中國信息通信研究院牽頭發布“5G+TSN聯合測試床”，中

興通訊聯合高通成功演示用于智能電網的端到端5GTSN系統，中國聯

通與北京科技大學發布面向冶金行業的5G+TSN系統，愛立信發布基于

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5G與TSN融合的移動機器人，這些都需要TSN融合5G模組。

圖5TSN融合5G模組方案及原型

3.TSN設備

TSN設備是TSN通用解決方案的主干，不可或缺。主要包括TSN交

換機、TSN網關、TSN網卡、TSN測試儀、TSN端設備等，提供TSN設備

的廠商陣容正在擴大，開始逐步形成端到端的TSN產品方案。

例如，Relyum公司發布了TSN網關RELY-TSN-CPPS。控創

（kontron）推出的KBoxC-102-2可為現有PLC、BoxPC、網關和工業

服務器的硬件/軟件升級解決方案。英特爾的EXOReXware707系列多

協議IIoT網關可充當OT和IT之間的橋梁。恩智浦推出了S32G-VNP-

GLDBOX作為通用車載網關。

三旺通信基于工業場景應用，推出工業級TSN交換機、工業級TSN

交換機板卡、工業級TSN網關等端到端多類型TSN設備。

圖6三旺通信TSN工業交換機

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國防科技大學研制多種型號的TSN網絡設備，包括TSN交換機、

TSN網卡、TSN網關、TSN網絡測試儀等。

圖7“楓林一號”TSN交換機板卡

4.TSN控制器

TSN控制器，是TSN的用戶/網絡配置中心，采用集中式的配置模

型，具備檢索端站和TSN設備識別、收集端站功能和流量需求、流量路

徑調度計算、設備TSN配置下發等功能，是推動TSN產業發展的核心組

件。

例如，網絡通信與安全紫金山實驗室正在進行TSN控制器的研發。

其TSN控制系統基于軟件定義網絡思想，遵從802.1Qcc完全集中式配

置規范，支持全網級時鐘同步配置管理、提供TSN全部傳輸協議的納管、

并提供多種調度引擎算法，優化網絡資源的管理。

國防科技大學研制了一款適配OpenTSN開源項目的TSN集中式網絡

控制器TSNLight，可以對OpenTSN的硬件設備包括交換機、網卡、網

關等設備進行管理控制。

TTTECH公司的SlateXNS是一種TSN納管產品方案，作為基于瀏

覽器的軟件，它用于為TSN網絡拓撲建模、添加流和部署配置。Slate

XNS可以調度和配置任何TSN標準兼容的網絡/設備，在Windows或

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Linux上運行，無需專業知識就能配置復雜的TSN網絡。

