智慧交通是光路科技的核心行业战略之一。自2022年以来，光路科技推出了满足“确定性传输”、“低延时”和“高可靠”需求的TSN时钟敏感网络交换机产品服务，致力于为智慧交通网络通信打造高效、高速和高标准的稳定系统。
在智慧交通系统应用中，路侧单元RSU采用了C-V2X标准。该标准是3GPP全球统一的通信技术标准，是一种基于4G/5G蜂窝网络通信技术演进形成的车用无线通信技术，包括LTE-V2X和5G-V2X。随着该标准在2017年正式确立并得到我国政府的明确支持，我国在智慧高速建设应用中取得了积极推动。RSU支持低时延的V2X数据广播，面向车联网的V2V和车路协同的V2I协作，进一步提升了道路交通效率和道路交通安全。
光路科技的FR-TSN3412系列工业交换机在智慧交通领域得到广泛应用。通过其PTP功能，TSN交换机能够与交通系统的时钟服务器进行通信，实现网络侧和路侧感知设备之间的时钟同步。它可以标记路侧RSU和未来OBU的数量、通信时间、信息、摄像机智能识别业务、毫米波雷达和激光雷达的流量信息，并根据交通业务的优先级进行统一的转发。
在智慧交通系统的网络侧使用TSN交换机FR-TSN3412，可以将整个系统的网络报文转发延迟提高到纳秒级，从而为后续的多业务混合转发情况下的流量调度提供更灵活的策略控制。
方案一：
作为路侧网络设备，FR-TSN交换机汇聚了传输单元、测控单元和传感单元的数据。通过全网时钟服务器进行统一报文时间戳对时，实时地将RSU路侧单元的v2l数据和传感数据等进行交互转发。此外，FR-TSN交换机还能将OBU单元所需的交互报文的传输抖动和时延降到最低。
方案二：
TSN交换机作为区域云下联区域有线专网设备进行设计，通过路段的下联TSN交换机进行工业环网设计。同时，通过TSN交换机的边界时钟BC模式，将区域全网及OBU单元业务报文进行统一精度，以确保网络的稳定性。
正如前面所提到的，无论采用哪种组网连接方案，对于以太网通信来说，特别是在智慧高速的车路协同系统中，车端、路端、人端、应用中心端都需要交互大量的业务报文。交换机作为承载路端核心单元业务、处理大量突发报文的枢纽，其重要性不言而喻。
当同一时刻进入到交换机网络中需要传输的流量超过网络总带宽时，由于带宽不足，就会产生网络阻塞的情况。
如上图所示，以太网交换机的缓存是有限的。当前端所有的接入端设备同时往一个上行端口或者设备转发交互大量的突发报文时，会造成流量拥塞，最终导致数据丢包。在智慧交通应用等工业应用场景中，丢包的成本非常高，因为一些重要的数据丢包可能导致重传机制，过多的重传势必增加数据的延时，进一步造成网络负荷的加重。这种情况往往会极大地降低网络的性能，导致一些不稳定的情况发生。
减少网络拥塞最简单的方式是升级工业交换机端口的带宽，提高端口运载能力。但是这样一来，将会导致前端设备的成本上升。光路科技FR-TSN3412系列工业交换机支持多种流量调度机制，可以在网络拥塞发生的时候，通过流量整形和调度来为关键的流量提供带宽的保障和延时保障。
FR-TSN3412是深圳市光路在线科技有限公司推出的全新一代工业以太网交换机产品。TSN交换机不仅能解决多节点网络的不一致问题，还为标准以太网增加了确定性和可靠性，以确保以太网能够为关键数据的传输提供稳定一致的服务级别。目前，FR-TSN3412支持的时间敏感网络基础协议包括：IEEE 802.1AS、IEEE 802.1Qbv、IEEE 802.1Qci、IEEE 802.1CB和IEEE 802.1Qbu等。
TSN交换机结合了新一代的技术，引导和开发低延迟、低抖动，并具有传输时间确定性的以太网局域网，是传统以太网在汽车等特定应用环境下的增强功能实现。它还可以为需要保持始终连接的关键设备提供冗余机制。此外，作为工业级交换机，FR-TSN3412可以在标准工作温度范围-40℃-85℃下工作，具有IP40防护等级，因此是恶劣环境的完美选择，如工业网络、智能交通系统（ITS），也适用于许多军事和公用事业市场应用，其环境条件超过商业产品规格。
TSN技术已经在智能交通系统中展现出巨大的潜力，特别是在支持低时延、高可靠性的需求下。光路科技研发的TSN交换机在智慧交通领域的应用为实现高效、高速、高标准的智能交通系统提供了重要支持。它通过PTP功能实现了网络侧和路侧设备之间的时钟同步，减少传输抖动和时延，提高了交通网络报文转发的效率。此外，FR-TSN3412系列交换机的流量调度功能有助于降低网络拥塞，提供带宽和延时保障，确保关键数据的传输。综合而言，TSN技术的应用为智能交通系统的发展带来了更高的效率和稳定性。
