时间敏感网络专题研究：工业与车载的下一代网络升级方向

　　一、TSN：新一代网络技术

　　1、具有确定性时延以及多协议传输能力

　　时间敏感网络(Time Sensitive Networking，TSN) ，是基于标准以太网架构演进的新一代网络技术，它以传统以太 网为网络基础，通过时钟同步、数据调度、网络配置等机制，提供确定性数据传输能力的数据链路层协议规范。与传 统以太网相比，TSN 能够微秒级确定性服务，降低整个通信网络复杂度，实现信息技术 (IT)与运营技术(OT)融合， 其具有精准的时钟同步能力，确定性流量调度能力，以及智能开放的运维管理架构，可以保证多种业务流量的共网高 质量传输，兼具性能及成本优势，是未来网络的发展趋势。

　　TSN 的出现主要解决了五大问题 1）流量传输不确定性：传统以太网采用“尽力而为”的传输方式，导致其在传输数据的延时波动较大，且具有极高 的不确定性，与商业互联网领域对网络拥堵的态度不同，工业、汽车医疗等领域一旦出现严重网络问题则有可能导致 致命后果或巨大经济损失，因此上述等领域对网络卡顿、延时容忍度极低，TSN 的出现为解决上述领域的应用问题提 供了可行的解决方案，并衍生出了多种协议，为工业、车载等领域提供了多样的选择。

　　2）时间同步：具有精准的时钟同步能力在对时间敏感的领域有广阔的应用空间。 3）通信协议不统一：在网络架构中通常不同的设备会使用不同的通信协议，而不同的通信协议之间难以实现直接的 互联互通，TSN 旨在提升以太网的性能，使其更具备确定性、鲁棒性、可靠性，通过 IEEE802 网络保证数据包的延 迟、抖动、丢包，实现不同设备产生的数据流量的统一承载。

　　4）网络的动态配置：大多数网络的配置需要在网络停止运行期间进行，这对于工业控制等应用来说难以实现。TSN 通 过 IEEE 802.1Qcc 引入集中网络控制器（centr alized network configuration，CNC）和集中用户控制器（centralized user configuration， CUC）来实现网络的动态配置，在网络运行时灵活地配置新的设备和数据流。 5）安全：TSN 利用 IEEE 802.1Qci 对输入交换机的数据进行筛选和管控，对不符合规范的数据帧进行阻拦，能 及时隔断外来入侵数据，实时保护网络的安全，也能与其他安全协议协同使用，进一步提升网络的安全性能。

　　2、TSN发展历史：不断提高确定性

　　时间敏感网络（TSN），工业、车载互联等领域实现低延时、高确定性的信息传输方法之一。TSN技术发展主要经历了三个阶段：1）传统以太网阶段。以太网最早于上世纪80年代开始被逐渐引入办公领域，并由于10Mbps的高吞吐量而迅速实现普及。以太网使用串行方式传输数据，带宽有多个设备共享，采用“Best Effort”的转发机制也使得在以太网在处理数据转发工作时采用尽可能发送更多的数据而并不考虑数据的优先级，在大量数据需要转发时会导致网络拥堵，从本质上缺乏确定性和实时性，虽然传统二层网络已经引入了优先级机制，三层网络也已内置了服务质量（quality of service，QoS）机制，但实时流量和传统 TCP流量的资源竞争导致时延和抖动过多，致使传统的以太网不能满足实时数据的传输需求。

　　2）AVB 阶段。与传统以太网相比，AVB 拥有确定性延时的优势。AVB 全称音视频桥接技术，一般用于汽车多媒体设备之间的 信息传输。AVB 工作组致力于解决音频视频数据在以太网介质上传输时的时延较高、抖动较大、传输不确定等问 题。由于多媒体应用场景下视频与音频、字幕等信息有较高的时间同步要求，因此传统的以太网较难满足在音视 频应用场景下有较高的不确定性。AVB 在以太网的基础上通过引入传输时间策略，保证了各项数据上的时间上的 同步。

