中国电子技术标准化研究院：时间敏感网络白皮书(60页).pdf

1、 时间敏感网络白皮书 中国电子技术标准化研究院 2020 年 11 月 编写单位（排名不分先后） 中国电子技术标准化研究院 华中科技大学 重庆邮电大学 东北大学 贝加莱工业自动化 ( 中国 ) 有限公司 北京东土科技股份有限公司 新华三技术有限公司 编写人员（排名不分先后） 张弛卓兰杨宏韩丽陈冰王浩彭玉怀宋华振 席秋霞韩世豪崔自赏魏旻刘淑英程远雷根郭晓军 黄学达赵向阳黄庆卿颜建卿 版权声明：如需转载或引用，请注明出处。 1 1 物联网、5G、工业互联网等新一代信息通信技术的发展，加快了传 统行业转型升级的步伐，物物互联的通信需求也随之增加。例如在智能制 造中，实时控制、边缘计算、数字孪生等应用

2、场景对低延时、低抖动和 高可靠性的承载需求要求非常严格。传统以太网已经不能满足越来越多 的数据和广泛分布的网络需求，时间敏感网络（TSN）技术应运而生。时 间敏感网络以传统以太网为网络基础，通过时钟同步、数据调度、网络 配置等机制，提供确定性数据传输能力。 中国电子技术标准化研究院组织业内相关单位编写了本白皮书，重 点围绕时间敏感网络技术的发展背景、关键技术与新兴技术融合、标准 化进展、产业应用等方面展开论述，给出了技术和应用趋势展望。旨在 为相关研究机构、高校、芯片设备厂商、解决方案提供商、测试厂商等 提供参考。 与此同时，随着技术、标准的演进，以及应用不断深化，编写组也 将适时对白皮书进行

3、修订和更新。也欢迎业内专家提出宝贵意见。 前言 1 1 前言. 1 一、发展背景. 1 1.1 概述 . 1 1.2 技术演进 . 1 1.3 行业需求 . 4 1.4 TSN 价值 . 5 1.5 小结 . 5 二、TSN 技术 . 6 2.1 TSN 在 OSI 模型中的位置 . 6 2.2 TSN 核心机制 . 7 2.3 TSN 与新兴信息技术融合 . 14 2.4 小结 . 24 三、标准化进展. 25 3.1 标准化组织 . 25 3.2 行业技术组织 . 31 3.3 小结 . 32 目录 2 时间敏感网络白皮书 2 四、应用场景. 33 4.1 智能制造 . 33 4.2 车联

4、网 . 35 4.3 音视频 . 37 4.4 小结 . 38 五、产业图谱. 39 5.1 TSN 芯片 . 40 5.2 网络设备 . 40 5.3 测试床 . 43 5.3 小结 . 47 六、展望. 48 附件 1 缩略语 . 50 1 1 一、发展背景 1.1 概述 时间敏感网络（TSN）是 IEEE 802.1 任务组开发的一套数据链路层 协议规范，用于构建更可靠的、低延迟、低抖动的以太网。TSN 的诞生 和发展离不开传统以太网的技术支撑和行业需求的推进。 1.2 技术演进 以太网技术诞生于 20 世纪 70 年代。1983 年，IEEE 802.3IEEE 标 准 以太网标准正式

5、发布。以太网由于高带宽、低成本、互操作性强等 优势被广泛应用，从同轴电缆慢慢发展成为千兆以太网。2005 年，IEEE 802.1Q-2005 IEEE标准 局域网和城域网 虚拟桥接局域网 标准正式发布， 提出了虚拟局域网（VLAN）技术，使得局域网能够同时支持声音和图像 的传输。图 1 给出了以太网的发展历程。 图 1 以太网发展历程 串行通信时代 以太网发展历程 传统以太网时代 实时以太网时代 RS232RS485 1972 年 罗伯特梅特卡夫 发明第一套实验型 以太网系统 1983 年 IEEE 802.3以太 网标准正式发布 2002 年 IEEE 发 布 IEEE 15882002网

6、络 测控系统的精确时 钟同步协议标准 2012 年 IEE AVB 任 务 组 更 改 名 字 为 TSN 任务组，在其章程 中扩大了时间确定 性以太网的应用需 求和适用范围。 2015 年 IETF 成立了 DetNet 工作 组，专注于网络层及上层 的广域确定性网络技术 2005 年 IEEE 802. 1Q-2005局域网和城域网 虚拟桥接局域网标准正式发布 同年，IEEE 802. 1 员委会成立了音 频视频桥接（AVB）任务组 197019801990200020102020 工业现场总线、汽 车总线、等 工业实时以太网、 AVB TSN、 DetNet、 TTE 确定性网络时代 2