5G TSN技术的创新研究
2022-07-21张启明ZHANGQiming郑兴明ZHENGXingming张寿勇ZHANGShouyong
张启明/ZHANG Qiming,郑兴明/ZHENG Xingming,张寿勇/ZHANG Shouyong
(中兴通讯股份有限公司,中国深圳 518057)
1 5G 时间敏感网络(TSN)的概念及进展
1.1 TSN的基本概念
通过人、机、物、系统等的全面互联,工业互联网构建了全新的制造和服务体系。工业互联网不仅是工业4.0的基石,也是制造业升级转型的关键路径,为推动数字经济发展提供新动力。
由于直接涉及工业中最核心的控制部分,工业运营技术(OT)域对网络的要求很高,例如低时延、低抖动、高可靠性等。由于具有低时延、确定性传输、高可靠性等特点,TSN 成为工业互联网OT 域中重要的传输技术。TSN 是开放的以太网标准,不同厂商的TSN设备可以更好地相互兼容,从而提高了工业设备的连接性和通用性,具有良好的互联互通能力。
TSN 标准的制订由电气与电子工程师协会(IEEE)802.1 工作组负责,相关研究主要面向对传输时延、丢包率等要求严苛的行业领域。TSN标准主要涉及时间同步、有界的低时延、高可靠传输和资源管理等。目前,IEEE 已经发布IEEE 802.1AS、IEEE 802.1Qbv、IEEE 802.1Qbu、IEEE 802.1Qci、IEEE 802.1CB、IEEE 802.1Qcc等10余个TSN相关标准规范,相关标准规范已经比较成熟。此外,IEEE 仍在持续完善TSN相关协议,以便TSN在各行业中得到更好的部署和管理。
1.2 5G与TSN融合的必要性
传统的TSN是有线网络,但是在很多应用场景中,有线网络存在成本高、灵活性差等局限性。例如,在电力行业的差动保护应用场景中,差动保护装置数量多、部署分散,如果铺设光纤,成本就会很高,施工难度也较大;在很多大型智能工厂的自动化生产线中,机械臂需要根据产品型号来调整位置,如果使用有线网络线缆,成本会很高,而且不灵活,同时频繁的移动会降低线缆的可靠性。……