　　3）TSN 阶段。工业与汽车领域对实时以太网的需求快速增长刺激 TSN 技术的发展。美国汽车工程师协会以 TTEthernet为基础推出了AS6802标准，该标准将传统以太网“Best Effort”传输方式所具备的灵活性与时间敏感的实时性、确定 性等特点相结合，具有支持不同类型的应用的能力。IEEE受到AS6802标准推出的刺激，在 2012 年正式将 AVB 任务组改名为 TSN 工作组，在原AVB技术的基础上继续针对车载、专业音频、工业自动化以及移动通信等领域 进行了实时通信、时钟同步、低延时、高质量的信息传输进行了一系列的开发。

　　详细来讲，TSN 具有以下目标： 针对交换网络的报文时延得到保障；时间敏感数据流和非时间敏感数据流可以混合传输，并且非时间敏感数据流 的传输不会影响时间敏感数据流的传输时延；多种高层协议可以共享网络基础设施， 即多种协议的负载可以同时 在网络中传输；网络错误可以通过在源头获得精确的信息，从而快速地确诊和修复。

　　当前 TSN 已逐渐发展成为了被行业组织认证的广泛使用的标准。当前国内外已经有众多组织以及企业在积极推动 TSN 的发展，包括 ABB、B&R、Bosch Rexroth、CISCO、GE、NI、KUKA、Parker、Phoenix、Schneider、SEW、 TTTech 等主流的自动化与 IT 厂商以及 EPSG、CC-Link 等协会也在积极参与 TSN 网络的发展。

　　3、TSN技术：位于OSI模型第二层，已具备多种协议供下游选择适配

　　TSN 是 IEEE802.1 工作组开发的一套协议标准，位于 OSI 七层模型中的第二层（数据链路层），它为以太网协议的 MAC 层增加了一套通用的时间敏感机制，在确保以太网数据通讯的时间确定性的同时，也为不同协议网络提供了统 一的链路架构。

　　（1）TSN 与以太网。TSN 兼容以太网，是对传统以太网的一次重要技术变革。TSN 是符合 IEEE802.1Q 标准的 VLAN，在标准的以太帧 中插入 4 个字节长度的 VLAN tag。TSN 通过 VLAN tag 中的 PCP（Priority Code Point）和 VID（VLAN ID）定义流 的不同优先级。现有以太网链路层的设备需要做改变来支持 TSN 特性，涉及到的主要设备是：网卡、网桥、交换机。TSN 除了时钟 特性设置外，其它功能与 VLAN 的网络配置类似，通过不同维度的帧流量划分，来实现帧的优先级和冗余路径，因此， 要构建一个 TSN 网络，需要满足以下条件：1）使用支持 TSN 特性的计算机终端网卡、网桥或交换机设备；2）配置 TSN 网络参数。

　　（2）TSN 协议族：各有利弊。TSN 协议族围绕时间同步、低延迟、可靠性（安全性）、资源管理四个角度解决时间相关的问题。TSN 基于高精度 时间同步协议（PTP），在网络设备之间创建和分发一个时间计划表，将计划内的帧优先传输，主要是通过时间感知 整形（流量调度）、抢占帧、预留带宽、多链路冗余帧等多种机制完成，并产生了不同的协议种类。时间敏感网络使用需求促进着其技术的飞速发展，IEEE 802.1 工作组下的 TSN 任务组以及其他组织在不断推进着 有关草案和标准的制定与发布。

　　（1） 时间同步（Time synchronization）代表性协议：IEEE802.1AS。IEEE 802.1AS 标准是 IEEE std 1588 精准时间协议（precision time protocol，PTP）的特定配置文件， 定义了广义精准时间协议（generalized PTP，gPTP），并拥有更简洁易操作的选项和功能。IEEE 802.1AS 通过在 gPTP 域的时间感知系统之间传递相关时间事件消息来完成网络设备间的同步。gPTP 与 PTP 的同步机制类似，利用最佳主时钟算法（best master clock algorithm，BCMA）在网络中选择主时钟并建 立同步时钟树，然后利用对等路径时延测量机制计算主从时钟端口间的时间误差来进行同步。最新版本的 IEEE802.1AS 的无缝切换功能能够实现在主时钟出现问题的情况下能够快速切换到冗余时钟，达到无缝 切换冗余时钟的效果。

　　（2） 低延时代表性协议：IEEE802.1Qva/ IEEE802.1Qch。Qva 在网络复杂的时候很难解决延时等问题。Qva 是早期在 AVB 中被经常采用的协议，主要功能在于能 够实现在突发的很大量的数据出现时能够做平衡的处理，实现稳速输出音视频的数据，达到比较顺畅的播 放效果。但 Qva 在网络变的非常复杂的情况下会难以解决时间延时的问题。

