工业互联网产业联盟-时间敏感网络产业测试报告（V3.0）-2020.12-39页_1mb

时间敏感网络（TSN）产业发展报告总结

核心内容

时间敏感网络（TSN）作为新一代工业以太网技术，因其具备精准时间同步、流量调度和高可靠性等特性，正逐步成为工业网络演进的重要方向。TSN 技术已形成较为完整的协议族，主要由 IEEE802.1 TSN 工作组制定，涵盖时间同步、流量调度、抢占、流监管、冗余等关键功能。工业互联网产业联盟（AII）自2018年起持续推动TSN设备互通测试，旨在促进TSN技术在工业领域的落地和应用。

主要观点

• TSN技术成熟度提升：TSN协议族已基本完备，主流芯片厂商（如ADI、博通、英特尔）、通信设备厂商（如华为、MOXA、思博伦）及自动化厂商（如西门子、三菱）均已开展相关产品和方案的研发。
• 测试推动技术标准化：AII组织了多轮TSN设备测试，涵盖设备互通、协议一致性、流量调度等关键测试内容，以促进TSN技术的标准化和产业生态建设。
• 测试覆盖范围广泛：测试涉及芯片、交换机、端设备等多类型产品，包括华为、MOXA、思博伦、是德科技（IXIA）、TTTech、英特尔、东土、新华三、云维智联等多家厂商和研究机构。
• 技术实现存在差异：尽管TSN设备在功能上有所支持，但在时间同步机制、门控调度算法、队列处理方式等方面仍存在差异，影响了全网的统一性和调度效果。
• 行业协同需求迫切：当前设备厂商多集中于单点功能的实现，需进一步对齐设备标准，推动统一的管理模型和配置方式，以实现TSN技术在复杂组网场景中的广泛应用。

关键信息

测试情况概览

测试内容

• 接口互通测试：包括物理接口和逻辑接口的互通，确保不同设备和测试仪表之间能够建立连接并实现流量传输。
• 时钟协议互通测试：主要测试IEEE802.1AS和1588v2协议下的时间同步能力，确保设备间时间同步的准确性。
• 流量调度特性测试：包括带宽控制、时延保证、抖动保证、门控能力、时序保证、调度精度和门控精度等，验证设备在TSN环境下的流量管理能力。
• 协议一致性测试：测试设备对IEEE802.1AS、IEEE802.1Qbv、IEEE802.1Qbu等协议的实现是否符合标准。

测试结论

1. 产业链逐步完备：三轮测试涵盖了芯片、交换机、端设备等，表明TSN产业链正在逐步成熟。
2. 时间同步问题：部分设备的时间基准模式不一致（如UTC和TAI），导致同步失败；时钟精度差异较大，硬件实现优于软件。
3. 门控调度问题：设备对IEEE802.1Qbv协议中门控调度的生效时间算法不同，影响调度精度和同步性。
4. 流量处理差异：不同厂商对周期大于门控周期的报文处理方式不一致，部分直接丢弃，部分放行，影响全网调度模型的统一。
5. 优先级映射不统一：设备厂商未完全按照协议要求进行优先级与流量类别的映射。
6. 流放行机制差异：部分厂商在门控周期结束时丢弃正在传输的报文，部分继续转发，导致丢包或转发时延问题。
7. 抢占特性初步实现：多数厂商支持IEEE802.1Qbu和IEEE802.3br协议下的流量抢占功能，但被抢占报文的重组性能仍需提升。
8. 未来发展方向：需推动设备厂商实现统一标准，提升全网调度能力，完善复杂流量模型下的功能与性能。

附录信息

引用标准

• IEEE802.1AS-Rev《Time Synchronization》
• IEEE802.1Qbv《Scheduled Traffic（下行流量调度)》
• IEEE802.1Qbu/802.3br《Preemption（抢占)》
• IEEE802.1Qci《Ingress Policing（上行流量监管)》
• IEEE802.1CB《Seamless Redundancy》
• IEEE802.1Qcc《Stream Reservation(Centralized Configuration)》

术语

• TSN：Time Sensitive Networks（时间敏感网络）
• TAG：VLAN标签，用于区分数据帧所属VLAN的4字节字段
• Trunk：连接交换机与交换机的接口，其链路称为Trunk链路
• MTU：Maximum Transmission Unit（最大传输单元）

修订记录

• V1.0：首次发布
• V2.0：新增第二次测试情况、厂家及设备介绍，刷新测试方案和结论
• V3.0：新增第三次测试情况、厂家及设备介绍，依据2020年08月测试情况更新测试结论