面向OT/IT融合互通的TSN網(wǎng)絡測試床
引言
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)務領域包括開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)網(wǎng)絡、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、標準及平臺聯(lián)合攻關，構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域總體、技術、標準、試驗、研發(fā)、知識產(chǎn)權等公共創(chuàng)新平臺，突破技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸，促進產(chǎn)學研用協(xié)同創(chuàng)新，加速工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術、產(chǎn)品及應用創(chuàng)新。創(chuàng)新中心已承擔了多項國家和上海市重大項目。
一、關鍵詞
測試床亮點：TSN技術、性能和兼容性驗證；標準硬件的推廣驗證；有保證的服務質(zhì)量認證
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：
1. 概述
現(xiàn)代生產(chǎn)制造企業(yè)的運營往往橫跨復雜IT和OT基礎設施，通常涵蓋成千上萬的設備，且這些設備往往通過多種復雜的現(xiàn)場總線連接。然而，IT人員往往不熟悉OT網(wǎng)絡或工業(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實現(xiàn)智能制造轉(zhuǎn)型，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)絡架構上將IT技術和OT技術融入到一個體系內(nèi)，最終實現(xiàn)“企業(yè)有組織，資源無邊界”的目標，激發(fā)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈中的大量應用場景，推動產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。
2. TSN網(wǎng)絡測試床目標
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)絡和OT網(wǎng)絡的“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技術的完善，帶動并形成具有TSN功能的諸如交換機、PLC設備和通訊模塊以及智能網(wǎng)關等一系列“多網(wǎng)合一”的產(chǎn)品研發(fā)，最終達到從主干網(wǎng)絡到各個子節(jié)點全覆蓋，實現(xiàn)TSN設備的“全網(wǎng)通”。此外，在TSN網(wǎng)絡環(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)新中心結合工業(yè)領域智能工廠規(guī)劃改造，尋找行業(yè)應用場景，進行TSN測試床環(huán)境搭建。通過測試床，模擬構建高速主干環(huán)網(wǎng)，驗證TSN技術特性。
1. 解決方案架構
TSN技術平臺模擬智能工廠內(nèi)高速主干環(huán)網(wǎng)的基礎設施。到2018年6月份，將建成由六臺TSN網(wǎng)絡交換機組成的主干環(huán)網(wǎng)和由2套支持TSN網(wǎng)絡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。整體頂層設計架構如下：
圖1 TSN測試床架構
2. 測試床預期效果
本項目平臺將建設一個基于TSN網(wǎng)絡的技術驗證和互通測試床，其預期效果：
1）形成一個TSN基礎測試平臺，為企業(yè)提供服務， 支持TSN產(chǎn)品的驗證和研發(fā)；
2）起草基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時間敏感網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)的系列標準；
3）發(fā)布一批基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時間敏感網(wǎng)絡的報告；
4）培育基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時間敏感網(wǎng)絡的市場。
四、測試床當前情況
1. 測試床當前建設情況
本平臺分成三個建設階段：
2018年6月：通過購買和集成國內(nèi)外工業(yè)網(wǎng)絡主流廠商的TSN設備，完成測試床環(huán)境搭建，實現(xiàn)TSN網(wǎng)絡環(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)設備，驗證現(xiàn)有的工業(yè)以太網(wǎng)技術與TSN兼容性和互通能力。
2020年6月：測試床應用和評估能力擴展，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，形成公共測試平臺。
2. 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計，平臺建設和應用推廣
· 中國信息通信研究院：標準制定和整體方案指導
· 中國移動通訊研究院：TSN原型系統(tǒng)研究和技術實現(xiàn)支持
· 北京漢普達電氣技術有限公司：測試床基礎平臺集成
· 華為：TSN產(chǎn)品研發(fā)，參與技術驗證、互通測試和應用推廣
· 沈陽自動化研究所：OPC-UA和TSN融合研究和測試床建設
聲明
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