面向OT-IT融合互通的TSN網(wǎng)絡(luò)測試床

1、面向 OT/IT 融合互通的 TSN 網(wǎng)絡(luò)測試床引言 /導(dǎo)讀工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新中心（上海）有限公司是中國信通院全資子公司，公司位于建 設(shè)具有全球影響力科創(chuàng)中心的主體承載區(qū)-上海臨港，由上海經(jīng)信委、臨港管委會、中國信通院三方戰(zhàn)略合作，聯(lián)合打造國家級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新中心和上海工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 研發(fā)與轉(zhuǎn)化功能型平臺載體，以促進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)自身產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，推動傳統(tǒng)工業(yè)企 業(yè)轉(zhuǎn)型升級。公司重點業(yè)務(wù)領(lǐng)域包括開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、核心裝備智能化、核心軟件與平臺、安全保障體系等共性技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)及平臺聯(lián)合攻關(guān)，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域總體、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、試驗、研發(fā)、知識產(chǎn)權(quán)等公共創(chuàng)新平臺，突破技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸，促進產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新

2、，加速工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、產(chǎn)品及應(yīng)用創(chuàng)新。創(chuàng)新中心已承擔(dān)了多項國家和上海市重大項目。一、 關(guān)鍵詞測試床亮點：TSN 技術(shù)、性能和兼容性驗證；標(biāo)準(zhǔn)硬件的推廣驗證；有保證的服務(wù)質(zhì)量認(rèn)證創(chuàng)新點：TSN 高帶寬高精確度；多協(xié)議互通性、兼容性驗證；TSN 跨行業(yè)的示范性；二、 測試床項目概述：概述現(xiàn)代生產(chǎn)制造企業(yè)的運營往往橫跨復(fù)雜 IT 和 OT 基礎(chǔ)設(shè)施，通常涵蓋成千上萬的設(shè)備，且這些設(shè)備往往通過多種復(fù)雜的現(xiàn)場總線連接。然而，IT 人員往往不熟悉 OT 網(wǎng)絡(luò)或工業(yè)控制系統(tǒng)，他們中幾乎沒人會涉足工廠環(huán)境。與之相反，OT 員工在以穩(wěn)定性、安全性和可靠性為重的運營環(huán)境工作，他們中很少會引入新技術(shù)實現(xiàn)智能制造轉(zhuǎn)型

3、，延緩并阻礙了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展勢頭。隨著 TSN 的出現(xiàn)，這一問題可以被解決，TSN 從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上將 IT 技術(shù)和 OT 技術(shù)融入到一個體系內(nèi)，最終實現(xiàn)“企業(yè)有組織，資源無邊界”的目標(biāo)，激發(fā)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈中的大量應(yīng)用場景，推動產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。TSN 網(wǎng)絡(luò)測試床目標(biāo)開展 TSN 測試床是為了打通工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最后“一公里”，實現(xiàn) IT 網(wǎng)絡(luò)和 OT 網(wǎng)絡(luò)的“一網(wǎng)到底”，同時吸引更多的國內(nèi)外生產(chǎn)廠商參與進來，共建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)，培育市場。同時推進 TSN 技術(shù)的完善，帶動并形成具有 TSN 功能的諸如交換機、PLC 設(shè)備和通訊模塊以及智能網(wǎng)關(guān)等一系列“多網(wǎng)合一”的產(chǎn)品研發(fā)，最終達到從主干網(wǎng)絡(luò)到各個子節(jié)

4、點全覆蓋，實現(xiàn)TSN 設(shè)備的“全網(wǎng)通”。此外，在 TSN 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之上搭建 OPC-UA 和 DDS 等分布式通訊協(xié)議的融合測試環(huán)境，實驗并尋找適合工業(yè)企業(yè) IT 和 OT 網(wǎng)絡(luò)最佳的解決方案。三、 測試床項目解決方案工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新中心結(jié)合工業(yè)領(lǐng)域智能工廠規(guī)劃改造，尋找行業(yè)應(yīng)用場景，進行 TSN 測試床環(huán)境搭建。通過測試床，模擬構(gòu)建高速主干環(huán)網(wǎng)，驗證 TSN 技術(shù)特性。解決方案架構(gòu)TSN 技術(shù)平臺模擬智能工廠內(nèi)高速主干環(huán)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施。到 2018 年 6 月份， 將建成由六臺 TSN 網(wǎng)絡(luò)交換機組成的主干環(huán)網(wǎng)和由 2 套支持 TSN 網(wǎng)絡(luò)控制器組成的兩軸同步控制系統(tǒng)共同模擬連續(xù)生產(chǎn)動作。本平臺

5、中存在一個基于 TSN 的交換機與伺服驅(qū)動器通信，并通過一個在連接在 TSN 網(wǎng)絡(luò)的“邊緣云”主站節(jié)點控制該伺服器，同時與所連接的 IT 系統(tǒng)進行互聯(lián)互通。整體頂層設(shè)計架構(gòu)如下：視頻監(jiān)控-實時大流量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量分析儀遠(yuǎn)程同步定位非實時性O(shè)T鏈路數(shù)據(jù)一條高速主干網(wǎng)融合兩條數(shù)據(jù)鏈： IT數(shù)據(jù)鏈路OT數(shù)據(jù)鏈路邊緣云計算節(jié)點實時性O(shè)T鏈路數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程同步定位OT層管理數(shù)據(jù)異構(gòu)EntherNetIP總線控制網(wǎng)絡(luò)測試床預(yù)期效果圖 1 TSN 測試床架構(gòu)本項目平臺將建設(shè)一個基于 TSN 網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)驗證和互通測試床，其預(yù)期效果：形成一個 TSN 基礎(chǔ)測試平臺，為企業(yè)提供服務(wù)， 支持 TSN 產(chǎn)品的驗證和研發(fā)；起草

6、基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時間敏感網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)的系列標(biāo)準(zhǔn)；發(fā)布一批基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時間敏感網(wǎng)絡(luò)的報告；培育基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時間敏感網(wǎng)絡(luò)的市場。四、 測試床當(dāng)前情況測試床當(dāng)前建設(shè)情況本平臺分成三個建設(shè)階段：2018 年 6 月：通過購買和集成國內(nèi)外工業(yè)網(wǎng)絡(luò)主流廠商的 TSN 設(shè)備，完成測試床環(huán)境搭建，實現(xiàn) TSN 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境驗證；2018 年 12 月：測試床互通驗證能力擴展，通過集成主流的工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備， 驗證現(xiàn)有的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)與 TSN 兼容性和互通能力。2020 年 6 月：測試床應(yīng)用和評估能力擴展，成立 TSN 重點測試實驗室，形成對支持 TSN 設(shè)備的功能、性能、互通等方面的測試評估能力，為企業(yè)提供服務(wù)， 形成公共測試平臺。測試床合作伙伴組成及各自提供組件描述目前已形成多個參與者合作分工，共建測試床的局面：上海工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新中心：測試床整體方案的設(shè)計，平臺建設(shè)和應(yīng)用推廣中國信息通信研究院：標(biāo)準(zhǔn)制定和整體方案指導(dǎo)中國移動通訊研究院：