本文中的內容為通用性技術信息，某些信息可能不適用i 11.1產生背景 1.2TSN的歷史 1.3技術優勢 21.4TSN技術體系結構 1.4.1TSN技術全景 1.4.2H3C支持的TSN技術 42.1概念介紹 42.1.1頻率同步 42.1.2相位同步 42.2技術對比 2.2.1時間同步方案 2.2.2PTP協議對比 2.2.3H3C時間同步方案 2.3PTP（IEEE802.1AS）相位同步運行機制 2.3.1頻率同步 2.3.2相位同步 2.4SyncE頻率同步運行機制 2.4.1時鐘源類型 2.4.2時鐘源選擇 2.4.3頻率同步 113.1單個流過濾和管理技術（IEEE802.1Qci） 3.1.1應用場景 3.1.2基本概念 3.1.3原理機制 3.1.4IEEE802.1Qci流量整形和QoS技術比較 3.2時間感知整形技術（IEEE802.1Qbv） 3.2.1簡介 3.2.2應用場景 3.2.3基本概念 3.2.4運行機制 203.3幀搶占技術（IEEE802.1Qbu） 223.3.1IEEE802.1Qbu簡介 223.3.2技術價值 223.3.3應用場景 223.3.4技術原理 23 234.1.1IEEE802.1CB簡介 234.1.2技術優勢 234.1.3應用場景 244.1.4技術原理 24 255.1概念介紹 255.2配置模型 255.2.1純分布式配置模型 255.2.2集中式網絡/分布式用戶配置模型 265.2.3純集中式配置模型 265.3運行機制 275.3.2網絡資源管理 285.3.3拓撲管理 315.3.4全局流管理 315.3.5路徑計算 325.3.6流量調度 33 346.1SDN+TSN工業互聯網典型組網 34 351技術）的融合使制造業充分發揮數字化變革帶來的等各層級的應用及對邊緣計算服務的部署，可以實現智能制造。但是在實際推動工業物聯網和工業4.0的過程中，IT與OT的融合存在著諸多的障礙，?總線的復雜性這對于依靠規模效應來運營的IT而言就缺乏經濟性，因此，長期以來，IT?數據周期性與非周期性傳輸?實時性的差異由于實時性的需求不同，也使得IT與OT網絡有在這樣的背景下，TSN（TimeSens2Layer5-7PayloadPayloadPayloadLayer4TCPHeaderUDPHeaderLayer3IPHeaderLayer2Ethernet+TSNLayer1IEEE802.3?通過單一網絡來解決復雜性問題，與OPCUA（OPCUnifiedArc?支持周期性數據與非周期性數據在同一網絡中傳輸。?能夠平衡實時性與大負載數據傳輸需求。音頻/視頻傳輸無人駕駛/智能駕駛機器控制/智能工廠應用需求?大帶寬?音頻與視頻同步????激光雷達音頻與視頻同步安全車聯網交互????IoT數據交互高動態響應需求安全車聯網交互標準IEEE802.1Q??IEEE802.1AVBIEEE802.1AS?????IEEE802.1AS-Rev（IEEE802.1AS的修訂版本）IEEE802.1QbvIEEE802.1QbuIEEE802.1CBIEEE802.1Qcc3Time-SensitiveApplicati時間敏感應用的定EnhancementsforScforTime-SensitiveStrea針對時間敏感流的用于可靠性的幀復Time-SensitiveNetwo適用于前向回傳的SRP增強功能和性當前H3C已經實現的TSN技術如圖3所示。4時鐘同步IEEE802.1AS（時間敏感應用的定時和同步）低時延（流量調度和整形） IEEE802.1Qbv（時間感知整形技術）IEEE802.1Qci（每流過濾和管制技術）IEEE802.1Qbu（幀搶占技術）高可靠性IEEE802.1CB（幀復制與消除）配置管理IEEE802.1Qcc（系統配置技術）頻率同步也稱為時鐘同步。頻率同步指兩個信號的相位同步是指信號之間的頻率和相位都保持一致，即信號之間相位差恒定為零。如圖5所示，兩個表每時每刻的時間都保持一致。相位同步的前提是頻率同步，所以相位同步也稱為時間同步。5通過電磁波攜帶頻率和相位信息，實現時間同步。目前，可替代”不支持時間通過NTP報文傳輸相位信號，實現相位同步，但不能滿足亞微秒級甚通過PTP報文傳輸頻率和相位信息，和硬件配合一同實現高精度的時間同步。隨著軟硬件技術的進步，PTP的精度6適用性廣，對網絡環境無強制要求，可根據不同的應用???對1588v2在橋接局域網中的實現進行了細化，支持點對點全雙工以太網鏈路、IEEE802.11鏈路和IEEE????