Cisco的CNC納管TSN交換機方案，提供分層的架構模型。CNC是

SDN控制器，作為集中式的網絡控制，擁有全局的視圖和網絡管理。當

前CNC專注于自動化配置，包括新增流量需求、轉發設備改變場景等。

5.TSN流量規劃器

TSN流量規劃器根據用戶需求生成相應的網絡拓撲，支持集成多種

調度策略，通過全局信息采集，統籌規劃流量調度方案，是促進TSN工

業發展的關鍵部件。

例如，國防科技大學基于python和開源SMT求解器開發的TSN流

量規劃器OpenPlanner，由拓撲及流量生成、拓撲及流解析、約束生成、

約束添加和求解、輸出解析五個模塊組成。

華為針對不同場景業務差異化的SLA保證需求，提出TSN大規模異

構異質流量編排方案，針對業務實際特征進行分類、聚合，并根據拓撲

類型，智能選擇同步、異步或混合編排方式，實現大規模流量的快速、

增量編排，同時具有網絡運行態實時調優能力。

圖8TSN大規模異構異質流量編排方案

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（四）TSN融合技術解決方案

1.TSN+OPCUA解決方案

TSN+OPCUA組合提供了一個實時、高確定性并真正獨立于設備廠

商的通信網絡，將會在帶寬、安全、互操作、延遲和同步等方面帶來巨

大改善。TSN技術和OPCUA相結合，可以滿足工業應用的各種傳輸需

求，提升工業現場的信息交互效率。OPCUA提供標準的語義定義，統

一互操作，統一信息模型，M2M/M2B協同，以及面向服務架構設計SoA

降低軟件設計難度。TSN通過良好的互通性，改善現場總線標準不統一

的情況，提供高可靠性、多路徑/冗余路徑技術；提供us級時延、ns

級抖動，管理簡單，即插即用。

圖9賽靈思OPCUA-TSN通訊框架

2.DDS融合TSN：實時數據交換解決方案

IICF對象管理組織（OMG）宣布開發了一個DDS-TSN標準，以便使

用DDS數據總線的軟件應用程序能夠部署在支持TSN的網絡上。通過將

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DDS置于TSN之上，系統架構師和應用程序開發人員可以輕松地創建具

有高確定性、可靠性、可擴展性和可用性特性的強大的分布式數據中心

軟件集成框架。

圖10使用DDS-TSN標準啟用的QoS策略和配置參數簡單配置時間敏感數據流

結果表明，DDS和TSN非常適合并完美互補。DDS系列規范為IIOT

連接堆棧上較高的軟件組件定義了軟件數據總線，如圖11所示，TSN

規范定義了堆棧最低層的硬件接口和信令，兩者都是橫向標準，適用于

許多垂直市場。DDS-TSN標準的出現，使IIOT網絡能夠融合到單一商

品硬件解決方案中，實現所有數據的實時交換。

3.CC-LinkIETSN解決方案

CC-LinkIETSN是一種開放式工業網絡技術，瑞薩電子為智能工

廠應用提供了基于該技術的系統解決方案，作為首個支持CC-LinkIE

TSNB類標準的控制器，R-IN32M4-CL3芯片上的系統嚴格的符合規范，

可實現超高速和高精度運動控制解決方案，從總體上提高了工廠的生產

效率。

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圖11使用CC-LinkIETSN的技術架構

三、TSN行業解決方案

（一）軌道交通

1.需求分析

列車通信網絡TCN，為列車各子系統提供數據通信服務，是列車核

心組成部分之一，相當于列車的“大腦”和“神經”系統。為了滿足列

車信息化和智能化的發展趨勢對高帶寬的需求，IEC/TC9于2012-2018

年陸續制定發布IEC61375系列相關標準，將以太網技術引入軌道交通

行業。中國于2020年陸續發布GB/T28029系列標準，完成中國列車通

信網絡以太網相關技術標準化。

TCN采用以太網技術后盡管有足夠的帶寬，卻并未簡化列車的整體

設計。列車往往部署多個通信網絡，分別用于列車控制、鐵路信號、視

頻安全和乘客信息系統等。其主要原因是以太網技術本身不具備確定性，

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在多種業務數據混合傳輸的場景下，無法保障控制數據的安全。