　　Qch 的推出解决了 Qva 在复杂网络下对延时控制效果不佳的问题。IEEE 用 Qch 自行设定周期保证每一 跳之间最大的延时，随着网络复杂程度的增加，通过计算每一跳的最大延时就能计算出整个网络系统的最 大时延，保证了时延的确定性。但 Qch 也存在一定的问题，数据经过交换机的时候整帧数据没有发送完 成的时候会一直占用这个端口，发送完成后其他数据才允许发送，所以如果一帧数据通过交换机设定时间 过短的话很有可能会被网络本身设定的干扰帧干扰到，Qch 设定的发送周期可能不足，从而违背设计初衷。

　　（3） IEEE802.1 Qbv/Qbu：周期性数据传输解决方案。Qbv 适用于周期性数据流的发送和控制。Qbv 是时间感知整形的一种数据发送方式，其通过阀门（Gate） 开关来控制流量的流入流出，并将每一个数据包都根据时间进行标记，实现在特定的时间让特定的数据包 通过并阻止其他数据包的传输以防止传输通道被占用，防止了网络堵塞的可能，因此保证了周期性数据传 输的时效性。

　　Qbv 仍然存在被干扰帧影响传输效果的可能性，需要引入保护区（Guard Band）机制。如果干扰帧在发 送期间同时到了需要发送周期性数据则会导致周期性数据的发送失败，导致相应数据无法在预定的时间内 传输，因此需要设置一个与干扰帧大小相同的 Guard Band。Guard Band 会保证期间进入的一个数据帧 发送完成，在该数据帧发送完成之后 Guard Band 会禁止后续的除关键数据以外的数据帧发送，这样就保 证了关键数据发送的时效性。

　　Qbu 分片将干扰帧分成小块，既满足了传输的时效性要求，也能较好的提高带宽利用率。Qbv 虽然能保 护关键流量免受其他网络流量的干扰，但不一定带来最佳的带宽利用率和最小的通信时延。在支持 Qbu 帧抢占的链路上，允许中断非关键的标准以太网帧或者巨型帧的传输，并优先传输时间关键帧，然后在不 丢弃先前传输的非关键帧片段的情况下恢复传输中断的数据，一个非关键的数据帧可以被多次抢占。在应 用保护带机制时，帧抢占能有效减小保护带的最大长度，缩短信道空闲时间。帧抢占机制在保证关键型数 据确定性低时延的同时，也提供了更细粒度的服务质量，提高了带宽利用率。Qch 也可以与 Qbv 相结合，引入 Guard Band 以及干扰帧分片机制，解决关键数据卡顿以及网络带宽资 源利用率低的问题。

　　（4） IEEE802.1 CB：冗余链路发送方式。802.1 CB 是通过设置冗余链路发送冗余帧，通过两条不同的链路发送关键数据帧，在某一节点进行消除。 类似于将重要文件复制多份，然后通过 A、B、C 三条路径同时运送，三条路径中一旦有一条路径按时成 功达到即可视为传输任务完成，达到可靠性比较高的需求，同时销毁其他复制文件，也可与 IEEE 802.1Qcc 等协议结合，实现网络的无缝冗余和快速恢复。

　　（5） IEEE 802.1Qca 路径控制和预留。IEEE 802.1Qca 的路径控制和预留（path control and reservation，PCR）机制基于中间系统到中间系统（intermediate system to intermediate system，IS-IS）的扩展承载时间同步和调度控制信息，为数据流 提供显式路径转发控制，并允许使用非最短路径。PCR 提前为每个流预定义受保护路径的设置、带宽预 留和冗余（保护或恢复）， 为数据流提供弹性的控制机制。

　　IEEE 802.1Qca 标准基于最短路径桥接（shortest path bridging，SPB）协议并结合软件定义网络 （software-defined network，SDN）来完成路径控制和预留。位于数据平面的 IS-IS 协议用于发现网络拓 扑和计算基本路径等，位于控制平面中的路径计算元件（path computation element，PCE）用于管理显 式路径，PCE 与资源预留协议（SRP）交互以沿着显式路径预留资源。此外 PCE 可以管理显式路径的 冗余，从而利用备用路径在现实路径上提供保护和恢复。

