YD/TXXXX-XXXX

ICS35.240.50

CCSM30

YD

中華人民共和國通信行業(yè)標準

YD/TXXX—XXXX

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時間敏感網(wǎng)絡技術要求

IndustrialInternet—Technicalrequirementsfortime-sensitivenetwork

(報批稿)

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

中華人民共和國工業(yè)和信息化部發(fā)布

YD/TXXXX-XXXX

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。

本文件由中國通信標準化協(xié)會提出并歸口。

本文件起草單位：中國信息通信研究院、華為技術有限公司、新華三技術有限公司、之江實驗室、

上海交通大學、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新中心（上海）有限公司、北京東土科技股份有限公司、杭州優(yōu)穩(wěn)自動化

系統(tǒng)有限公司、歌爾股份有限公司、四川長虹電子控股集團有限公司、新特能源股份有限公司、北京郵

電大學、朗坤智慧科技股份有限公司、清控數(shù)聯(lián)（山西）工業(yè)技術有限公司合肥條頓工業(yè)技術有限公司。

本文件主要起草人：石友康、曹薊光、張恒升、段世惠、朱瑾瑜、陳潔、萬曉蘭、陳彩蓮、程遠、

楊宇蒙、吳少勇、李西良、李林光、潘曉勇、鄭忠斌、李振廷、孫芳、王文海，徐斌、劉雄、李斌、許

方敏、孫卓、尹春雷、徐東、毛旭初、吳爽、張曉、武曉宇。

II

YD/TXXXX-XXXX

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時間敏感網(wǎng)絡技術要求

1范圍

本文件規(guī)定了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景下時間敏感網(wǎng)絡的總體技術要求，包括時間敏感網(wǎng)絡架構、功能要求、

互操作系統(tǒng)技術要求、可靠性要求及安全技術要求等內(nèi)容。

本文件適用于工業(yè)企業(yè)（以制造業(yè)為代表）內(nèi)部網(wǎng)絡中時間敏感網(wǎng)絡（TSN）的規(guī)劃、設計、優(yōu)化

及設備研發(fā)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；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。

IEEE802.1Qcc-2018IEEE局域網(wǎng)和城域網(wǎng)標準虛擬橋接局域網(wǎng)修訂：流量預留好的性能增強

（IEEEStandardforLocalandMetropolitanAreaNetworks—BridgesandBridgedNetworks

—Amendment:StreamReservationProtocol(SRP)EnhancementsandPerformance）

IEEE802.1AS-2020IEEE局域網(wǎng)和城域網(wǎng)標準橋接局域網(wǎng)時間敏感應用時間和同步（IEEE

StandardforLocalandMetropolitanAreaNetworks--TimingandSynchronizationforTime-

SensitiveApplicationsinBridgedLocalAreaNetworks）

IEEE802.1Qbu-2016IEEE局域網(wǎng)和城域網(wǎng)標準網(wǎng)橋和橋接網(wǎng)絡修訂26：幀搶占（IEEEStandard

forLocalandMetropolitanAreaNetworks--BridgesandBridgedNetworks--Amendment26:

FramePreemption）

IEEE802.1Qbv-2015IEEE局域網(wǎng)和城域網(wǎng)標準網(wǎng)橋和橋接網(wǎng)絡修訂25：排定流量增強（IEEE

StandardforLocalandMetropolitanAreaNetworks--BridgesandBridgedNetworks--

Amendment25:EnhancementsforScheduledTraffic）

IEEE1588Edition2.0IEEE局域網(wǎng)和城域網(wǎng)標準網(wǎng)絡測量和控制系統(tǒng)的精密時鐘同步協(xié)議（IEEE

StandardforaPrecisionClockSynchronizationProtocolforNetworkedMeasurementand

ControlSystems）

IEEE802.1AB-2009/Cor2-2015IEEE局域網(wǎng)和城域網(wǎng)標準站和媒體訪問控制連接發(fā)現(xiàn)勘誤2：技

術和編輯更正（IEEEStandardforLocalandmetropolitanareanetworks--StationandMedia

AccessControlConnectivityDiscoveryCorrigendum2:TechnicalandEditorialCorrections）

IEEE802.3br-2016IEEE以太網(wǎng)標準修正案修訂5：散布快速流量的規(guī)范和管理參數(shù)（IEEE

StandardforEthernetAmendment5:SpecificationandManagementParametersfor

InterspersingExpressTraffic）

IEEE802.1Qca-2015IEEE路徑控制和預留PathControlandReservation

IEC62443工業(yè)過程測量、控制和自動化網(wǎng)絡與系統(tǒng)信息安全（Securityforindustrial

automationandcontrolsystems）

ITU-TY.3300SDN框架（Frameworkofsoftware-definednetworking）

3術語和定義

1

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下列術語和定義適用于本文件。

門控周期gatingcycle

門控列表中單條時間分片的占用時間。

調(diào)度周期scheduledcycle

一組門控序列的執(zhí)行時間，一個調(diào)度周期由一個或者若干個門控周期組成。

時間敏感網(wǎng)絡time-sensitivenetwork

具有為業(yè)務流量提供有上限的確定時延傳輸能力的網(wǎng)絡。

時間敏感網(wǎng)絡域time-sensitivenetworkdomain

一組具支持按照時間敏感網(wǎng)絡相關標準進行流量傳輸?shù)脑O備組成的局域網(wǎng)絡。

廣域時鐘universaltime

用于局域網(wǎng)范圍的時間同步，按需保證生產(chǎn)單元或者設備維度的精準交互。

工作時鐘workingtime

用于大規(guī)模的設備時間對齊，通常以GPS、GLONASS、北斗等衛(wèi)星作為時鐘源。

4縮略語

下列縮略語適用于本文件。

API應用程序編程接口ApplicationProgrammingInterface

CNC中心網(wǎng)絡控制器CentralizedNetworkConfiguration

CUC中心用戶控制器CentralizedUserConfiguration

CIR承諾信息速率CommittedInformationRate(CIR)

