［蒋攀 李恩 钟震林 李锐清 丁明吉］

1 引言

随着信息化、智能化程度不断提高，工业互联网的传输实时性、可靠性要求越来越高。目前现场传感器与动作设备之间主要通过核心骨干路由器进行数据交互，这种“光-电-光”的传输架构主要在电层进行数据处理，处理时延大，抖动无法确定，无法保证高精度动作设备的控制实时性，导致产品的生产工艺出现偏差，大幅降低产品的良品率。针对工业时敏网络的传输低时延问题，本文提出一种基于波长选择开关（以下简称“WSS”）的光接入与交换架构，同时搭建了具有4 个节点的环形MESH 网络测试平台，通过试验测得端到端100 km 的传输时延为微秒级（传输延时主要来源于光纤），可以满足工业时敏网络的传输实时性要求。

2 软件定义工业时敏网络（SD-TSN）架构

软件定义的工业时敏网络架构，采用分层分面的设计模式，网络架构自顶向下包含汇聚接入与交换层、MEC边缘接入层与现场设备层。在软件定义网络体系结构的基础上，支持采用切片技术隔离非时敏与工业时敏业务，面向厂房车间现场实时协同控制、企业级管理以及企业与社会产业链的高效协作需求，构建同时满足大数据量交互、极低传输时延、高安全性、高可靠性等需求的新型工业时敏网络体系架构，具体如图1 所示。

图1 工业时敏网络系统架构图

边缘接入网络是由部署在厂房车间现场网络交换设备和厂房车间现场的各类终端设备（包括嵌入wifi 终端模块、LTE 终端模块、工业以太网终端以及工业物联网模组的各类CPS设备、工业传感设备等等）组成，主要提供车间级软件定义综合接入与交换、边缘网络SDN 组网控制、现场数据预处理和存储服务。……