2023年10月25日至27日，第十九届中国国际社会公共安全博览会（CPSE安博会）暨全球数字城市产业博览会将如期举行，期间将开展供需对接交流大会，吸引了全国安防企业、工程商、系统集成商以及展商的热切关注。而在这个备受瞩目的盛会中，光路科技受邀出席，并将带来最新TSN技术及其应用的精彩演讲，同时探讨TSN网络技术对各个应用环境的重要性和未来展望。
随着数字化和互联网的蓬勃发展，TSN（时间敏感网络）技术正变得愈发关键。TSN网络技术为不同行业的应用环境提供了高度的可靠性和精确性，从工业自动化到交通、安防等多个领域，都展现出巨大的潜力。它不仅可以提高生产效率，还能够保障数据传输的实时性，为智能城市的构建和未来互联世界的发展提供坚实基础。
工业自动化领域：TSN技术对于工业自动化的应用具有巨大的潜力。它能够确保实时数据在工厂生产线上的传输，从而提高生产效率和产品质量。这对于制造业来说非常重要，因为它有助于减少生产中的停机时间，提高设备利用率，并实现更精确的生产计划。
交通领域：在智能交通系统中，TSN技术能够实现交通信号、车辆控制系统和道路监控设备之间的实时通信。这有助于提高交通的安全性和效率，减少交通事故，并为交通管理提供更多的数据支持，以更好地应对城市交通挑战。
安防领域：安防离不开实时监控和视频传输，TSN技术可实现视频数据的即时传输，使监控系统能够更及时地响应事件。这对于保护公共安全和监控关键设施非常重要。
智能变电站：智能变电站需要对电力系统的状态进行实时监测和管理。TSN技术让数据在各种设备之间高速实时传输，使运营人员能够获得准确和即时的电网状态信息。这对于迅速应对故障、优化电力分配以及提高电网的可靠性非常重要。TSN技术能够提供高精度的时间同步，使不同设备之间的协同工作更加可靠。这将减少电网中的误差以及大大提高电力系统的效率。
在这个背景下，光路科技作为光通信领域的重要企业，已经在TSN技术领域取得了多项重要突破。公司研发的TSN核心模块以及TSN工业交换机已经成功落地应用，将为更多行业的数字化转型和网络升级提供可靠的技术支持。这表明光路科技在TSN技术的研发和应用方面取得了显著成就，为行业提供了创新的解决方案。
本次CPSE安博会上，光路科技将展出一系列最新工业产品和行业解决方案，包括TSN工业交换机、Auto Pro系列交换机、工业无线WiFi6产品以及交通、安防等领域的工业交换机。这些产品将为不同行业的应用提供更高的通信效率和可靠性。
光路科技在本次交流大会的亮相，代表着该公司对TSN技术的研发能力已经趋向成熟，同时也意味着其新技术和新产品再次上升到一个新的台阶。光路科技不仅为通信领域带来更为成熟的TSN技术，还将引领多个行业拓展新的通信标准和满足新的应用需求。这次的亮相将为全球数字城市产业和社会公共安全领域带来更多创新和发展机会，为智能化未来构建更加稳固的网络基础。
在CPSE安博会上，光路科技将分享其TSN技术的最新进展，及TSN技术的潜力和应用。通过这一系列的举措，光路科技将继续发挥引领者的作用，为数字化未来的到来铺平道路，为各行各业提供更加稳定和高效的网络解决方案。
2023年，TSN技术在煤矿行业的应用尚处于初级阶段，但是随着煤矿工业的不断发展，TSN技术的应用前景越来越广阔。下面我们将详细讲述TSN技术在煤矿行业的应用和发展。
煤矿行业是一个特殊的行业，其工作环境往往非常恶劣，因此对于通信网络的可靠性和实时性有很高的要求。传统的煤矿通信网络主要采用现场总线和无线通信等单一的技术手段，但由于各种原因，这些技术手段往往不能满足煤矿通信网络的全部需求。因此，寻找一种更加可靠和高效的通信技术手段成为了当务之急。
目前，由于国内TSN技术的应用尚处于初级阶段，将TSN技术引用到煤矿系统也处于探索过程中。一些大型煤矿企业对TSN技术的引用跃跃欲试，然而，由于TSN技术引入的成本相对较高，许多小型煤矿企业短时间内依然会采用传统的通信技术手段。同时，国内煤矿行业的通信网络架构复杂，各种技术和设备的兼容性问题也是阻碍TSN技术推广的一个重要因素。