　　（6） IEEE 802.1Qci 逐流过滤和监管。当输入 TSN 交换机的数据帧不符合要求时，不仅会影响关键数据的传输，还可能危害网络设备的安全。 IEEE 802.1Qci 定义的逐流过滤和监管（per-stream filtering and policing，PSFP）基于规则匹配过滤和 监控每个输入设备的流，防止端点或网桥上的软件错误，抵御恶意设备和攻击（如 DOS 等）。

　　（7） 流管理。IEEE 802.1Qcc 提供了对 IEEE 802.1Qat 流预留协议（stream reservation protocol，SRP）的增强和全 局管理与控制网络的工具，支持静态或动态网络配置，通过减少预留消息的大小和频率改善原有的 SRP， 仅通过链路状态或预留变化来触发更新。

　　IEEE 802.1Qcc 提供了 TSN 应用程序与网络组件之间的用户网络接口（user network interface，UNI）。 网络开始运行之前，集中用户配置（CUC）会向网络集中控制器（CNC）发起检索网络物理拓扑请求， CNC 遍历网络拓扑后将结果返回至 CUC。CUC 接收网络拓扑后开始收集网络资源需求，如哪些终端设 备之间要进行通信、TSN 流的周期、大小和时延界限等，并发送至 CNC。CNC 根据网络物理拓扑和网 络需求计算每个 TSN 帧的调度表并发送至每个网桥，同时 CUC 将调度表分发至每个终端设备并要求终端设备依据调度表进行数据传输。至此，CUC 和 CNC 分别通过代理的方式完成了网络的配置。当有 新的设备加入网络或有新的 TSN 流产生时，依然可以用此方式在网络运行时重新配置。

　　（3）TSN 技术难点。TSN 网络技术的难点在于： 1）在网络震荡的情况下，保持高度的时间同步。即当网络不断的发生震动、震荡，且网络仍然要求同步做到纳秒级， 需要各方面技术网络保持同步。 2）整网配置，TSN 技术系统不是固定系统，而是多个变化、复杂的大系统进行整合。 3）如何保证原有网络的资源要素在现有的平台去保持同步跟进，而非重新构建、打造。在赋能客户同步降本、迭代 升级的同时，如何助力其平滑切换到 TSN 网络，其中不仅需要构建大量的技术解决方案，同时还需要吸收众多的行 业经验。

　　二、TSN在工业、车载领域应用趋势明显

　　1、工业：TSN是实现工业自动化以及工业互联网愿景的前置条件

　　传统工业不同层级之间相互孤立，设备之间也互不兼容。传统的有线工业通信基于现场总线和工业以太网技术提供实 时可靠的连接服务。常用的现场总线技术包括 Modbus、CAN（controller area network）、Profibus（process field bus） 等，而工业以太网技术种类繁多，包括 Sercos（serial realtime commu- nication specification）、PROFINET（process field net）、EtherCAT（Ethernet control automation tech- nology）等。这些异构的工业通信总线和网络标准兼 容性差，数据互通困难，导致形成了工业生产的一座座信息孤岛，无法满足未来工业互联网全面连接的目标。如果想 要将相关的工业设备连接到以太网，需要根据不同的底层设备来编写接口和应用层配置工具，这些工作的复杂性和任 务量会消耗大量的人力物力，大大增加生产成本。

　　除此之外，传统工会也自动化也存在一定的延迟和控制问题、不能线路共享、传输速度无法超过 100MB/s 也极大的 影响了扩展性。在应用层面，由于各使用的硬件与软件也是相对独立，互相之间也会影响交互的操作性，额外增加运 营与维护成本，也给工业环境带来了一定的应用层面的不稳定性，最终导致各层间难以实现系统集成和透明可视，对 整个价值链造成不利影响。

　　在工业控制方面，有许多应用场景对实时性、确定性、鲁棒性要求很高，未来的工业通信领域将会向着统一、融合、 确定以及低时延方向发展。企业本身始终具备着提升保持最大程度的灵活性、提升效率以及响应能力的需要，传统制 造逐渐转向柔性制造。在这类需求的驱动下，工业自动化以及工业互联网等技术的发展逐渐成为工业领域主流趋势， 不断驱动着各个层级的工业通信网络走向融合。我们认为，实现高阶的柔性制造或自动化生产必然要求，未来的工业 场景中各个层级之间孤立的现状将会被逐渐打破并走向融合统一。