CBS承諾突發(fā)尺寸CommittedBurstSize

gPTP通用精準時間同步協(xié)議generalizedprecisiontimeprotocol

IT信息技術InformaticaTechnology

MAC媒體接入控制MediaAccessControl

NQA網(wǎng)絡質(zhì)量分析NetworkQualityAnalysis

OT控制技術OperationTechnology

PLC可編程邏輯控制器ProgrammableLogicController

PCEF策略和計費執(zhí)行功能PolicyandChargingEnforcementFunction

TAI國際原子時internationalatomictime

TSN時間敏感網(wǎng)絡Time-SensitiveNetwork

UNI用戶/網(wǎng)絡接口User/NetworkInterface

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5時間敏感網(wǎng)絡架構

網(wǎng)絡組成

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域下時間敏感網(wǎng)絡互操作參考IEEE802.1Qcc-2018，建議采用集中式控制模型，由

CUC、CNC、網(wǎng)管以及網(wǎng)絡節(jié)點組成（見圖1）。

圖1時間敏感網(wǎng)絡組成示意

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時間敏感網(wǎng)絡由CUC、CNC、轉(zhuǎn)發(fā)設備和端設備四類網(wǎng)元組成：

a)時間敏感網(wǎng)絡應具備CUC節(jié)點，作為網(wǎng)絡系統(tǒng)用戶側界面，用于管理工業(yè)應用系統(tǒng)并通過UNI接

口向CNC提供端到端應用系統(tǒng)之間網(wǎng)絡業(yè)務配置要求；

b)時間敏感網(wǎng)絡的CNC節(jié)點應具備IEEE802.1Qcc-2018所定義的時間敏感網(wǎng)絡相關特性的綜合

配置能力，通過南向接口向網(wǎng)絡節(jié)點下發(fā)相關配置；

c)時間敏感網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)設備節(jié)點負責進行實際的報文轉(zhuǎn)發(fā)，并支持相關TSN特性的執(zhí)行；根據(jù)應用

場景及網(wǎng)元在網(wǎng)絡中的位置，將時間敏感網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)設備分為網(wǎng)關、橋設備、端設備三種類型：

1)數(shù)字項網(wǎng)關設備主要部署于時間敏感網(wǎng)絡域邊緣，支持在數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層及應用層實

現(xiàn)跨時間敏感網(wǎng)絡域及時間敏感網(wǎng)絡域與非時間敏感網(wǎng)絡域之間的互通；

2)網(wǎng)橋設備主要部署于時間敏感網(wǎng)絡域內(nèi)部，實現(xiàn)時間網(wǎng)絡域內(nèi)部業(yè)務單元（車間、產(chǎn)線、

設備）的互聯(lián)互通；

3)工廠內(nèi)部建議以三層架構部署網(wǎng)橋設備，即核心、匯聚、接入層設備。核心層設備部署于

工廠級機房，實現(xiàn)工廠內(nèi)部各車間之間的互聯(lián)互通；匯聚層設備部署于車間級機房實現(xiàn)車

間內(nèi)部不同產(chǎn)線之間、集中式控制器與設備之間的互聯(lián)互通；接入設備部署于生產(chǎn)現(xiàn)場實

現(xiàn)現(xiàn)場設備、傳感器等通信接口的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換并與控制器、檢測監(jiān)控裝置進行互聯(lián)互通；

4)端設備則指具備時間敏感網(wǎng)絡功能的工業(yè)設備，包括控制器、PLC、伺服、I/O等設備。

d)時間敏感網(wǎng)絡的網(wǎng)管節(jié)點可以與CNC節(jié)點物理上合設，負責網(wǎng)絡設備的故障監(jiān)控及資源管理。

網(wǎng)絡分域

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出于單域規(guī)模、承載要求以及業(yè)務隔離等目的，時間敏感網(wǎng)絡宜考慮分域部署見圖2。

圖2時間敏感網(wǎng)絡分域示意圖

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時間敏感網(wǎng)絡分域要遵循如下要求：

a)同一時間敏感網(wǎng)絡域內(nèi)的設備支持通過同一個控制器統(tǒng)一進行網(wǎng)絡和流配置下發(fā)到設備；

b)非時間敏感交換設備不應在時間敏感網(wǎng)絡中部署和運行；

c)同一個時間敏感域內(nèi)可按照業(yè)務、產(chǎn)線、流量模型等維度劃分邏輯或者物理子域。

流量模型

5.3.1流量特征

根據(jù)工業(yè)領域業(yè)務流量特點，建議定義時間敏感網(wǎng)絡流量的流量特征指標，描述見表1。

表1時間敏感網(wǎng)絡流量特征描述

名稱取值描述

等時性等時Cyclic/非等時Acyclic描述流量的發(fā)送是否為高頻率等時(毫秒級)發(fā)送

周期性周期Periodic/非周期sporadic描述流量為周期還是隨機發(fā)送

是/否同步于網(wǎng)絡時鐘描述業(yè)務流量是否在應用層與網(wǎng)絡時間同步，以便對

同步性

齊流量發(fā)送機制與網(wǎng)絡調(diào)度機制

應用數(shù)據(jù)包長定長/變長描述指應有數(shù)據(jù)以太幀的凈荷

時限描述流量中的每一個幀到達接收端的最晚時間

延時描述流量中每一個幀傳送的平均時延

數(shù)據(jù)傳輸門限

帶寬描述流量的發(fā)送速率

抖動描述流量對于抖動的容限

丟包丟包描述流量對于丟包的容限

緊急程度高/中/低描述網(wǎng)絡承載質(zhì)量對于應用系統(tǒng)的

5.3.2流量類型

同一域內(nèi)的時間敏感網(wǎng)絡應具備統(tǒng)一的流量類型分類及標識方式，該分類將作為優(yōu)先級指定、隊列

分配及調(diào)度的依據(jù)：

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a)可以按照承載要求劃分流量類型：等時同步流量（如用于運動控制）、一般實時流量（如用于

