发布时间：2021-11-04
随着5G新基建的稳步推进，工业互联网作为5G应用的重要领域，在产业数字化转型和国家宏观政策的双向拉动下，进入了快速发展期。工业互联网的核心领域生产环节，对网络连接的实时性和确定性提出了更高的要求，包括超低时延，超低抖动，超小丢包率，高可靠传输链路等。5G TSN（时间敏感网络）能够提供毫秒级的传输时延和微秒级抖动的确定性服务，满足现有主要生产型行业的实时性要求，如音视频、工业、汽车、电力等多种应用。
中国移动联合中兴通讯和南瑞继保在中国国际信息通信展览会上联合发布业界首个端到端5G TSN确定性网络。该网络可以有效解决网络延迟和传输冲突引起的网络抖动问题，结合网络切片技术和分离转发与控制技术，从根本上保证了网络的可靠性，从而保证了网络的安全稳定的运行。
5G TSN确定性网络采用无线拥塞控制和调度算法，以及核心网智能调度数据转发及队列管理，大大降低5G端到端时延。通过无线双链路、端到端FRER（帧复制和消除）、网络双隧道等技术，满足电网的超高可靠性要求。通过TSN硬件加速卡，实时流识别和转发、流量整形以及高精度时钟同步，确保在大流量下，时延、抖动和时间同步满足差动保护装置采样数据的同步需求。
确定性传输： 5GC根据业务确定性要求及转发规则，生成确定性调度算法及数据传输路径，并通过有效的抖动控制算法在确定时间窗口发送数据，解决数据转发时延和抖动的不确定性问题。根据从电网获得的相应参数，包括电网数据的收发周期、时延、抖动、丢包率、数据流特征等，转换成5GC的确定性转发规则，并与无线网络及工业网关协同一致，进而保证电网数据的确定性传输。
超高可靠：5G TSN+URLLC技术相结合，在5GC网元上实现了双会话，应用层进行数据报文的复制和消除重复报文，相同的数据报文从两个会话进行传输；基站则需要利用双连接/双DU等技术，将两个会话通过两个不同基站实现冗余数据传递，从而保证了电网的超高可靠性要求。
超低时延和抖动：采用中兴通讯自研TSN专用智能网卡，该网卡采用PCIe总线，即插即用，具备对数据识别与加速转发能力，同时提供超低时延和抖动，以及高精度时钟同步，确保在大流量下，提供稳定的确定性转发能力。
5G TSN助力5G网络向工业互联网向纵深发展，有着非常重要的价值。
在电力行业，风能、太阳能等受天气、地域的影响大，能源传输不稳定，给新能源并入电网带来挑战。为了更高效地将新能源并入电网，必须采用确定性时延的网络进行实时监控和调度，保证电网安全稳定地运行。而传统无线网络采用Best Effort（尽力而为）调度机制，时延带宽不可控，无法满足要求。通过5G TSN确定性网络，支持电网差异保护等电网管理服务，有利于加快太阳能和风能等清洁可再生能源的部署，助力电力行业实现“碳达峰”和“碳中和”的战略目标。
在工业制造领域，当前不同厂商推出了各自的工业实时以太网协议（如Ethernet/IP、Profinet、Modbus-IDA等），但这些协议之间互不相通，引发出网络碎片化，IT/OT融合困难的问题。此外，网络大都采用工业总线方式，存在布线复杂的问题。工业互联网需要一个可互操作的系统，能够支持多个制造商、协议在同一个网络上实现互联互通互操作。5G TSN提出了工业以太网的底层通用架构，在确保数据通信的实时性的同时，实现多网互连互通以及IT/OT的深度融合，全面打通设备资产、生产系统、管理系统和供应链条，大幅度提升生产效率。
中兴通讯端到端的5G TSN网络部署验证，为5G+工业互联网的深入发展提供了强有力支撑。中兴通讯将携手行业客户，运营商和终端厂商，全面赋能工业互联网，积极推动行业数智化转型，创造新的价值蓝海。