　　基于以太网的 TSN 技术不仅能够满足上述要求，并且为工业以太网连接到数据中心提供了解决方案。TSN 能够提供 高效率的实时决策信息，而且相较于现有的工业以太网技术，TSN 是开放的标准，能够使得设备易于升级，降低成本， 并且实现更好的兼容性。传统的控制技术都是各厂家和设备提供商的专有技术，不同的控制系统之间可能无法实现兼 容，升级改造也很困难。TSN 凭借这一点在一定程度上解决了工业控制领域传输协议复杂的问题。，实现设备之间的 互联互通，推动 IT 和 OT 网络融合，当前已有多个成功应用案例。

　　2、车载：TSN为自动驾驶提供网络时效性以及安全性保障

　　（1）传统汽车网络架构能实现的功能有限。汽车智能化大势所趋，网络架构升级已迫在眉睫。近年来随着信息技术的不断进步和发展，智能交通、车联网、自动 驾驶等先进技术逐渐映入人们眼帘。汽车中的车载电子系统的作用越来越重要。例如现在广受关注的ＡＤＡＳ系统需 要进行大量的数据传输和处理。

　　ADAS 系统通过各种各样安装在汽车上的传感器，不断分析车内外的驾驶环境，在汽 车行驶时收集数据并对其进行分析，从而实现车辆的紧急制动，避免驾驶中发生意外碰撞、偏离车道等情况，也能够实现辅助倒车、自适应巡航和驾驶员疲劳探测等功能。这些功能对车载网络数据传输的质量有着严格的要求。在传统 网络架构中，车内ECU透过内联网及中央网关连接来在不同子网间传输数据，虽然也具有ECU以及中央网关等部件， 但功能较单一，主要作为信息传送、数据转换的通道，并未设计成适合数据处理的结构。

　　传统的车载网络技术有 CAN 总线、LIN、FlexRay、MOST 等。CAN 总线主要用于汽车的刹车、引擎和悬挂等系统； LIN 用于灯光、车门和遥控等系统；FlexRay 主要负责引擎控制、ABS、悬挂等；而 MOST 是车载多媒体的首选协议。 随着汽车电子的发展，这些车载网络所存在的不兼容、带宽小、高延迟和抖动等缺点逐渐突显。

　　（2）汽车智能化时代开启，引入车载 TSN 已成刚需。汽车朝着自动驾驶的方向发展，大量精密的传感器被融合进系统之中，产生了新应用场景 如 GPS 坐标和当前道路状 况及发动机的控制器进行信息交互、大灯的亮度可随周围环境的变化而变化以节约能源等。日益增加的高带宽、低时 延、可跨域通信和安全性的网络需求使得传统车载网络架构已难以满足汽车智能化时代的网络需求，主要体现在： 1）数据传输量的急剧上升。随着新兴的车载需求不断提升尤其是自动驾驶技术的不断进步，车载数据传输量将 会出现指数级上升。据北汇信息估算，一辆自动驾驶的汽车每小时产生的数据量有望高达 4TB，传统汽车网 络架构已经难以满足自动驾驶时代汽车的数据传输需求。

　　2）时效性要求的提高以及时间同步需求的上升。自动驾驶系统对于数据由简单的传输已经升级成为需要实时高效的处理，这对车载网络架构提出了新的要求。除此之外，为保证数据处理的准确性，自动驾驶对于数据之间的时间同步也有较高要求，传统汽车网络无法满足此类需求。3）高度自动驾驶下的安全性保障。自动驾驶系统对于网络堵塞、延迟等容忍度极低（一旦出现问题对于乘客来说大概率是致命性后果），因此从安全性的角度出发，设置充足的冗余网络也是汽车智能化时代中自动驾驶的必要要求。传统车载网络对时延不保证，也不具备设置冗余的结构。4）网络安全保障。由于新一代智能汽车与互联网将会产生连接，因此必须考虑在网络攻击以及单点功能失效造成的流量过载等因素对于汽车行驶安全的威胁。