一般自動化控制信號、視覺控制信號等）、盡力而為的TCP/IP流量（如工業(yè)參數(shù)賦值和組態(tài)、

運行維護信息，生產(chǎn)物流監(jiān)控信息等），此種分類方式主要用于按需申請網(wǎng)絡資源；

b)可以按照流量典型特征劃分流量類型：如同步等時流量、周期性固定包長流量、非周期變長包

流量等，此種分類方式主要用于調(diào)度模型的建模。

6功能要求

基礎網(wǎng)絡功能

6.1.1轉(zhuǎn)發(fā)要求

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域中，時間敏感網(wǎng)絡應具備有界低延遲，具體的轉(zhuǎn)發(fā)功能要求如下：

a)時間敏感網(wǎng)絡應支持設定時間敏感數(shù)據(jù)流傳輸帶寬下限，時間敏感數(shù)據(jù)流傳輸帶寬應不低于

10Mbps，圖像、視頻等高吞吐類時間敏感數(shù)據(jù)流傳輸帶寬應不低于100Mbps；

b)在同一規(guī)模不大于100節(jié)點的時間敏感網(wǎng)路域中兩節(jié)點之間的端到端報文傳輸延時應具備控制

在1毫秒以內(nèi)的能力；

c)在同一規(guī)模不大于100節(jié)點的個時間敏感網(wǎng)絡域中任意兩節(jié)點之間的端到端報文傳輸抖動應具

備控制在10微秒的能力。

6.1.2接口要求

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域，時間敏感網(wǎng)絡應具備標準化及多樣化的連接接口，具體技術要求如下：

a)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的OT網(wǎng)絡場景下，時間敏感網(wǎng)絡域間和域內(nèi)互聯(lián)的物理接口應至少支持電口，IT

場景建議支持光口；

b)時間敏感網(wǎng)絡與物聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)物理接口要支持IEEE802.3：2008規(guī)定的電接口規(guī)范（10BASE-T、

100BASE-TX和1000BASE-T），互連接口最高支持速率不小于100Mbps；

c)時間敏感網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)中心網(wǎng)關的互聯(lián)物理接口要支持需要滿足IEEE802.3：2008規(guī)定的光接口

規(guī)范（1OOBASE-FX、1OOOBASE-SX或1OOOBASE?LX），互連接口最高支持速率不小于1000Mbps。

6.1.3互通要求

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域，時間敏感網(wǎng)絡應具備跨域互通的能力，即時間敏感網(wǎng)絡域之間，時間敏感網(wǎng)絡

與非時間敏感網(wǎng)絡域之間的互通，可以通過二層橋接模式、三層路由模式及七層網(wǎng)關模式三種方式實現(xiàn)：

a)二層橋接模式主要用于實現(xiàn)不同時間敏感網(wǎng)絡域之間互通：

1)連通多域的二層網(wǎng)橋應至少有一個端口位于需要互聯(lián)的時間敏感網(wǎng)絡域，且一個端口僅可

以屬于一個時間敏感網(wǎng)絡域；

2)可以通過劃分VLAN為不同類型的流量劃分VLAN的方式，保證流量的精準互通，并實現(xiàn)業(yè)務

的隔離調(diào)度。

b)三層路由模式主要用于實現(xiàn)分別位于時間敏感網(wǎng)絡與非時間敏感以太網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡系統(tǒng)之間

的互通：

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1)連通多域的三層路由器應至少有一個端口位于需要互聯(lián)的時間敏感網(wǎng)絡域或非時間敏感

網(wǎng)絡域，且一個端口僅可以屬于一個時間敏感網(wǎng)絡域；

2)可以通過在三層路由器上為不同類型的流量規(guī)劃子網(wǎng)，保證流量的精準互通，并實現(xiàn)業(yè)務

的隔離調(diào)度。

c)七層應用模式主要用于實現(xiàn)分別位于時間敏感網(wǎng)絡與非以太網(wǎng)絡中的應用系統(tǒng)之間的互通：

1)應用層網(wǎng)關作為轉(zhuǎn)換模塊應實現(xiàn)時間敏感網(wǎng)絡與應用系統(tǒng)的解耦，即時間敏感網(wǎng)絡僅實現(xiàn)

應用層網(wǎng)關之間的網(wǎng)絡層互通，應用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)由應用網(wǎng)關在應用層實現(xiàn)；