IEC61375和GB/T28029標準建議將控制網與多媒體網分別組網，如下

圖所示。

圖12IEC61375規定的控制網與多媒體網組網方式

下一代列車通信網絡的核心目標是簡化列車整體通信的復雜性，把

各個子系統的多個網絡融合成一個綜合承載網絡。歐盟Shift2Rail計

劃的CONNECTA項目于2016年開始進行下一代列車通信網絡的研究，西

門子、龐巴迪、西班牙CAF、阿爾斯通、德國DB，法國國鐵等都是該項

目組成員。CONNECTA項目定義的下一代列車通信網絡將采用基于IEEE

802.1標準的TSN技術。IEC/TC9于2021年開始策劃IEC61375系列標

準的修訂，有意向增加TSN內容。

盡管下一代列車通信網絡標準尚未制定，但是TSN作為下一代列車

通信網絡代際特征通信技術基本上已成為業內共識。新的列車通信網絡

采用TSN技術以后，將兼有MVB/WTB總線通信技術確定性實時性和以太

網技術的高帶寬靈活性的優點，列車通信網絡將會迎來一個全新的階段。

2.應用解決方案

由于基于TSN的列車通信網絡暫未形成標準規范，本章節根據

IEC61375與GB/T28029標準的網絡架構，結合兩種協議的標準和TSN

的技術特點，提出一種可能的基于TSN的列車通信網絡架構，如下圖所

示。

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圖13基于TSN的列車網絡架構示例

該架構整體采用雙平面冗余的結構，與IEC61375和GB/T28029相

同的分層模式，包含支持TSN的以太網列車骨干網節點ETBN構成的列

車骨干網ETB，支持TSN的以太網編組網節點ECNN構成的編組網，以

及支持TSN終端設備ED和普通終端構成的終端層。

TSN列車骨干網由ETBN-TSN設備組成，每個編組固定為兩個ETBN

設備，主要解決列車重聯與解編動態編組問題。基于TSN的列車骨干網

使用雙線性結構，摒棄了掉電旁路功能。物理層可能會升級到1000M或

10G以太網，通信線纜可能會繼續使用電纜也可能使用光纜。

TSN編組網由ECNN-TSN設備構成，以成對的方式部署，核心作用

是向終端設備層提供接入服務。基于TSN的編組網物理結構上明確采用

環型拓撲，面向雙網口控制類終端設備提供并行結構雙數據平面冗余方

式，面向普通終端設備提供環型冗余服務。物理層可能會升級到1000M

或10G以太網，通信線纜可能會繼續使用電纜也可能使用光纜。

終端層由具備TSN功能的ED-TSN和普通以太網終端ED構成，與車

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輛控制相關的關鍵設備比如牽引、制動、輔助等系統要求支持TSN且采

用雙網口冗余方式，與車輛控制無關的其他設備比如車門、空調、PIS

等系統可以繼續采用單網口方式。物理層可能會徹底摒棄10BASE-T，

使用100BASE-TX，線纜采用CAT5e電纜。列車實時數據協議TRDP需要

進行升級修改，以適應新的網絡架構、TSN技術特性并支持版本兼容。

基于TSN的綜合承載網絡分別為控制數據和非控制數據配置不同的

優先級，以確保在非控制數據出現異常的情況下，控制數據不受影響。

建議優先級分配遵循以下原則：行車安全控車相關數據優先級較高，非

行車相關控車數據或服務類控制數據優先級次之，視頻等多媒體信息優

先級最低。

IEEE802.1TSN已經發布和正在制定中的子標準超過30余項，軌

道交通行業列車通信網絡對TSN標準的選擇建議如下。

板塊標準選擇說明

目前車載應用使用的時間同步的方式，比如NTP協議、SNTP協議、基于

TRDP的授時協議等均無法滿足TSN的使用需求，必須引入IEEE802.1

時間同步AS-Rev這一全新時間同步協議的支持。按照傳統的失效不擴散原則，

建議骨干網和編組網采用隔離的PTP域，某個編組時鐘失效不會影響其

它編組或骨干網，骨干網時鐘失效不會影響編組網

目前車載應用流量整形采用的是基于信用、權重或嚴格優先級的整形策

流量整形

略，為了支持TSN，需要引入IEEE802.1Qbx,流量調度整形機制的支持

考慮到IEC61375和GB/T28029中對于骨干網均明確要求使用100BASE-

幀搶占TX物理層，建議列車通信網絡在使用TSN時引入對IEEE802.1Qbu幀搶

占協議的支持，提高對帶寬的有效利用率

列車通信網絡由交換設備承擔的安全相關的功能主要包括帶寬限制、廣

安全防護播風暴抑制、黑白名單等，引入IEEE802.1Qci逐流過濾與監管支持可

以使交換機的防護功能更加完善

IEEE802.1CB幀復制與消除FRER（FrameReplicationand

網絡健壯

EliminationforReliability)提供了一種在二層無縫冗余的傳輸方

性

式，建議引入該標準提升列車網絡通信健壯性

圖14軌道交通行業列車通信網絡對TSN標準的選擇建議

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目前無論國際還是國內，IEEE802.1TSN技術將會是軌道交通行