　　我们认为 TSN 将会是上述问题的最佳解决方案。智能驾驶领域的发展不断引领车载网络架构不断发生变革，当前整 车厂的设计方案通常倾向于将车辆按照不同的功能划分不同的域，整合域中部分功能相近 ECU 的功能在域控制器下 来管理，形成 Domain Architecture，例如：ADAS、车载娱乐、车身控制、动力传动等域，而 TSN 网络则是对这种 设计架构提供了有力保障，设想其将具备高速 IP 网络连接、智能自动驾驶员辅助/制动系统、信息娱乐门户、简化的 内部线束及更轻的总重量。

　　目前支持 TSN 的车载设备已经开始逐步面市，例如 Marvell 公司所推出的 88Q5050 车载以太网交换芯片，是一款８ 端口、高安全性车载千兆以太网交换芯片，能够对输入端口的 AVB 流进行监管和限流。博通也推出了 BCM5316x 系 列交换芯片，主要的目标市场就是无人车、无人机、机器人和 L3 级别的无人驾驶。

　　三、TSN与其他新兴技术的融合趋势

　　1、5G与TSN

　　5G 赋能工业已成为大趋势，是与工业互联网融合发展的重要技术手段之一。3GPP 5G 无线通信网络技术也是工业互 联网的重要连接技术之一。5G 的三大典型应用场景包括增强移动宽带、大规模机器类通信以及超高可靠低时延通信。 5G 可满足工业互联网不同类型业务的通信需求。5G 通信具备不需要布线、部署灵活以及移动性支持等优势，在自动 巡检、机器人等工业领域有着广泛应用前景。 5G 与 TSN 融合为工业设备无线接入 TSN 网络的适配提供解决方案，在保证可靠性和传输延迟的基础上，很好地适 应工业现场环境复杂多变的情况。5G TSN 典型的应用场景包括场内产线设备控制、机器人控制、AGV 控制、5G 可 编程逻辑控制器（PLC）。

　　场内产线设备控制：面向数控机床、立体仓库、制造流水线，基于 5G TSN 打通产线设备和集中控制中心的数据 链路，实现工业制造产线的远程、集中控制，以更好地提升生产效率。 机器人控制：在工业自动化产线，利用 5G TSN 低时延特性，结合传感器技术，实现机器人和机械臂的环境感知、 姿态控制、远程操作、自动控制等功能，满足智能生产需求。AGV 控制：在生产车间及园区中，通过视觉、雷达、无线等多种技术进行融合定位和障碍物判断，经低时延 5G 网络上传位置和运动信息，实现 AGV 的自动避障和相互协同工作，提升产线自动化水平。 5G PLC：在生产过程中，利用 5G 网络实现 PLC 之间、PLC 与厂内系统间的系统数据传输，在保证数据安全和 实时性的同时，减少车间内布线成本，快速实现产线产能匹配，助力柔性制造。

　　2、TSN与SDN（软件定义网络）技术

　　工业异构网络逐渐复杂，SDN 技术助力简历综合管控平台进行集中管理。工业现场逐渐走向以网络为中心的布局， 导致工业异构网络现场趋于复杂化，SDN 技术将数据平面和控制平面分离，并通过集中控制方式满足定制化的工业 业务需求，加快部署时间、提高网络资源利用率，同时稳定硬件投入成本增长速度。基于 SDN 的工业异构网络架构在数据交换层的交换机可为时间敏感型应用支持 TSN。SDN 控制器对根据操作能力 以及操作时间封装后的数据包进行统一的集中管理，SDN 的工业异构网络架构将不同应用的服务质量（QoS）映射 到 SDN 网络基础设施上，从而形成支持 TSN 分时操作的工业 SDN 统一管控架构。

　　3、TSN与 OPC UA

　　OPC UA over TSN 是目前工业界的普遍共识。OPC UA 主要解决语义互操作、垂直行业信息模型、上层传输如 C/S 结构、Pub/Sub 结构的传输，以及信息安全的机制，TSN 则提供实时性保障以及统一的底层网络支撑，两者共同构 成整个工业 RAMI4.0/IIC 的工业互联网通信框架。在此之上，OPC UA 在机器学习、数字孪生与底层物理系统交互中 也将扮演重要角色，因此，OPC UA over TSN 是未来整个工业通信网络发展的一个重要趋势。