2)應用層網(wǎng)關要同時具備以太網(wǎng)承載和應用協(xié)議識別功能。

時間同步要求

6.2.1時鐘源

時間敏感網(wǎng)絡應具備按照配置策略手動選源和按照算法自動選取時鐘源的能力：

a)一個時間同步域內(nèi)在同一時刻應僅有一個根時間源（grandmaster），該根時間源所指示時間

作為時間同步域內(nèi)各網(wǎng)元的標準時間；根時間源類型選擇原則依據(jù)時間同步域內(nèi)規(guī)格要求不

同分為普遍時鐘和工作時鐘，在不大于100節(jié)點的組網(wǎng)規(guī)模下，性能要求見表2。

表2時間敏感網(wǎng)絡時鐘源要求

同步節(jié)點相對于根時

根時鐘源冗余時鐘源

鐘源的最大相位偏移

包括GPS、GLONASS、

工作時鐘+/-1微秒應具備冗余時鐘源

北斗等

通過時鐘同步協(xié)議

（IEEE1588-2008

普通時鐘或IEEE802.1AS-+/-100微秒可具備冗余時鐘源

2020）中的時鐘選源

機制進行選源

b)時間敏感網(wǎng)絡應支持最優(yōu)選源（BMCA）算法，同步域內(nèi)所有網(wǎng)絡節(jié)點支持通過發(fā)送Announce報

文來宣告本身時鐘的能力。網(wǎng)絡節(jié)點通過比較Announce報文字段信息來確定自身時鐘角色，以

及對接設備的主從關系。

6.2.2同步機制

時間同步是時間敏感網(wǎng)絡的基礎特性和基本要求，用于支撐工業(yè)應用以及網(wǎng)絡調(diào)度的同步需求：

a)同一時間敏感網(wǎng)絡域中時間同步機制可以遵循IEEE1588-2008或者IEEE802.1AS-2020中的一

種，推薦使用IEEE802.1AS-2020作為時間敏感網(wǎng)絡同步協(xié)議，并建議選擇TAI作為時間刻度基

準，時間記錄步長精度應不大于40納秒；

b)時間敏感網(wǎng)絡節(jié)點應支持通過同步（SYNC）報文和跟隨（Follow-UP）報文進行時鐘（頻率）

同步，同一時間敏感網(wǎng)絡域內(nèi)應支持周期發(fā)起時鐘同步，發(fā)起間隔的取值為2的n次冪（n=-5~0）

毫秒；

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c)時間敏感網(wǎng)絡應支持時延測量機制，用于校準各節(jié)點由于時延產(chǎn)生的時間同步偏差；路徑時延

由網(wǎng)絡節(jié)點間鏈路時延和網(wǎng)絡節(jié)點內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)時延組成，時間敏感網(wǎng)絡內(nèi)部每一跳的路徑時延測

量應包含這兩部分；

d)在同一時間敏感網(wǎng)絡域中同步精度不得大于最小的調(diào)度周期和門控周期的精度，并保證同步

精度在100納秒到1微秒之間。

6.2.3同步域

考慮時間同步節(jié)點規(guī)模、同步精度等因素，時間同步域的劃分遵循以下要求：

a)時間同步域由多個時間同步網(wǎng)元通過時間同步機制互聯(lián)而成，一個時間同步域應至少支持100

個網(wǎng)絡節(jié)點的時鐘同步；

b)一個時間同步域內(nèi)可以包含一個或者多個時間敏感網(wǎng)絡域，一個時間敏感網(wǎng)絡節(jié)點可以同時

對應多個時間同步域和時間敏感網(wǎng)絡域；

c)時間敏感網(wǎng)絡中的同一時間敏感網(wǎng)絡域內(nèi)時間同步樹應該可以通過外部配置統(tǒng)一建立，并應

具備配置參數(shù)集；

d)時間敏感網(wǎng)絡中的同一時間敏感網(wǎng)絡內(nèi)時間同步樹應具備上報同步狀態(tài)的高性能，并應具備

狀態(tài)參數(shù)集。

流量策略要求

6.3.1流量調(diào)度

時間敏感網(wǎng)絡應支持IEEE802.1Q-2018所規(guī)定的流量調(diào)度功能：

a)時間敏感網(wǎng)絡支持若干條優(yōu)先級隊列，可以基于端口或者VLAN進行業(yè)務流量的優(yōu)先級映射；

b)時間敏感網(wǎng)絡支持IEEE802.1Q-2018規(guī)定的以太網(wǎng)相關流量調(diào)度機制，并增量支持時間分片

門控調(diào)度機制（IEEE802.1Qbv-2016），即某一隊列門控打開時，流量正常轉(zhuǎn)發(fā)，門控關閉

時流量進入緩存等待轉(zhuǎn)發(fā)。

6.3.2搶占

時間敏感網(wǎng)絡應支持IEEE802.1Qbu-2016規(guī)定的幀搶占機制：

a)時間敏感網(wǎng)絡支持通過配置標記業(yè)務流量數(shù)據(jù)幀為普通或優(yōu)先，優(yōu)先幀可以打斷普通幀的傳

輸，以保證高優(yōu)先級流量的傳輸質(zhì)量；

b)時間敏感網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)設備應支持IEEE802.3br規(guī)定的MAC轉(zhuǎn)發(fā)機制，即提供普通MAC和優(yōu)先

MAC兩種邏輯端口，分別對應普通幀和優(yōu)先幀的轉(zhuǎn)發(fā)；

c)時間敏感網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)設備應支持對于被延遲或者打斷的普通幀恢復傳送或者分片重組。

6.3.3流過濾和監(jiān)管

時間敏感網(wǎng)絡宜支持通過配置進行IEEE802.1Qci-2017規(guī)定的流量的過濾和監(jiān)管：

a)時間敏感網(wǎng)絡宜支持通過配置對于滿足過濾條件的報文進行流量過濾，過濾條件包括最大包

長、CIR、CBS等；

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b)時間敏感網(wǎng)絡宜支持對按照優(yōu)先級隊列、通過或未通過門控隊列、通過或者未通過過濾隊列

等維度進行流量統(tǒng)計。

7互操作系統(tǒng)技術要求

互操作模型

時間敏感網(wǎng)絡的互操作模型應遵守ITU-TY.3300的規(guī)定，分為應用層、控制層和網(wǎng)絡層三個操作層

（如圖3所示）：

圖3時間敏感網(wǎng)絡互操作模型示意圖

a)網(wǎng)絡層：主要由轉(zhuǎn)發(fā)設備組成，承擔數(shù)據(jù)信息在網(wǎng)絡中的轉(zhuǎn)發(fā)功能，主要包含時間敏感網(wǎng)絡

（TSN）轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點及鏈路；同時網(wǎng)絡層接受控制層通過南向接口下發(fā)的配置，并向控制層上報