業下一代列車通信網絡的代際特征，已經是行業共識。我們對此感到樂

觀，但對于TSN落地過程中所面臨的問題也要有清醒的認識，只有盡快

完成基于TSN的列車通信網絡標準化才能夠真正加快TSN技術在軌道交

通行業的落地進程。

問題描述

TRDP是IEC61375和GB/T28029規定的列車車載通信協議，需要

TRDP與TSN

研究如何將TRDP的配置、傳輸與TSN自身的配置、傳輸機制進行

融合

融合，使TSN技術滿足列車通信網絡技術規范

列車編組改變或者故障會導致列車網絡拓撲發生改變。拓撲變化將

拓撲變化需要對數據調度配置進行相應調整。如何設計相應的適應機制和快

速生成調度，是一個技術挑戰

TSN的最關鍵的部分時間同步，需要研究一種適合軌道交通車載場

時間同步景的時間同步方案，同時需要思考如何應對拓撲結構變化引起的時

間再同步

TSN的測試一致性標準還沒有建立，當前廠家互聯互通還未完全建

立，但各廠商調度機制還存在差異，導致部分廠商設備報文轉發丟

互聯互通

棄或時延加大的情況，未來還需要加強通信一致性標準的制定和完

善，減少報文丟失或延時問題的發生

圖15軌道交通行業TSN落地的問題

（二）智能制造

1.需求分析

智能制造是一種新型生產方式，該生產方式是基于新一代信息通信

技術與先進制造技術深度融合，貫穿于設計、生產、管理、服務等制造

活動的各個環節，具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功

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能。跟傳統制造相比，智能制造具有如下特點：

（1）數據量越來越大。智能終端、物聯網逐漸普及，全球物聯網

將保持高速增長，根據GSMA發布的報告和世界物聯網大會提供的數據

顯示:2019年全球物聯網總連接數達到120億,其中我國的物聯網連接

數為36.3億，在全球占比高達30%，預計到2025年，全球物聯網總連

接數規模將達到246億，年復合增長率高達13%，而我國預計能夠超過

80億個。大幅提高的物聯網連接數會導致企業內部流量激增，傳統的

工業以太網、工業總線等技術的帶寬已無法滿足海量終端聯網的需求；

圖16全球物聯網連接規模

（2）業務類型越來越復雜。在制造業數字化轉型過程中，AR/VR

輔助運維、數字孿生、機器視覺等新技術的發展，ERP/MES/WMS/PLM等

系統的打通，使得企業內部網絡所需承載的業務數據類型越來越多，為

不同類型的業務提供差異化的服務，是企業面臨的一大難題；

（3）企業上云越來越普遍。企業上云有利于推動企業加快數字化、

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網絡化、智能化轉型，提高創新能力、業務實力和發展水平，越來越多

的企業已經上云或者正在規劃上云。

2.應用解決方案

（1）基于TSN的多業務共網傳輸

在制造業，OT被認為是現代工廠的支柱，它控制著工廠的基礎設

施，并使工廠生產線正常運轉。同時，IT也是必不可少的，從客戶關

系管理，到管理信息系統，到電子郵件，一切都是在IT基礎架構上運

行的，IT和OT一直共存，但往往彼此獨立。然而，隨著工業物聯網

(IIoT）的出現，將網絡傳感器及其相關軟件與復雜的物理機械結合在

一起，IT和OT之間的鴻溝正在迅速消散。OT網絡中普遍采用的工業

以太網技術，可以很好地滿足機器運動控制等實時性業務的需求，但是

無法應對海量數據的連接和傳輸，而IT網絡中普遍使用的普通交換機

等產品，雖然可以提供更大的帶寬和傳輸能力，但采用的“盡力而為”

