2024-09-10-中移智库-面向工业互联网的确定性网络协同技术白皮书（2024年）_46页_1mb

工业互联网确定性网络协同技术白皮书（2024）总结

1. 背景与目标

• 随着工业互联网需求，确定性网络应运而生，需实现可预测的低时延、低抖动和高可靠传输。传统“尽力而为”的网络已无法满足如运动控制、电力差动保护等对时延敏感的业务需求。
• 标准化组织（IEEE、IETF、3GPP、CCSA）正积极制定确定性网络标准，推动工业互联网、自动化控制等场景的网络技术升级。

2. 标准化进展

• IEEE TSN（时间敏感网络）：始于2006年，主攻局域网确定性，核心技术包括时间同步、低时延、可靠帧复制、队列调度（如802.1Qbv循环调度）。TSN标准化成熟，但需解决跨域时延扩展性问题。
• IETF DetNet（确定性网络）：2015年成立工作组，推动3层IP网络确定性，已发布18项RFC，涵盖架构、数据面、OAM、安全性，目前正制定可扩展性标准。
• 3GPP：在R16/R17/R18阶段引入TSN和DetNet机制，实现5G网络的确定性协同。R18提出跨域协同和DetNet开放能力。
• CCSA：中国通信标准化协会从2018年起推动确定性IP网络、5G+TSN等标准，涵盖电信网络、工业互联网等领域，强调分类分级和场景适配。

3. 技术挑战

• 单域时延控制：关键在减少节点内部排队时延，TSN/TDetNet等技术通过流量整形、队列调度降低端到端抖动。
• 端到端跨域协同：需跨越局域网、运营商网络、无线接入网等多种技术域，存在时钟同步、流量映射、资源预留等问题。目前缺乏标准化的跨域协商机制。
• 移动与承载网融合：如5G前传+TSN、5G无线-核心网-固网端到端同步，需解决参数映射、QoS传递等难题。

4. 协同框架

• 架构设计：端到端网络划分为工厂内网（TSN）、工厂外网（DetNet/MPLS）、跨域协同（集中式/分布式控制器）。
• 多平面协同：
  • 数据面：流量整形、队列调度、标签解析、周期映射。
  • 控制面：拓扑生成、SLA分解、路径计算、资源预留。
  • 管理面：跨域策略配置、资源管理、性能监测、用户能力调用。
• 关键技术：
  • 现场网与车间网协同：TSN将工业以太网升级为可互操作的确定性网络。
  • 移动网与承载网协同：5G+TSN、UPF增强、GTP协议扩展。
  • 增强确定性网络（EDN）：统一资源建模（如“确定性链路”）与路由确定性协同，满足多层次SLA需求。

5. 发展建议

• 场景分类与分级：明确工业互联网确定性业务需求，制定技术分类标准。
• 应用与网络需求映射：建立网络能力与应用需求的静态/Ctrl/App动态映射机制。
• 网络-计算协同：工业控制系统云化趋势下，需结合计算任务的实时性保障。
• 产业合作标准化：加强产学研合作，推动标准体系完善，解决跨域协同与可扩展性问题。

确定性网络的未来发展需在技术创新与标准化框架下推进，为工业互联网提供稳定可靠的核心载体。