自身資源和狀態(tài)；

b)控制層：主要由網(wǎng)絡控制器（TSNCNC）、網(wǎng)管系統(tǒng)及相關控制軟件組成，CNC通過南向接口

向網(wǎng)絡層轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點下發(fā)策略和控制信息，通過北向接口向上層業(yè)務層開放底層網(wǎng)絡資源和能

力；網(wǎng)管系統(tǒng)則提供網(wǎng)絡運維有關的能力，如設備、用戶、日志的管理及網(wǎng)絡狀態(tài)的監(jiān)控，

并可以基于控制層提供的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)和資源信息。時間敏感網(wǎng)絡控制器應滿足如下要求：

1)時間敏感網(wǎng)絡控制器應可以提供對網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)設備的控制協(xié)議（如Openflow等控制協(xié)議），

建立控制協(xié)議連接；

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2)時間敏感網(wǎng)絡控制器應支持收集網(wǎng)絡中轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的資源信息，包括轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點端口、拓

撲資源等；

3)時間敏感網(wǎng)絡控制器應可以利用資源信息通過控制協(xié)議連接實現(xiàn)對網(wǎng)絡路徑的計算、

業(yè)務部署等功能；

4)時間敏感網(wǎng)絡應具備對同一時間敏感網(wǎng)絡域內(nèi)流量調(diào)度模型的建模能力，可以依據(jù)流

量不斷修正優(yōu)化模型，并可對整網(wǎng)設備實現(xiàn)一鍵式的流量調(diào)度模型下發(fā)。

c)應用層：主要由用戶控制器（TSNCUC）和不同的應用邏輯組成，通過控制層北向接口開放

的API實現(xiàn)對網(wǎng)絡資源的調(diào)配以及網(wǎng)絡信息的獲取，按需向用戶提供網(wǎng)絡能力。

借助控制層提供的網(wǎng)絡資源和狀態(tài)信息基于業(yè)務應用要求進行智能化的網(wǎng)絡應用及運維。

功能模塊

時間敏感網(wǎng)絡互操作功能模塊分別部署于應用層、控制層和網(wǎng)絡層，其交互關系如圖4所示：

圖4時間敏感網(wǎng)絡互操作功能模塊示意圖

a)時間敏感網(wǎng)絡網(wǎng)絡層：負責對報文進行處理、調(diào)度和轉(zhuǎn)發(fā)；主要的功能模塊包含信息采集、流

量調(diào)度執(zhí)行、策略執(zhí)行、控制&管理代理等模塊：

1)信息采集模塊：支持轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點上網(wǎng)絡、業(yè)務、用戶維度的流量信息的采集功能。收集網(wǎng)絡

中轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點資源信息，包括轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的端口、拓撲資源等：

?時間敏感網(wǎng)絡應支持拓撲發(fā)現(xiàn)功能，同一時間敏感網(wǎng)絡域內(nèi)網(wǎng)絡設備（交換機、網(wǎng)關、

通訊模塊等）應支持至少同一種發(fā)現(xiàn)協(xié)議（如IEEE802.1AB-2009）；

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?時間敏感網(wǎng)絡應支持基于業(yè)務流粒度對全網(wǎng)狀態(tài)進行監(jiān)控，監(jiān)控內(nèi)容應包括時間敏感

網(wǎng)絡相關特性信息。（包括設備狀態(tài)、鏈路狀態(tài)、業(yè)務流量狀態(tài)等）；

?時間敏感網(wǎng)絡應支持診斷信息（包括設備故障信息、網(wǎng)絡節(jié)點或者鏈路擁塞信息、業(yè)

務流量的性能劣化等）上報網(wǎng)絡管理設備。

2)策略執(zhí)行模塊：根據(jù)控制層流量調(diào)度決策模塊下發(fā)的策略，對轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點進行流量隊列的時

間片分配、報文的搶占等特性的配置；主要是指網(wǎng)絡的差異化保障能力。流量調(diào)度執(zhí)行功

能是指網(wǎng)絡應能根據(jù)控制層流量調(diào)度功能下發(fā)的策略進行流量流向的限制和疏導；

3)配置執(zhí)行模塊：根據(jù)控制層業(yè)務配置模塊下發(fā)的業(yè)務配置（端口、Vlan、業(yè)務優(yōu)先級等），

對轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點進行相應配置；

4)代理模塊：適配與控制器間控制協(xié)議，負責與控制器建立和維持控制協(xié)議連接。負責向控

制器注冊，上報信息，收集本地拓撲。接受控制器下發(fā)的控制信息和轉(zhuǎn)發(fā)表項，并下發(fā)到

轉(zhuǎn)發(fā)面，指導轉(zhuǎn)發(fā)；負責網(wǎng)絡之間管理平面的打通，負責建立與網(wǎng)絡控制器的控制通道，

及網(wǎng)管系統(tǒng)的管理通道；提供對轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的調(diào)試診斷接口，以及設備管理功能，向網(wǎng)管提

供設備管理的接口（如電壓、電流、溫度、單板在位信號等）。

b)時間敏感網(wǎng)絡控制層：負責生成時間敏感網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)發(fā)策略，主要包含狀態(tài)感知、業(yè)務配置、調(diào)

度策略以及適配模塊組成：

1)狀態(tài)感知模塊：收集并分析網(wǎng)絡中轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的資源信息，包括端口狀態(tài)息、鏈路帶寬、拓

撲資源等。并將相關數(shù)據(jù)提供給其他功能模塊進行路徑計算、業(yè)務部署、生成流量轉(zhuǎn)發(fā)及

調(diào)度模型等，并對支持對第三方應用開放網(wǎng)絡資源編程和管理接口；

2)業(yè)務配置模塊：

?路徑控制：應支持遵照IEEE802.1Qca-2015定義的路徑控制能力，即支持在同一時

間敏感網(wǎng)絡域?qū)α髁柯窂竭M行集中計算、生成、調(diào)整的能力，并生成相應配置下發(fā)網(wǎng)