機制，在實時性、確定性方面又無法滿足生產需求。

圖17基于TSN的多業務共網傳輸方案

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基于TSN交換機構建的確定性內網，既可以滿足實時性業務的需求，

也可以為海量數據的傳輸提供網絡支撐，具有以下4種優勢：

①通過IEEE802.1AS和IEEE1588v2協議，實現整個TSN網絡誤

差在納秒級的高精度時鐘同步，微秒級的端到端傳輸時延上限，以及納

秒級的網絡抖動控制，為遠程操控等實時性業務提供確定性網絡支撐；

②通過IEEE802.1CB鏈路冗余等技術，提供高可靠的網絡保障；③通

IEEE802.1Qbv門控技術，提供差異化服務，實現多種業務共網傳輸；

④TSN采用標準的以太網協議，具備良好的互通性，改變了傳統工業網

絡七國八制局面，通過與OPCUA技術結合，加速了企業IT、OT的融合。

（2）基于TSN+5G的PLC遠程實時控制

PLC作為可編程邏輯控制器，廣泛應用在運動控制、數據處理、工

業過程控制、開關量邏輯控制等場景，但是隨著智能化需求的日益增長，

傳統PLC已經不能滿足工業智能化的需求：協議不統一、開放性低；控

制系統除了要處理傳感信號，還要處理視覺、語音等信號；要支持5G

等無線通信。傳統的PLC是做不到的，且PLC通常部署分散，不利于業

務的調整與維護。云化PLC具備軟硬件分離、易擴展、處理性能更強、

統一的云端圖形化編程和運維的環境等優勢，實現了工業控制從有線到

無線、從本地到云端的轉移。

工業控制類業務，對時間要求極高，如下圖所示：

業務類型可靠性指標端到端時延要求消息大小（Bytes)

運動控制99.999%~99.999999%500us~2ms20~50

移動機器人>99.9999%1ms~50ms40~250

對裝配機器

人、銑床等的99.9999%~99.999999%4ms~8ms40~250

遠程控制

圖18工業控制類業務對時間要求

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因此PLC的云化部署，需要一個能夠提供確定性轉發能力的網絡作

為支撐，基于TSN和5G技術組成的確定性網絡可以滿足需求。

圖19基于TSN+5G的PLC遠程實時控制

如上圖所示，將原先位于現場的PLC拉遠至云端，通過TSN、5G網

絡，連接至現場設備，共同完成產線的運動控制、工業過程控制等活動。

在TSN網絡中配置IEEE802.1AS使各個設備時間同步，以精確的時間

同步為基礎，在TSN交換機、UE/DS-TT、UPF/NW-TT上配置基于時間的

精確門控管理，實現PLC控制報文的低時延、低抖動轉發。采用此方案

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具備如下優勢：①通過TSN與5G技術的結合，為PLC的集中、云化部

