工业互联网产业联盟发布的《TSN协同高品质工业园区技术蓝皮书》,围绕时间敏感网络(TSN)技术在工业园区的应用,提出了一套兼顾当前需求与未来演进的解决方案。
当前工业园区网络面临多重挑战:一是工业控制场景对确定性时延要求严苛,部分高精度控制需在1ms以下;二是终端无线化接入需求激增,柔性生产要求网络支持高移动性;三是网络可靠性要求提升,工业现场故障倒换需达到亚毫秒级;四是运维需更智能,以应对大规模设备连接和复杂业务管理。在此背景下,TSN技术因能提供精确时间调度、确定性传输等特性,成为下一代工业网络的重要方向,但受限于生态成熟度和成本,直接全面切换至TSN网络的条件尚未成熟。
蓝皮书提出的解决方案以TSN技术为核心,通过与现有技术协同,构建“极致可靠、灵活接入、智能运维”三大体系。极致可靠方面,结合网络切片、环网快速倒换(ERPS)、跨设备链路聚合(M-LAG)等技术,实现故障快速隔离与自愈,保障业务零中断,例如对PLC控制业务提供50ms以内中断时间。灵活接入方面,兼容Wi-Fi、物联网等多种协议,支持传统终端无需改造即可接入TSN网络,满足AGV、传感器等设备的泛在连接需求。智能运维则依托SDN、随流检测和数字孪生技术,实现网络故障1分钟发现、3分钟定位、5分钟恢复,降低运维复杂度。
在典型场景中,工业制造园区采用双归树形骨干网与环形接入网结合的架构,优先将接入层升级为TSN网络,支撑生产控制、物流等业务的确定性传输;泛工业生产网络(如隧道、管廊)则以环形组网为主,通过TSN与环网协议协同,适应长距离、分散式部署需求。
未来,随着工业数字化转型推进,工业园区网络需向全连接、高可靠、智能化演进。蓝皮书建议企业以按需配置、适度超前为原则,逐步向端到端TSN目标架构平滑过渡,助力实现工业装备数字化、数据价值化等“新四化”目标。