AII：工业互联网时间敏感网络（TSN）产业白皮书（50页）.pdf

1、时间敏感网络(TSN)产业白皮书 V1.0 版 工业互联网产业联盟（AII） 2020 年 8 月 目 录 一、 背景介绍 . 1 （一）工业网络演进概述 . 1 （二）时间敏感网络发展现状 . 4 1.技术现状 . 4 2.产业现状 . 6 （三）时间敏感网络技术优势 . 11 1.互联互通 . 11 2.全业务高质量承载 . 12 3.智慧运维 . 12 （四）时间敏感网络产业驱动力 . 13 二、 技术体系 . 15 （一）标准体系 . 15 （二）网络架构 . 19 1.在工业互联网网络中的位置 . 19 2.时间敏感网络部署架构 . 20 （三）时间敏感网络关键特性 . 22 1.时

2、间同步 . 22 2.流量调度 . 22 3.网络管理 . 23 三、 与其他新技术的融合创新 . 26 （一）TSN+OPC UA . 26 （二）TSN+边缘计算 . 29 （三）TSN+5G . 31 四、 应用场景 . 35 （一）TSN在制造业工业网络中的应用 . 35 （二）TSN在车载以太网络中的应用 . 37 五、 发展趋势展望 . 38 （一）供给侧产业发展趋势 . 38 （二）需求侧产业发展趋势 . 39 （三）商业模式分析 . 40 时间敏感网络产业白皮书 1 一、背景介绍 （一一）工业网络演进概述）工业网络演进概述 工业网络基于工业控制系统发展而来，20世纪90年代兴起

3、 现场总线技术，通过标准化的通信接口解决了工业控制系统内 部执行器、传感器以及变送器等设备的互联问题，实现了各类 工业数据信号的共总线传输。 然而随着工业应用对于承载需求的进一步提升，现场总线 低速率，兼容性差、系统彼此间互联互通互操作性差的问题逐 渐凸显，具有更高传输效率、更大带宽、更好兼容性的基于以 太网的工业控制网络应运而生，为进一步实现系统间的互通提 供了基础。工业以太网技术遵从TCP/IP框架，具有接口简单、 协议开放、可靠性高、传输速率快、互通便捷等突出优势，进 入21世纪以来逐步成为工业网络的主流技术，并基于以太网架 构建立完整的通信技术服务模型，构建工业应用层协议。 工业总线和

4、工业控制网络技术不断推进各领域工业企业信 息化建设进程，但值得注意的是由于各领域仅关注解决自身生 产问题（如过程控制、运动控制、车载网络等） ，各类工业总线 和工业以太网往往诞生于不同领域，并往往按照特定领域的适 应性来制定相关标准，因此就形成了以IEC 61158为代表的工业 总线系列标准和以IEC 61784-2为代表的工业以太网系列标准。 每一个工业以太协议背后基本都有一个工业集成商巨头在主导 着该协议的生态圈构建，网络设备与协议绑定，各公司基于各 时间敏感网络产业白皮书 2 自协议对工业控制网络进行持续优化升级，但彼此之间相对封 闭，互不兼容。如表1所示： 表表 1 1 目前主流以太协

5、议目前主流以太协议 协议名称运作组织代表厂家 EtherNet/IPODVA罗克韦尔自动化公 司（美国） PROFINETPROFIBUS国际组织 （PROFIBUS International，PI） 西门子 Modbus-TCPModbus-IDA施耐德 Ethernet PWOERLINK Ethernet POWERLINK标 准 组 织（Ethernet POWERLINK Standardization Group，简称 EPSG） ABB EtherCATEtherCAT 协会协会德国倍福 （Beckhoff）公司 CC-LINKCC-Link 协会日本三菱 随着工业企业数字化、

6、信息化、智能化进程不断升级，工 业网络逐步发展为由工业控制网络和工业信息网络两个层次组 成，前者主要负责工业控制系统内部以及系统之间的互联互 通，承载工业控制信号及系统相关的监控、诊断、管理、操作 等相关业务；后者主要支撑原始数据转换为信息应用于业务系 统或实现控制反馈的数据互通。工业互联网的诞生是为了满足 产业界通过智能化、精细化管理提升生产效率、降低运营成本 的诉求，作为一个完整的通信信息系统，对于承载相关业务网 络的互操作性、兼容性以及传输质量有更高要求。 工业互联网网络需要具备在全生产系统，乃至全产业链范 围实现人、机、物全要素的网络互联，以及设计、研发、生产、 管理、销售、办公全环节