署提供了技術支撐，有利于業務的及時調整以及PLC的統一管理和維護；

②通過CNC對TSN交換機及5GTSN網橋的自動化配置與管理，網絡維

護工作簡單；③PLC云化部署后，減少了對硬件的依賴性，企業可以靈

活地選擇供應商，允許用戶更換或添加組件并且不影響系統的其他部分，

輕松實現PLC的可擴展性和系統模塊化。

（三）汽車車載

1.需求分析

（1）車載以太網現狀

傳統的車載網絡是多種總線技術共存的，典型的如CAN、LIN、

FlexRay等，“專線專用”是一大特點。由于各種總線技術各有特色，

可復用性差，故當前汽車業界絕大多數廠商需要在一輛車上使用5-14種

總線技術。繁多的總線類型大大增加了線纜的總長度與總重量，也增加

了布線的難度和人工成本。

下圖為車載網絡架構的演進，從傳統的各類總線相互隔離的網絡架

構，到目前部分功能集中到域控制器，各類系統通過以太網與域控制器

實現互通，再到未來一網到底，各類系統靈活互通，可以看出，以太網

絡將成為車載網絡的主流技術。在未來的架構中，高帶寬的以太骨干鏈

路可以支持軟件驅動架構，進行集中式的處理，同時大大降低了總線類

型的數量，提升網絡傳輸性能。

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圖20車載網絡架構演進

車載以太網的需求如下：

①高帶寬數據傳輸。自動駕駛系統中，涉及到大量的傳感器數據傳

輸需求。最典型的是攝像頭圖像數據和激光雷達點云數據。

②實時性與確定性。在高帶寬數據傳輸下，如何保證數據在不同控

制器，控制器與傳感器間的傳輸時延、波動盡可能小以及部分控制指令

滿足實時性要求。例如自動駕駛應用對車輛控制報文的需求如下圖所示：

需求當前方案方案缺陷

盡管DDS嘗試通過使用有效的

采用DDS通信解決方案中

時延盡可能二進制協議來盡力而為，但它下

的QOS技術，控制報文優

少能保證何自知性的行為，因為它

先發送

不控制底層網絡層

通過丟包重傳的機制來保可以保證不丟包，但是包的重傳

報文不丟包

證會帶來時延

圖21自動駕駛系統對車輛控制報文的需求

③高精度時間同步。不同傳感器、控制器需要時間同步，來滿足算

法對時空同步的需求。比如在自動駕駛解決方案中的技術應用，要求傳

感器與域控制器之前高精度的時間同步，同時對時間同步的可靠性要求

很高，為達到ASIL_D安全等級需要冗余備份主時鐘。

（2）車載以太網遺留問題

①傳輸確定性與可靠性無法保證。車載軟件開發普遍遵循Adaptive

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AutoSar（簡稱AP），但是在AP的規范并沒有體現自動駕駛對傳輸確定

