时间敏感网络（TSN）产业发展报告：产业测试报告_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）作为新一代以太网技术，因其具备精准时间同步、流量调度、高可靠性等特性，正成为工业互联网等领域的关键技术之一。TSN协议族已基本完备，技术趋于成熟，主流厂商如芯片、设备、自动化厂商均已投入研发与产品化。工业互联网产业联盟（AII）组织了多轮TSN设备互通与协议一致性测试，旨在推动TSN技术在工业领域的落地与应用。

主要观点

• TSN技术已形成统一的协议标准，主要由IEEE 802.1 TSN工作组制定，包含多个已发布标准，如IEEE 802.1AS、IEEE 802.1Qbv、IEEE 802.1Qbu等。
• TSN技术在工业领域具有重要应用前景，能够实现多种业务流量的共网高质量传输，是工业网络向统一兼容、智慧运维演进的关键。
• AII组织了三轮TSN设备测试，分别于2018年12月、2019年10月和2020年12月进行，涵盖芯片、交换机、端设备等类型，测试内容包括设备互通、协议一致性、流量调度、时间同步等。
• 当前TSN设备在实现时间同步和流量调度方面表现良好，但存在协议实现不一致、时间同步精度差异、门控调度算法不统一等问题，影响全网协同与复杂场景下的应用效果。

关键信息

测试情况概述

TSN设备分类

• 网关设备：部署于时间敏感网络域边缘，支持跨域与非时间敏感网络域的互通。
• 桥设备：部署于时间敏感网络域内部，实现车间、产线等内部业务单元的互联互通。
• 端设备：具备TSN功能的工业设备，如控制器、PLC、伺服、I/O等。
• 测试专用设备：用于流量和协议测试的仪表和模块。

参与测试的厂商与设备

主要测试内容

• 物理接口互通：验证设备间通过自协商建立接口速率和双工模式的能力。
• 逻辑接口互通：测试VLAN标记流量与非标记流量的对接能力。
• 时间同步协议测试：
  • IEEE 802.1AS协议：测试时间同步功能，确保设备时间同步于主时钟。
  • 1588v2协议：测试时间同步功能，确保设备时间稳定同步于主时钟。
• 流量调度特性测试：
  • 带宽控制：测试不同优先级流量在TSN下的带宽控制能力。
  • 时延保证：测试不同优先级流量在TSN下的端到端时延差异。
  • 抖动保证：测试不同优先级流量在TSN下的端到端抖动差异。
  • 门控能力：测试门控调度机制对流量的控制能力。
  • 时序保证：测试不同优先级流量在TSN下的时序保障能力。
  • 调度精度：测试TSN设备对流量调度的精确性。
  • 门控精度：测试TSN设备对门控调度的精确性。

测试结论

1. 设备覆盖范围：三轮测试涵盖了芯片/模组、交换机、端设备，产业链逐步完备。
2. 时间同步：大部分设备支持IEEE 802.1AS协议的时间同步功能，但存在时间基准制式不统一、同步精度差异等问题。
3. 流量调度：各厂商设备对IEEE 802.1Qbv协议的支持较好，但存在调度算法不一致、报文处理方式不同、优先级映射不统一等问题。
4. 协议一致性：各厂商对IEEE 802.1Qbu和IEEE 802.3br协议的支持逐渐成熟，但被抢占报文的分片重组性能仍需提升。
5. 未来展望：设备厂商需进一步对齐设备实现，达成行业统一，以便在复杂组网场景中实现更好的对接。网络控制器已有原型系统，需进一步增强功能和性能，结合统一的管理模型，实现全网统一配置，以充分发挥TSN技术优势。

附录

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字节长度字段，插在以太网数据帧头。
• Trunk（干道）：用于连接交换机和交换机的接口，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介绍、厂家及设备介绍，刷新测试方案并新增一致性测试方案，依据2019年10月测试情况更新测试结论。
• V3.0：新增第三次测试情况介绍、厂家及设备介绍，依据2020年8月测试情况更新测试结论。