随着智慧矿山的提出，煤矿行业对TSN技术的需求也更加迫切。智慧矿山是指利用先进的信息技术手段，实现矿山生产过程的全自动、可视化、实时监控和智能管理。智慧矿山的建设需要依托高可靠、高稳定的通信网络，而TSN技术正是这样一种能够满足智慧矿山建设需求的理想通信技术。
在国外，TSN技术的应用相对成熟一些。许多发达国家拥有先进的煤矿通信网络和丰富的TSN技术应用经验，TSN技术也即将成为煤矿行业通信网络的重要组成部分。在一些发达国家，如美国和澳大利亚，政府对煤矿安全和生产效率的要求非常高，因此对TSN技术的需求也更加迫切。这些国家的部分煤矿企业已经采用了TSN技术来提高通信网络的可靠性、实时性和安全性，并将其应用于矿井自动化、智能化管理等多个领域。
煤矿行业一直以来都对通信和网络的可靠性、实时性和安全性有着极高的要求。近年来，时间敏感网络TSN技术和TSN工业交换机作为一种现代化的网络解决方案，已经开始吸引煤矿企业的注意。它们可以为煤矿行业带来许多重要的好处：
TSN技术引入了多点接入、多路径传输和冗余配置等技术手段，极大地提高了煤矿通信网络的可靠性。每个网络节点都拥有独立的时钟，这些时钟可以同步，确保数据传输的同步性和可靠性。这意味着通信中断或数据丢失等问题可以被有效地避免。
煤矿行业要求高度的实时性，以监测设备状态、协调生产流程和应对紧急情况。TSN技术提供低延迟和低抖动的数据传输服务，确保数据在确定的时间内准确传输到目的地。这有助于提高矿井监测、生产调度等操作的实时性和准确性。
TSN技术还提供了集成的网络管理功能，使网络管理和维护更加高效和便捷。网络节点的时钟可以同步到一个公共的时间基准上，简化了整个网络的管理。此外，TSN技术还可以提供故障诊断和远程维护功能，提高了网络管理的效率和可靠性。
引入TSN技术和TSN工业交换机，煤矿企业可以实现更智能化的生产管理。实时分析和处理矿井监测数据，可以及时发现潜在的安全隐患并采取措施，从而避免事故的发生。此外，网络管理的简化提高了网络的稳定性和可靠性，降低了故障率，进一步提高了生产效率。
TSN技术和TSN工业交换机有助于建立更完善的安全监控系统。实时监测环境参数和设备状态，可以及时发现异常情况并采取安全措施，确保矿井内的安全。同时，TSN技术提供了快速的网络故障恢复功能，保障了安全生产的持续性。
TSN技术为煤矿行业提供了高度灵活和可扩展的网络架构。这意味着可以根据需求轻松添加新设备、传感器和控制系统，以适应不断变化的需求和技术。
煤矿行业越来越依赖自动化和机器人技术，以提高生产效率并减少工作人员的风险。TSN技术支持实时控制，有助于实现更高级别的自动化和远程操作。
总之，TSN技术和TSN工业交换机在煤矿行业具有广泛的应用潜力，可以提高通信可靠性、实时性、网络管理效率以及安全性。然而，成功的应用需要充分的规划、硬件和软件支持，以及网络安全的考虑。随着技术的不断发展，TSN技术将继续为煤矿行业带来更多的机遇和改进。
在煤矿环境中实施TSN技术可能面临一些挑战，这些挑战需要仔细考虑和解决，以确保成功的部署和运行。
尽管面临这些挑战，但TSN技术在煤矿行业中的潜在应用非常有吸引力，因为它可以提高通信、监测、控制和安全性的水平，有助于提高生产效率并降低潜在的风险。通过综合考虑这些方面，并采取适当的策略和技术解决方案，煤矿企业可以成功地部署和维护TSN网络。
作为国内领先的工业交换机品牌，光路科技（Fiberroad）在TSN技术的研发方面投入了大量人力和物力资源，这表明了对该技术的重要性和潜力的信心。智慧矿山作为近年来煤矿行业的重要发展方向，其建设离不开先进的信息通信技术的支持，更离不开TSN技术的参与。目前，光路科技研发的FR-TSN系列工业交换机已成功通过权威机构检测，这为其在交通、电力、煤矿、制造等行业的应用奠定了坚实的技术基础，也将为TSN技术引入到煤矿领域提供宝贵的经验和技术支持。
光路科技的FR-TSN系列工业交换机采用先进的时间同步技术和流量控制机制，可以保证数据在确定的时间内准确传输到目的地。采用多点接入、多路径传输、冗余配置等技术手段，可以大大提高通信网络的可靠性。这些TSN交换机还提供集成的网络管理功能，可以对整个网络进行高效管理和维护。对于煤矿领域来说，TSN技术的引入将为智慧矿山的建设提供强有力的支持。