更可靠：時間信號丟失時，SyncE仍能工作，各設備仍能保2.3PTP（IEEE802.1AS）相在基于BMC算法確認了最優時鐘以及時鐘節點之間的主從關系之后，主時鐘和從時鐘之間交換且從時鐘的頻率和主時鐘是同步的，那么在相同的該是相同的，如圖6所示，T(n＋1)－Tn＝T(?T(n＋1)－Tn>T(n＋1)'－Tn'，說明從時鐘的時間比主時鐘慢，頻率比主時鐘快，則需要調慢?T(n＋1)－Tn<T(n＋1)'－Tn'，說明從時鐘的時間比主時鐘快，頻率比主時鐘慢，則需要調快7MasterclockSlaveclockSyncFollow_UpSyncFollow_UpTn'TnT(n+1)'T(n+1)SyncFollow_UpSyncFollow_UpTn'TnT(n+1)'T(n+1)TimestampsknownbyslaveTnTn,Tn'T(n+1)T(n+1),T(n+1)'確認了最優時鐘以及時鐘節點之間的主從關系之后，輸延時，為了提高時間同步的精度，時間偏差的測量和計算過程包括以下兩個階段：是單向鏈路延時（meanPathDelay）。如果網絡延時不對稱且通過其他方式獲發送Sync報文，并記錄它的發送時間Tn'。從時鐘接收到Sync報文時立刻把當前時刻Tn記8MasterclockSlaveclock{{{Tn'鏈路延時測量階段時間偏差測量階段SyncFollow_UpmeanPathDelayTnmeanPathDelaySyncFollow_UpmeanPathDelayTnmeanPathDelayTimestampsknownbyslaveTnTn,Tn'為設備提供時鐘信號的設備叫做時鐘源。根據時鐘信號的?BITS（Build?本地時鐘源：本設備內部的晶體震蕩器產生的38.88MHz時鐘信號，通常本地時鐘源精度最時鐘源質量等級（QL，QualityLevel）的一組狀態信息。SyncE也使用SSM級別來表示時鐘源的9線路時鐘源配置優先級，該優先級本地有效，不會傳遞給缺省情況下，時鐘源的優先級為255，不能參與最優時鐘的選舉。如果要的選舉，則需要為其指定優先級。時鐘源的優如圖8所示，SyncE按照以下原則為設備自動選(4)如果時鐘源的類型也相同，繼續比較時鐘信選舉出最優時鐘后，設備會通過ESMC報文將最優時鐘的SSM級別傳遞給下游設認為最優時鐘丟失或不可用，將自動按照上述原則選舉最優時鐘選舉最優時鐘否是否有外接時鐘源否是否有外接時鐘源是SSM級別是否參與選源SSM級別是否參與選源是比較SSM比較SSM級別相等比較優先級高比較優先級相等高比較時鐘類型：高比較時鐘類型：BITSBITS時鐘源線路時鐘源PTP時鐘源相同比較入接口編號比較入接口編號相同外接時鐘源丟失使用本地時鐘任意選取一個時鐘源使用本地時鐘最優時鐘最優時鐘1或者4個0的連續碼流，可有效地包含時鐘信息接口上使用高精度的時鐘發送數據，在接收端恢(3)PHY芯片將這個高精度的時鐘信息添加在以太網線路的串行碼流里發送出去，向下游設備(2)時鐘扣板將接口接收的線路時鐘信號、外接時鐘源2輸入的時鐘信號、本地晶Device1Device2ReceivePHYReceivePHY同步時鐘業務模塊高精度時鐘PHY業務模塊高精度時鐘線線路時鐘系統時鐘時鐘扣板PLL外接時鐘Ethernet外接時鐘源2外接時鐘源外接時鐘源2Device1Device2要的視頻會議，雙向視頻流對網絡時延和時延抖監控網點Flow1監控網點Flow1的攻擊報文Flow1TSNEndpoint2EndpointEndpoint2Device3Device2DeviceDevice2分支機構B分支機構分支機構BDevice4Endpoint3FlowEndpoint3Endpoint4流門控下可以配置802.1Qci控制鏈表、循環時間、基準時間等會循環調度802.1Qci控制鏈表，通過控制鏈表來控制TSN流的轉發。在工業自動化環境中，業務流量的速率是固定的。如果實際收到的業務流量超出了這個速率范圍，正常轉發；當業務流速率超出配置的范圍時，Me報文正常處理，范圍外的報文丟棄，避免影響其它業務流。?阻斷：一旦Meter發現業務流速率超出配置的范圍，直接丟棄該阻斷控制比限速控制更直接更安全，它能隔絕異常流量，最大程度地保障數據的完整性和可靠性，4.流過濾器（Filter）分片，讓關鍵業務通過，非關鍵業務不允許通過，從而控制鏈表由一系列連續的節點組成。每個節點控制著流節點是一個邏輯概念，每個節點定義了三個屬性，通過這三個屬性完成一次節點的執行操作：允許TSN流通過，持續時間為t1、t3；節點2和4，流門控狀態為關，不允許TS下一個周期t4t3t2t1TSNflowCycleTimet1+t2+t3+t4=CycleTimeCycleTimet1+t2+t3+t4=CycleTimeNo.GatestateInterval(ns)11No.GatestateInterval(ns)20t2No.GatestateInterval(ns)31t3No.GatestateInterval(ns)40t4●表示用戶自定義的節點802.1Qci周期執行控制鏈表，循環時間是系統執行一次控制鏈個節點時，開始計時，按順序執行控制鏈表。