　　四、TSN产业投资机会逐渐出现

　　我国一直重视 TSN 的技术研究和产业落地。2017 年国务院发布《国务院关于深化“互联网+先进制造业”发展工业 互联网的指导意见》，指出要夯实网络基础，计划到 2025 年，工业无线、TSN、IPv6 等工业互联网网络技术在规模 以上工业企业中广泛部署；加大关键共性技术攻关力度，开展时间敏感网络等新型网络互联技术研究。2020 年 8 月， 工业和信息化部发布《关于推动工业互联网加快发展的通知》，提出增强关键技术产品供给能力，鼓励相关单位在时 间敏感网络等领域加快技术攻关，加快部署应用。

　　TSN 技术已经逐步趋于成熟，终端用户已开始研究 TSN 解决方案。由于 TSN 具有的特性非常契合当前工业、车载 等下游领域的痛点，众多工业自动化以及汽车领域企业已经开始研究和应用 TSN 的解决方案，科研机构、标准化机 构和测试厂商也已经初步确立确立了“技术-标准-检测”产业技术路径。当前包括英特尔、博通、德州仪器（TI）在 内的主流芯片提供商的 TSN 芯片都已经上市销售；以华为、新华三、思科、摩莎为代表的通信设备厂商也已有相关 样机面世，相关产品也计划于 2020 年正式上市销售；工业厂商方面，CC-Link 支持 TSN 的系列产品已经于 2019 年 上市发售，Profinet、EtherCAT、Ethernet/IP 等工业以太网也积极寻求与 TSN 兼容的技术方案。在 2018 年、2019 年的纽伦堡和汉诺威工业博览会上，时间敏感网络技术已经连续两年成为产业界关注的焦点。

　　1、TSN芯片：外资为主，国内东土科技已有突破

　　世界半导体大厂已经积极投入到了 TSN 芯片的研发中，国内公司也有所进展。恩智浦（NXP）在 LS1028A 工业应 用处理器内置了 TSN 转换器和 TSN 终端模块，同时也具备 TSN 交换芯片产品。亚德诺半导体推出了专用 TSN 交换 芯片。德州仪器（TI）公司的 Sitara 处理器、瑞萨电子 RZ/N1D 处理器都内置了 TSN 支持。赛灵思（Xilinx）等 FPGA 厂商，也提出了基于现场可编程门阵列（FPGA）的 TSNIP 核心解决方案。在国产方面，东土科技推出了中国首款 TSN 时间敏感网络芯片并获准商用，在未来有望打破 TSN 芯片领域欧美垄断的市场格局。

　　五、重点企业分析

　　1、三旺通信

　　高度重视科技研发创新投入，TSN 等新技术布局成效显现。三旺通信高度重视科研，积极布局工业无线、TSN 等新 技术。以 TSN 技术为例，TSN 技术不仅会使交换机溢价 20%-25%，且会带来其他相关工业通信产品的更新升级空 间。全球 TSN 市场预计将从 2021 年的 1.34 亿美元增长到 2026 年的 11.88 亿美元，CAGR 高达 54.7%。目前公司 TSN 产品已在煤炭、轨道交通等领域实现了早期合作，积累先发优势，有望在 TSN 推动的设备更新换代潮中收益。 2021 年公司完成 TSN 与 Hass 平台开发，预计从今年开始陆陆续续有订单落地。TSN 为工业组网与汽车车身局域网 的主流技术方向，第三方预测未来增长 50%，目前各大工控厂商系数入局，汽车厂商逐步入局。Hass 平台为公司业 务模式的重大突破，会从产品型过度到解决方案型，单体价值量可扩大 10 倍。今年预计在工业领域会率先突破，后 续可关注公司业务进展。

　　2、东土科技

　　发布我国首款 TSN 芯片，引领 TSN 国产化进程。TSN 未来在工业、汽车等领域应用趋势明显，世界半导体大厂已 经积极投入到了 TSN 芯片的研发中，恩智浦（NXP）、亚德诺半导体等世界半导体大厂都推出了自身的 TSN 芯片解 决方案。在国产方面，东土科技推出了中国首款 TSN 时间敏感网络芯片并获准商用，在未来有望打破 TSN 芯片领域 欧美垄断的市场格局，对于我国的 TSN 国产化具有重要意义。