絡層；

?帶寬控制：時間敏感網(wǎng)絡應具備根據(jù)業(yè)務流量要求進行帶寬需求計算、帶寬分配預留

及需求上限設置等功能，可為任意數(shù)據(jù)流設置可以使用的帶寬上限；應支持根據(jù)實際

業(yè)務承載需求動態(tài)調(diào)整傳輸路徑的最大傳輸帶寬；

?策略控制：包括VLAN、路由策略、ACL、QoS等。提供時間敏感網(wǎng)絡的端到端網(wǎng)絡承載

業(yè)務的網(wǎng)絡配置（如IP地址、VLAN等）。

3)調(diào)度策略模塊：時間敏感網(wǎng)絡宜具備根據(jù)網(wǎng)絡業(yè)務實現(xiàn)流量調(diào)度模型建模，更新及下發(fā)的

能力：

?可根據(jù)業(yè)務承載要求以及網(wǎng)絡資源信息建模并計算生成整網(wǎng)流量調(diào)度配置模板，相關

配置應基于IEEE802.1Qbv-2016的下行流量調(diào)度、基于IEEE802.1Qbu的搶占以及

基于IEEE802.1Qci-2017的流量監(jiān)控等時間敏感網(wǎng)絡增強特性，并支持將調(diào)度模型

下發(fā)給業(yè)務路徑上的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點執(zhí)行相關調(diào)度。

10

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4)適配模塊:提供對轉(zhuǎn)發(fā)設備的控制協(xié)議(例如，Openflow等控制協(xié)議)，與轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點建立控

制協(xié)議連接。其他功能模塊可以通過控制協(xié)議對轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點進行控制。控制面需要提供北向

接口，用于對接網(wǎng)管和OSS集成。

c)時間敏感網(wǎng)絡應用層：由各類應用邏輯組成，通過控制層開放的API獲取網(wǎng)絡資源信息或者應

用網(wǎng)絡實現(xiàn)特定業(yè)務流量承載：

1)能力開放：管理面需要提供開放編程接口，用于第三方應用的集成和開發(fā)；

2)業(yè)務質(zhì)量感知：管理面應具備對時間敏感網(wǎng)絡相關數(shù)據(jù)進行存儲、處理、管理的能力；

3)業(yè)務需求識別：將用識別戶對于網(wǎng)絡側承載需求轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的描述模型下發(fā)給控制面進行

資源申請、業(yè)務配置和策略計算。

d)時間敏感網(wǎng)絡網(wǎng)絡管理系統(tǒng)：應具備網(wǎng)絡和網(wǎng)元監(jiān)控和診斷能力，以便快速感知并修復網(wǎng)絡劣

化狀態(tài)，并提供故障定位工具，告警，北向接口等對時間敏感網(wǎng)絡域的維護和管理功能：

1)網(wǎng)元管理模塊：

?網(wǎng)絡管理系統(tǒng)應負責控制器與網(wǎng)絡設備之間通道建立和管理，應采用與業(yè)務通道隔離

的獨立VLAN管理通道管理時間敏感網(wǎng)絡網(wǎng)元；

?網(wǎng)管系統(tǒng)應支持主流設備管理協(xié)議：包括SNMP、Telnet、FTP、Netconf等；

?網(wǎng)管系統(tǒng)應支持對于網(wǎng)元設備的端口、電源、電壓、單板硬件、環(huán)境信息（溫度、濕

度等）實現(xiàn)管理；

?網(wǎng)管系統(tǒng)應支持新增設備的自動上線及在線或離線配置，并支持動態(tài)新增和刪減設備。

2)網(wǎng)絡管理

?網(wǎng)管系統(tǒng)應具備進行端到端網(wǎng)絡質(zhì)量測量能力，并提供網(wǎng)絡端到端網(wǎng)絡監(jiān)控診斷工具

（包括ping,tracert,、Y.1731等），支持在同一時間敏感網(wǎng)絡域內(nèi)測量任意兩節(jié)點

之間的時延、抖動丟包數(shù)據(jù)；

?網(wǎng)管系統(tǒng)應具備網(wǎng)絡故障自動分析，節(jié)點、鏈路及業(yè)務故障問題指示能力；

?網(wǎng)管系統(tǒng)應具備告警收集及重要告警處理能力，并支持對時間敏感網(wǎng)絡故障事件、網(wǎng)