當循如節點5）始終無法執行，如圖13所示。No.GatestateInterval(ns)11Interval(ns)No.Interval(ns)No.20t2Interval(ns)No.Interval(ns)No.31t3Interval(ns)No.Interval(ns)No.40t4Interval(ns)No.Interval(ns)No.51t5●表示用戶自定義的節點T=t1+t2+t3+t4CycleTimet=CycleTime-TNo.GatestateInterval(ns)11Interval(ns)No.Interval(ns)No.20t2Interval(ns)No.Interval(ns)No.31t3Interval(ns)No.Interval(ns)No.40t4No.AdmingatestateInterval(ns)1t表示用戶自定義的節點(1)在設備上完成802.1Qci配置后，設備會監控所有接口入方向的報文，根(2)根據配置，TSN流進入對應的流過濾器，流過濾器將Flow1Flow2FlownFlowID1Priority3GateID1FlowID2Priority2GateID2MeterID5FilterIDnPriority*GateID1MeterID5FiltersGateID2control-listGateID2control-listbase-timeT2cycle-timet2control-listbase-base-timeT1cycle-timet1carcarMeterscarForwarding），境基于流類別或優先級隊列，使用令牌桶、基于TSN組網需要，提供必需配置，簡化了配需要配置流分類、流行為，最后應用QoS依賴于多種協議和標準，如DiffServ、控制設備對于時間敏感流、非時間敏感流以及不同時間敏時間要求，這一過程稱之為流量整形。TSN網絡中的舉行重要的視頻會議，雙向視頻流均對網絡時延和署802.1Qbv功能，能夠使得關鍵業務流從發送者到達接收者時控制中心TSNEndpoint1Device3Device1分支機構B分支機構ADevice4Device2TSNEndpoint1Device3Device1分支機構B分支機構ADevice4Device2Endpoint3Endpoint4配置802.1Qbv功能的接口單向關鍵業務流雙向關鍵業務流監控網點監控網點Endpoint2?門狀態：如圖17所示，接口轉發隊列的門狀態用一個8比特的二進制字符串（XXXXXXXX）0/10/10/10/10/10/10/10/1隊列7隊列6隊列5隊列4隊列3隊列2隊列1隊列00：表示關閉，不允許該隊列發送報文1：表示開啟，允許該隊列發送報文如圖18所示，用戶自定義了門操作編號為2No.GatestateInterval(ns)1200GuardGuardbandNo.GatestateInterval(ns)No.GatestateInterval(ns)3200No.GatestateInterval(ns)4No.GatestateInterval(ns)5300表示采用缺省值的門操作表示用戶自定義的門操作如圖18所示，802.1Qbv保護帶是TS保護帶用于確保設備在進行802.1Qbv轉發隊列調度時，能完整當接口正在轉發802.1Qbv特征流，某個數據幀被發送了一半?如果802.1Qbv保護帶功能處于關閉狀態，則802.1Qbv會立即執行下一個門操作，當前正在GuardbandCycletimeT?如果802.1Qbv保護帶功能處于開啟狀態，則802.1Qbv會將這個數據幀的剩余部分發送完畢GuardbandCycletimeT?設備在出廠時已經為每個接口定義了缺省的保護帶時長，不支持通過命802.1Qbv周期執行門控列表，循環時間是系統執行一次門控列表的時長。接口從執行第一個802.1Qbv門操作時開始計時，并按照門操作編號從小到大的順序依次執行所有門操作。