性和可靠性方面的要求。另外目前的實現僅在軟件協議棧層面做工作，

僅僅在軟件層面優先轉發，在驅動和硬件層能夠確定性的到達對端是無

法保證的。

②實時性無法滿足。在某些車載以太網應用中對傳輸的實時性有強

制要求。比如智能座艙中對于HMI渲染的端到端傳輸時延要求<200ms，

自動駕駛應用中控制報文的傳出時延要求<1ms等，這在當前車載以太網

的典型實現中都無法滿足需求。

③時間同步策略過時。傳統的NTP等時間同步策略在當前車載以太

網應用中，無論是可靠性還是同步精度都無法滿足要求，亟需精度更高

和具備安全冗余備份的技術。

2.應用解決方案

對于新一代車型的車輛控制，通過域控制器的交換機功能進行大量

實時性周期數據傳輸。依賴IEEE802.1Qbv和IEEE802.1Qbu功能，可以

實現分批分時的確定帶寬和確定延時的數據傳輸，基本能夠滿足

100us~1ms的延時區間。滿足傳統CAN網絡數據傳輸需求的同時，車聯網

的地圖等應用也能夠保證及時響應，在線音視頻應用也能夠流暢播放，

實現了以以太網為基礎的多域融合。

（1）應用場景1-ADAS域控制器傳感器數據融合

①場景子類描述：

雷達，超聲波，攝像頭等傳感器數據融合，對數據帶要求很大，要

求來自不同傳感器的數據可以實時同步的傳輸到中央計算平臺。

②數據流要求：

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要求項具體指標

傳輸周期一般<10ms，比如車身反饋的車速、輪速等。

傳輸實時延一般要求<1ms

數據丟包率無丟包

最大幀長度64-1500

數據安全一般要求E2E校驗確保數據安全

圖22ADAS傳感器融合數據流指標要求

③應用的TSN協議標準

應用到的TSN協議標準為IEEE802.1AS-Rev、IEEE802.1Qbv、

IEEE802.1Qbu。

圖23ADAS域控制器傳感器數據融合示意圖

圖中ADAS域控制器即CentralComputer需要接收海量的傳感器數據，

對數據時延和網絡帶寬的要求高，配置IEEE802.1Qbu和IEEE802.1Qbv

功能，可以保證以上數據傳輸鏈路的確定性和可靠性。

（2）應用場景2-L4以上自動駕駛全冗余備份線路

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①場景子類描述：

L4以上自動駕駛，需要保證數據傳輸鏈路的可靠性，通過全冗余

鏈路傳輸路徑的設計保證關鍵信息流的可靠傳輸。

圖24冗余備份線路示意圖

②數據流要求：

包含鏈路全冗余設計以及無縫切換。

③應用的TSN協議標準：

應用到的TSN協議標準為IEEE802.1CB。

（四）煤礦

1.需求分析

近年來，隨著國家發改委、工信部和國家能源局等部門聯合發布的

《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》的落地，智慧礦山領域愈加受

到更多人的關注。特別是在5G技術的賦能下，為打造智慧礦山創新型

應用，助力礦山行業轉型升級奠定了堅實基礎。通過5G技術賦能產業，

不僅有助于我國經濟社會的綠色發展，實現“雙碳”目標，也有助于推

動人類命運共同體的構建。

作為能源礦產的重要組成部分，我國煤礦大部分處于地表以下，井

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下掘進面、綜采面等核心工作區存在較高危險性。因此，人員安全問題

始終是煤礦生產的頭等大事，利用5G、大數據、新型網絡等技術手段，

實施智能采礦，將煤礦工人從艱苦的工作環境和高強度的體力勞動中解

放出來，最大限度實現“少人則安，無人則安”。

綜上，智慧煤礦行業主要圍繞人員安全展開研究，在5G技術的賦

能下，通過實現“無人礦卡、高清視頻傳輸、遠程控制、井下定位”以

及“5G+融合通信一張網”等技術達到礦山的智能化和數字化的要求。

目前，網絡中不同設備以及不同制式系統下設備間的信息交互極為復雜，

這對“這張網”提出了很高的要求。

2.應用解決方案

不同于傳統的以太網，面向工業互聯網的下一代工業網絡TSN在以

太網的基礎上引入了時鐘同步、流量調度和網絡配置等關鍵特性，可為

對時間敏感的數據提供低時延、低時延抖動和低丟包率特性的傳輸服務。

無人礦卡場景中，用于遠程控制的控制信息對TSN網絡下不同設備

的同步提出了較高的要求。結合TSN網絡的時鐘同步特性，實現遠程對

無人礦卡的控制，降低因網絡造成的信號傳輸時延的影響。

此外，針對基于TSN的遠程控制場景。

如下圖所示，在CPE1-1與CPE1-2之間建立L2VPN鏈路1，在

CPE2-1與CPE2-2建立L2VPN鏈路2,這種在TSN網絡下的冗余傳輸

（FRER）方案，可以提升數據傳輸的可靠性。井下的TSN網絡（如圖

中的TSN1）與井上的TSN網絡（如圖中的TSN2）分別執行數據的上傳

和下載，利用TSN的特性以達到改善時延抖動和變無序為有序等目的。

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圖25遠程控制總體方案示意圖

具體的特點如下：

視頻流、PLC/CAN的控制信息流通過不同的端口進入TSN網關的交

換模塊，PLC/CAN的控制信息流為時間敏感的數據流，將時間敏感的數

據流和時間非敏感的數據流在TSN網關處融合，TSN在進行數據轉發時，

可以針對工業互聯網不同優先級的業務數據進行隊列調度，以保證質量

的差異化。在這種應用場景下，TSN可以針對各類工業應用涉及的業務

流特性進行建模和定義，比如視頻流和PLC遠程控制流，以提供不同或

相匹配的優先級與調度機制。

無論是無人礦卡、遠程控制、高清視頻傳輸還是定位等場景，都可

通過時分復用或者頻分復用機制實現不同優先級數據流的傳輸，對于應

用在煤礦領域的TSN網絡，雖然支持井上和井下使用一張網，但考慮到

井上井下傳輸環境的不同，在同屬于一張網的情況下