絡質(zhì)量、系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)控、統(tǒng)計及管理。

接口描述

7.3.1概述

根據(jù)第4章定義的時間敏感網(wǎng)絡架構，時間敏感網(wǎng)絡互操作參考IEEE802.1Qcc-2018，時間敏感

網(wǎng)絡在應用面到網(wǎng)絡面之間定義一套用戶網(wǎng)絡接口，用于實現(xiàn)用戶提供業(yè)務流量承載要求（如確定時

延）到網(wǎng)絡資源和不配置之間的映射；用戶網(wǎng)絡接口的定義可以基于YANG或者TLVs數(shù)據(jù)模型實現(xiàn)，接

11

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口描述如圖5所示。

圖5互操作接口示意圖

7.3.2北向接口

時間敏感網(wǎng)絡互操作架構的北向接口用于實現(xiàn)應用層與控制層之間的信息交互，可以RestfulAPI、

Python、C++、Java等方式實現(xiàn)。

接口N1：為策略控制與應用層之間的接口，具體功能包括：

?支持應用層向策略控制模塊提供業(yè)務流量相關信息，用于策略控制和業(yè)務計量；

?支持應用層向策略控制模塊提供對網(wǎng)絡帶寬、時延、抖動以及丟包等指標數(shù)據(jù)；

?支持應用層向策略控制模塊訂閱網(wǎng)絡承載相關事件的上報。

接口N2：為流量調(diào)度與應用層之間的接口。具體功能包括：

?支持應用平臺將用戶網(wǎng)絡參數(shù)傳送給流量調(diào)度模塊，作為流量調(diào)度的依據(jù)。

7.3.3南向接口

時間敏感網(wǎng)絡互操作架構的南向接口分別用于用于實現(xiàn)控制層與網(wǎng)絡層之間控制協(xié)議信息的互通，

以及網(wǎng)管系統(tǒng)與網(wǎng)絡層的管理信息交互。前者需要支持OpenFlow、PCEF等協(xié)議實現(xiàn)，后者則可以選擇通

過NetConf、RestConf以及OpenConfig等協(xié)議實現(xiàn)。

接口S1：控制層感知模塊和網(wǎng)絡層信息采集模塊之間的接口。具體功能應包括：

?信息采集模塊采集網(wǎng)絡/業(yè)務相關信息，包括帶寬利用率、逐跳/端到端時延、丟包以及抖

動，提供給感知模塊進行處理和分析；

?信息采集模塊采集網(wǎng)絡拓撲及業(yè)務部署信息，提供給感知模塊進行處理和分析。

接口S2：流量調(diào)度控制與調(diào)度執(zhí)行之間的接口。調(diào)度控制想流量執(zhí)行模塊動態(tài)提供QoS調(diào)度策略，

并將相關調(diào)度配置下發(fā)給流量執(zhí)行對業(yè)務流量進行優(yōu)化調(diào)度。

12

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接口S3：控制層策略控制與網(wǎng)絡層策略執(zhí)行之間的接口。具體功能包括：

?支持策略調(diào)度模塊向策略執(zhí)行模塊下發(fā)建立、修改以及終結相關承載業(yè)務的配置；

?支持策略控制功能想策略執(zhí)行模塊訂閱相關業(yè)務承載事件的上報機制。

7.3.4內(nèi)部接口

接口Ci1：控制層中感知模塊與策略控制模塊之間的接口。感知模塊將分析結果輸出到策略控制模

塊，作為承載策略動態(tài)調(diào)整的輸入條件。

接口Ci2：控制層策略控制與流量調(diào)度模塊之間的接口。控制策略功能在實現(xiàn)策略控制的同時將流

量調(diào)度相關策略發(fā)送至流量調(diào)度功能。

接口Ci3:控制層狀態(tài)感知模塊與流量調(diào)度模塊之間的接口。狀態(tài)感知模塊將相關結果輸出到流量

調(diào)度模塊，作為流量調(diào)度的輸入條件。

7.3.5其他接口

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景下，時間敏感網(wǎng)絡應具備與周邊系統(tǒng)的擴展接口。

接口Srv:為應用層和第三方服務平臺提供接口：

1)第三方服務平臺獲取網(wǎng)絡狀態(tài)和資源信息；

2)第三方服務應用可以設置或者修改網(wǎng)絡資源請求參數(shù)，將相關請求送至應用平面。

接口CM；為網(wǎng)管功能和控制層之間的接口，將相關網(wǎng)絡狀態(tài)信息傳遞給控制層作為策略決策及動態(tài)

調(diào)整的依據(jù)。

接口NM：為網(wǎng)絡層與網(wǎng)管系統(tǒng)之間的接口，將網(wǎng)絡層采集到的網(wǎng)絡及設備狀態(tài)、告警事件等上送給

網(wǎng)管系統(tǒng)。

8可靠性要求

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景下，時間敏感網(wǎng)絡應具備高可靠性，需要具備如下可靠性功能：

a)時間敏感網(wǎng)絡的時鐘源、關鍵轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點及鏈路都應部署冗余備份；

b)工作時鐘建議部署熱備份根時鐘源，通用時鐘建議部署冷備份根時鐘源；

c)時間敏感網(wǎng)絡應單個業(yè)務流或者一組業(yè)務流支持單點故障(包括鏈路和中間節(jié)點)的保護或恢

復，同一時間敏感網(wǎng)絡域內(nèi)的鏈路保護時間應小于50毫秒，節(jié)點保護倒換時間應小于100毫秒;

d)時間敏感網(wǎng)絡需至少部署1+1和1:1保護倒換架構中的一種，宜支持基于IEEE802.1CB協(xié)議的

線性1+1保護倒換架構。

9安全技術要求

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景下，時間敏感網(wǎng)絡應滿足業(yè)務數(shù)據(jù)機密性、完整性、可用性、真實性等的安全功能，

包括：

13

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a)時間敏感網(wǎng)絡應具備設備的準入控制功能，對設備接入的類型及數(shù)量進行控制，設備接入時間

敏感網(wǎng)絡應具備準入條件；

b)時間敏感網(wǎng)絡應具備鑒權功能，包括設備鑒權及用戶鑒別能力；

c)時間敏感網(wǎng)絡應可以根據(jù)實際業(yè)務要求實現(xiàn)資源保護，劃分相應的時間敏感網(wǎng)絡域，并進行相

應隔離；

d)時間敏感網(wǎng)絡系統(tǒng)應遵從IEC62443，具備入侵防范能力。

14

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目次

前言................................................................................II

1范圍...............................................................................1

2規(guī)范性引用文件.....................................................................1

3術語和定義.........................................................................1

4縮略語.............................................................................2

5時間敏感網(wǎng)絡架構...................................................................3

網(wǎng)絡組成.........................................................................3

網(wǎng)絡分域.........................................................................3

流量模型.........................................................................4

5.3.1流量特征.....................................................................4

5.3.2流量類型.....................................................................4

6功能要求...........................................................................5

