面向OT/IT融合互通的TSN網絡測試床
引言
工業互聯網創新中心（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中心的主體承載區-上海臨港，由上海經信委、臨港管委會、中國信通院三方戰略合作，聯合打造國家級工業互聯網創新中心和上海工業互聯網研發與轉化功能型平臺載體，以促進工業互聯網自身產業鏈發展，推動傳統工業企業轉型升級。
公司重點業務領域包括開展工業互聯網的互聯網絡、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、標準及平臺聯合攻關，構建工業互聯網領域總體、技術、標準、試驗、研發、知識產權等公共創新平臺，突破技術產業發展瓶頸，促進產學研用協同創新，加速工業互聯網技術、產品及應用創新。創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；有保證的服務質量認證
創新點：TSN高帶寬高精確度；多協議互通性、兼容性驗證；TSN跨行業的示范性；
二、測試床項目概述：
1. 概述
現代生產制造企業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場總線連接。然而，IT人員往往不熟悉OT網絡或工業控制系統，他們中幾乎沒人會涉足工廠環境。與之相反，OT員工在以穩定性、安全性和可靠性為重的運營環境工作，他們中很少會引入新技術實現智能制造轉型，延緩并阻礙了工業互聯網發展勢頭。
隨著TSN的出現，這一問題可以被解決，TSN從網絡架構上將IT技術和OT技術融入到一個體系內，最終實現“企業有組織，資源無邊界”的目標，激發工業互聯網生態圈中的大量應用場景，推動產業的轉型升級。
2. TSN網絡測試床目標
開展TSN測試床是為了打通工業互聯網最后“一公里”，實現IT網絡和OT網絡的“一網到底”，同時吸引更多的國內外生產廠商參與進來，共建工業互聯網生態，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關等一系列“多網合一”的產品研發，最終達到從主干網絡到各個子節點全覆蓋，實現TSN設備的“全網通”。此外，在TSN網絡環境之上搭建OPC-UA和DDS等分布式通訊協議的融合測試環境，實驗并尋找適合工業企業IT和OT網絡最佳的解決方案。
三、測試床項目解決方案
工業互聯網創新中心結合工業領域智能工廠規劃改造，尋找行業應用場景，進行TSN測試床環境搭建。通過測試床，模擬構建高速主干環網，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高速主干環網的基礎設施。到2018年6月份，將建成由六臺TSN網絡交換機組成的主干環網和由2套支持TSN網絡控制器組成的兩軸同步控制系統共同模擬連續生產動作。本平臺中存在一個基于TSN的交換機與伺服驅動器通信，并通過一個在連接在TSN網絡的“邊緣云”主站節點控制該伺服器，同時與所連接的IT系統進行互聯互通。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，為企業提供服務， 支持TSN產品的驗證和研發；
2）起草基于工業互聯網時間敏感網絡產業的系列標準；
3）發布一批基于工業互聯網時間敏感網絡的報告；
4）培育基于工業互聯網時間敏感網絡的市場。
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外工業網絡主流廠商的TSN設備，完成測試床環境搭建，實現TSN網絡環境驗證；
2018年12月：測試床互通驗證能力擴展，通過集成主流的工業以太網設備，驗證現有的工業以太網技術與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：
· 上海工業互聯網創新中心：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原型系統研究和技術實現支持
· 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產品研發，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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