TSN协同高品质工业园区技术蓝皮书

1工业园区网络发展趋势

• 2015年中国提出“中国制造2025”，强调工业网络互联互通，2017年发布指导意见，2020年将工业互联网纳入“新基建”，2021-2023年发布行动计划，重点提及确定性网络技术。
• 工业园区网络面临挑战：网络确定性时延要求提高（<1ms）、终端无线化接入需求增强、网络可靠性要求提升（亚毫秒级故障倒换）、运维管理需更智能（“0”工作量）。
• TSN技术加快下一代工业网络架构演变，通过IP化方案和确定性服务（如TSN+OPC UA）满足工业需求，但现阶段应用受限，主要挑战包括技术难度高、IT/OT融合难度大、管理控制复杂、生态构建不完善。

2TSN协同高品质工业园区解决方案框架

• 需求来源：生产要求零中断（业务中断时间<500ms，关键业务<50ms）、多业务一网承载、各类终端接入、网络运维水平亟需完善。
• 方案简介：高品质工业园区网络具备“极致可靠”、“灵活接入”、“智能运维”三大技术体系。
  • 极致可靠：通过网络切片、环网快速倒换协议、M-LAG冗余协议等技术实现端到端故障快速检测、隔离、自愈，达到业务维度0中断。
  • 灵活接入：兼容标准以太、Wi-Fi、WAPI、IOT等多种协议，实现“有端必连”，支持有线和无线终端接入。
  • 智能运维：借助SDN、随流检测、大数据和AI技术，实现网络全生命周期自动化管理，故障提前发现、快速定位、自动闭环。
• 方案价值：
  • 极致可靠：通过多种可靠性技术实现“零中断”网络，满足不同业务SLA需求。
  • 统一承载：协同网络切片技术，实现IT/OT融合，统一承载多种业务。
  • 灵活接入：兼容多种通信协议，实现全无线连续组网。
  • 智能运维：通过数字孪生技术实现网络全生命周期智能化管理。

3TSN协同关键技术

• 确定性：通过网络切片技术（如Qbv门控队列）实现业务流端到端的确定性体验，保障数据上送。
• 高可靠：通过M-LAG、ERPS、环网保护等技术实现设备级和网络级高可靠性，保障业务快速自愈。
• 无线化：通过无损漫游和双发选收方案实现无线网络低时延、低丢包，保障终端移动性。
• 智能化：通过Streaming Telemetry和随流检测技术实现网络全方位数据快速输出，构建网络数字孪生体，实现网络全生命周期智能化管理。

4TSN协同高品质工业园区典型场景

• 工业制造园区网络：
  • 应用场景：承载工业设备数据采集、物流配送、生产监控、办公、园区物联等业务，终端类型多样。
  • 典型架构：骨干网络层采用双归树形组网，现场接入层采用双归树形或环形组网，逐步演进至TSN网络。
• 泛工业生产网络：
  • 应用场景：适用于隧道、城市道路、管廊、金属矿、煤矿等线状区域。
  • 典型架构：骨干网络层和现场接入层均采用环形组网，逐步演进至TSN网络，支持端侧数据全量上送。

5总结与展望

• 工业园区网络是工业数字化转型的重要基础设施，需满足更优移动性能、更高确定性、更低时延、更大带宽的需求。
• 工业企业应按需配置、适度超前进行组网规划，以TSN技术为核心，协同多种技术打造适配、经济的工业网络，推动工业数字化和智能化发展。