基礎網(wǎng)絡功能.....................................................................5

6.1.1轉(zhuǎn)發(fā)要求.....................................................................5

6.1.2接口要求.....................................................................5

6.1.3互通要求.....................................................................5

時間同步要求.....................................................................6

6.2.1時鐘源.......................................................................6

6.2.2同步機制.....................................................................6

6.2.3同步域.......................................................................7

流量策略要求.....................................................................7

6.3.1流量調(diào)度.....................................................................7

6.3.2搶占.........................................................................7

6.3.3流過濾和監(jiān)管.................................................................7

7互操作系統(tǒng)技術要求.................................................................8

互操作模型.......................................................................8

功能模塊.........................................................................9

接口描述........................................................................11

7.3.1概述........................................................................11

7.3.2北向接口....................................................................12

7.3.3南向接口....................................................................12

7.3.4內(nèi)部接口....................................................................13

7.3.5其他接口....................................................................13

8可靠性要求........................................................................13

9安全技術要求......................................................................13

I

YD/TXXXX-XXXX

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時間敏感網(wǎng)絡技術要求

1范圍

本文件規(guī)定了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景下時間敏感網(wǎng)絡的總體技術要求，包括時間敏感網(wǎng)絡架構、功能要求、

互操作系統(tǒng)技術要求、可靠性要求及安全技術要求等內(nèi)容。

本文件適用于工業(yè)企業(yè)（以制造業(yè)為代表）內(nèi)部網(wǎng)絡中時間敏感網(wǎng)絡（TSN）的規(guī)劃、設計、優(yōu)化

及設備研發(fā)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；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。

IEEE802.1Qcc-2018IEEE局域網(wǎng)和城域網(wǎng)標準虛擬橋接局域網(wǎng)修訂：流量預留好的性能增強

（IEEEStandardforLocalandMetropolitanAreaNetworks—BridgesandBridgedNetworks

—Amendment:StreamReservationProtocol(SRP)EnhancementsandPerformance）

IEEE802.1AS-2020IEEE局域網(wǎng)和城域網(wǎng)標準橋接局域網(wǎng)時間敏感應用時間和同步（IEEE

StandardforLocalandMetropolitanAreaNetworks--TimingandSynchronizationforTime-

SensitiveApplicationsinBridgedLocalAreaNetworks）

IEEE802.1Qbu-2016IEEE局域網(wǎng)和城域網(wǎng)標準網(wǎng)橋和橋接網(wǎng)絡修訂26：幀搶占（IEEEStandard

forLocalandMetropolitanAreaNetworks--BridgesandBridgedNetworks--Amendment26:

FramePreemption）

IEEE802.1Qbv-2015IEEE局域網(wǎng)和城域網(wǎng)標準網(wǎng)橋和橋接網(wǎng)絡修訂25：排定流量增強（IEEE

StandardforLocalandMetropolitanAreaNetworks--BridgesandBridgedNetworks--

Amendment25:EnhancementsforScheduledTraffic）

IEEE1588Edition2.0IEEE局域網(wǎng)和城域網(wǎng)標準網(wǎng)絡測量和控制系統(tǒng)的精密時鐘同步協(xié)議（IEEE

StandardforaPrecisionClockSynchronizationProtocolforNetworkedMeasurementand

ControlSystems）

IEEE802.1AB-2009/Cor2-2015IEEE局域網(wǎng)和城域網(wǎng)標準站和媒體訪問控制連接發(fā)現(xiàn)勘誤2：技

術和編輯更正（IEEEStandardforLocalandmetropolitanareanetworks--StationandMedia

AccessControlConnectivityDiscoveryCorrigendum2:TechnicalandEditorialCorrections）

IEEE802.3br-2016IEEE以太網(wǎng)標準修正案修訂5：散布快速流量的規(guī)范和管理參數(shù)（IEEE

StandardforEthernetAmendment5:SpecificationandManagementParametersfor

InterspersingExpressTraffic）

IEEE802.1Qca-2015IEEE路徑控制和預留PathControlandReservation

IEC62443工業(yè)過程測量、控制和自動化網(wǎng)絡與系統(tǒng)信息安全（Securityforindustrial

automationandcontrolsystems）

ITU-TY.3300SDN框架（Frameworkofsoftware-definednetworking）

3術語和定義

1

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下列術語和定義適用于本文件。

門控周期gatingcycle

門控列表中單條時間分片的占用時間。

調(diào)度周期scheduledcycle

一組門控序列的執(zhí)行時間，一個調(diào)度周期由一個或者若干個門控周期組成。

時間敏感網(wǎng)絡time-sensitivenetwork

具有為業(yè)務流量提供有上限的確定時延傳輸能力的網(wǎng)絡。

時間敏感網(wǎng)絡域time-sensitivenetworkdomain

一組具支持按照時間敏感網(wǎng)絡相關標準進行流量傳輸?shù)脑O備組成的局域網(wǎng)絡。

廣域時鐘universaltime

用于局域網(wǎng)范圍的時間同步，按需保證生產(chǎn)單元或者設備維度的精準交互。

工作時鐘workingtime

用于大規(guī)模的設備時間對齊，通常以GPS、GLONASS、北斗等衛(wèi)星作為時鐘源。

4縮略語

下列縮略語適用于本文件。

API應用程序編程接口ApplicationProgrammingInterface

CNC中心網(wǎng)絡控制器CentralizedNetworkConfiguration

CUC中心用戶控制器CentralizedUserConfiguration

CIR承諾信息速率CommittedInformationRate(CIR)

CBS承諾突發(fā)尺寸CommittedBurstSize

gPTP通用精準時間同步協(xié)議generalizedprecisiontimeprotocol

IT信息技術InformaticaTechnology

MAC媒體接入控制MediaAccessControl

N