當循環時如圖19所示，門控列表中所有門操作執行一輪所需的時間（T）=t+Guardband+t1+Guard●表示采用缺省值的門操作No.GatestateInterval(ns)1tInterval(ns)No.Interval(ns)No.2Interval(ns)No.Interval(ns)No.3tNo.GatestateInterval(ns)4t2Interval(ns)No.Interval(ns)No.5t3●表示用戶自定義的門操作基準時間是接口開始執行802.1Qbv轉發隊列調度策略的時間，用來計算設備何時執行調度算法。如圖20所示，數據流進入TSN交換機后，設備根據流特征將時間定義。802.1Qbv功能周期執行門控列表，對隊列中報文的轉發進行調度，能夠保障那些對傳輸時>>>在整網時間同步的前提下，網絡的流量轉發可以做如圖21所示，每個接口上有一張門控列表，一張門控列表控制8個轉發隊列。門控列表是門操作NetworkConfiguration，集中式網出方向轉發隊列隊列0隊列1隊列2.......隊列7TASTASTASTASTASTAS...TASTAS數據調度數據調度門門控列表門操作編號門狀態狀態時長10101010121010101030101010100110011期內最多支持16個門操作，每個門操作的門狀態持續時長最小為8ns，最多為256us。4.基于門控列表的數據調度制允許在標準以太網傳輸過程中中斷低優先級幀的傳先級幀的傳輸后，系統會恢復中斷的低優先級幀?工業控制系統：適用于需要高敏捷性的自動化工廠，保障控制指令的及時傳輸。?音視頻流傳輸：確保實時數據的無縫傳輸，提升用戶體驗。?自動駕駛車輛：支持關鍵決策數據的快速傳輸，確保實時性和安全性。幀傳輸完成后繼續傳輸。這保證了關鍵流量可以幀搶占實現流程如圖22所示：(1)當高優先級的時間敏感幀抵達網絡節點時，(2)若此時正在傳輸的是低優先級幀，該幀將被劃分成較小的可(3)高優先級幀插入傳輸隊列，優先傳輸完畢后，低優先級幀繼續其剩余的低優先級的幀高優先級的幀高優先級的幀未應用802.1Qbu，如果出隊列在發送低優先級幀時，有高優先級的幀到達隊列，也需要等待低優先級的幀輪詢機制來發送高優先級的幀應用802.1Qbu后出隊列低優先級的幀減小的延遲低優先級的幀高優先級的幀高優先級的幀應用802.1Qbu后，出隊列在發送低優先級幀時，有高優先級的幀到達隊列，則先發送高優先級的幀，再繼續發送低優先級的幀敏感網絡（TSN）技術框架中的另一關鍵技術。可靠性和確定性，從而增強網絡的容錯能力，確保?增強的容錯能力：提供自動處理傳輸路徑故障的機制，提高網絡服務連續性和穩定性。?靈活性與可擴展性：可以在多種網絡架構中實施，適應不同的規模及需求。（IEEE802.1Qbv）等相結合，提供從數據源到接收工業自動化：IEEE802.1CB在工廠自動化系汽車電子與自動駕駛：它提升汽車網絡系統的傳輸專業音視頻傳輸：在音視頻傳輸系統中，通過多幀復制路徑多樣性幀消除43244324去重和重排序1去重和重排序復制查表轉發鏈路查表轉發鏈路查表轉發鏈路WAN復制包轉發鏈路復制包轉發鏈路1接收端發送端接收端原始業務幀復制幀網絡傳輸過程中丟失的幀?每個數據流通過流分類器進行識別，確保處理正確的數據包。?復制的幀由網絡入口生成，并在不同的路徑上發送，以防單點故障影響?每個復制的幀被打上唯一標記，以便在終點進行精確消除。?規劃獨立路徑，使每個幀通過不同路由到達目的地，路徑的物理或邏輯隔離充當安全保障。?動態路徑選擇和資源優化，確保輸送過程中延遲和抖動的最低化。?在多個路徑上并行傳輸幀以顯著降低某條路徑失效對整體網絡的影響。功能描述：在接收端或匯聚節點上消除冗余的?接收節點使用幀頭中的標記或序列號識別重復幀，確保數據正確性。?保留最早到達的完整幀，將其傳遞給上層應用，其余被安全丟棄。?通過監控序列號連續性，進一步增進故障恢復能力和數據傳輸的可靠性。網絡中各節點進行TSN配置，合理分配網絡路徑上的資源，以確保CNCUNIUNIUNIUNI遠程遠程管理遠程管理遠程管理UNIUNIListenersBridge1Bridge2Bridge3Talkers用戶需求收集，并作為代理將用戶需求發送給CNC，?TSN網絡配置：CUC通過遠程管理協在純集中式配置模型中，CUC（CentralizedUsersConfiguration，集中式用戶配置）用于發現CUCUNICNC遠程管理遠程管理遠程管理遠程管理遠程管理ListenersBridge1Bridge2Bridge3Talkers?用戶需求收集：CNC通過與CUC交互TSNUNI協議，獲取用戶需求，交互過程如上圖實線?TSN網絡配置：CUC通過遠程管理協如圖27所示，H3CTSN控制器采用純集中式配置模型，支持CUC與CNC功能，以組件的形式部?CNC負責網絡資源的集中式fTSN控制器組件CUCU-CenterCNCNetconfNetconfNetconfNetconfListenersBridge1