随着技术的不断演进和矿业行业的需求，智慧矿山的建设将更加依赖TSN等先进技术的推动和支持。TSN技术将在提高矿业生产效率和安全性方面发挥重要作用，成为智慧矿山建设的重要技术支撑。
随着煤矿工业的不断发展，TSN技术的应用前景日益广泛。未来，TSN技术将与物联网、云计算以及人工智能等先进技术紧密融合，进一步拓展其在煤矿行业的应用领域。例如，通过将TSN技术与云计算相结合，能够实现矿井数据的实时监测和分析，从而更精准地预测和防范潜在的矿井事故；同时，将TSN技术与人工智能技术融合，可以实现智能化的矿井管理和调度，进一步提高生产效率和安全性水平。这一技术融合将为煤矿行业带来更多创新和改进，促进行业的可持续发展。
综上所述，智慧矿山作为煤矿行业的重要发展方向，其建设离不开TSN等先进技术的支持。TSN技术在煤矿行业的应用前景将越来越广阔，煤矿企业应当积极探索和应用TSN技术等先进的技术手段，以提升企业的生产效率和安全性，推动智慧矿山的建设和发展。
前言
TSN（Time-Sensitive Networking）时间敏感网络是国际IEEE802.1工作组开发的一套协议标准，是一种在传统的非确定性以太网技术中实现业务传输确定的最小时延的协议族，为标准以太网增加了确定性和可靠性，是一种进一步提高工业网络的可用性和可控性的技术手段。
在目前国内工业通信的传统应用中，工业以太网设备，例如工业以太网交换机，在前十年里，和普通商用交换机相比，主要的差异性是在交换机的温度适应性、结构和安装以及整机的EMC抗扰度等硬件特性上加以区分，在未来工业通信的发展上，工业以太网交换机将融合TSN技术，精准、精确的工业自动化系统的关键性控制和集采业务报文进行同步和控制，保证工业通信网络最小的时延和抖动，最终提高整体工业网络的稳定性和可靠性，TSN技术作为下一代工业交换机的关键技术指标，是未来严格区分普通交换机的重要功能之一，其本身也是属于传统以太网的扩展功能的子集。
1、CSMA/CD（载波侦听多路访问和冲突检测）技术
以太网通信在我国已经发展几十年，属于非常成熟的通信技术，是基于CSMA/CD技术承载于双绞线（UTP线缆）进行组网和通信的，但是采用串行方式进行传输带来的问题是多设备共享，这既是以太网的优势，同时也是工业以太网的劣势，因为所有的发射端没有基于时间的流量控制，采用尽力而为的转发机制，导致了不同设备的数据流在时间上产生叠加，虽然有QoS优先级机制或者缓冲区机制来进行保障，但是在网络负荷较重的时候，会出现业务的转发延迟变高，甚至会被丢弃。
2、工业以太网的互操作性瓶颈
随着国际上大力发展工业互联网和工业4.0，工业通信业务的发展对网络基础设施提出了更高的要求和需求，我们国内的工业网络也呈现出融合、开放和灵活的OT+IT结构发展。
在传统的工业以太网，例如EtherCAT、Profinet、CC-Link、ModBus等技术中，虽然提供了确定性连接和延迟的保证，但是各个协议之间不能进行互操作，导致整个网络结构不灵活。
TSN技术包含了IEEE802.1AS、IEEE802.1Qbv等多种协议标准，是属于传统以太网的扩展子集，具备很强的通用性和操作性，同时也满足网络连接的确定性和延迟的保证性。
光路科技FR-TSN系列时钟敏感网络交换机是集成了TSN协议栈技术的卡轨式管理型工业以太网交换机，该系列TSN交换机具有确定性和微秒级交互特性，提供丰富的网络接口，例如10GBase-X SFP+接口、100/1000Base-X SFP接口和10/100/1000Base-TX 电口，支持IEEE802.1AS、IEEE802.1Qbv等协议，并支持RSTP/MSTP、VLAN、组播、QoS等丰富的二层软件特性。
FR-TSN系列工业以太网交换机采用导轨式IP40铝合金外壳设计，具备极端的环境温度适应性和优良的EMC电磁兼容抗扰性设计，可在恶劣工业环境下稳定可靠的工作，FR-TSN系列产品作为下一代工业网络的演进方向产品之一，是未来引发无人驾驶、边缘计算、虚拟现实等领域技术落地的工业交换机产品，也是对工控领域的离散型工业通信进行数字化转型和智能制造升级的利器。光路科技致力在电力、交通、5G融合网、工业精密制造、汽车无人驾驶以及军工船载等领域，持续为客户提供针对传输时间具有高稳定性、可操作性要求的各种网络的可靠解决方案。
时间敏感网络（TSN）是一项仍在开发中的新兴技术，首个TSN标准于2017年发布以来，越来越多的行业领域开始探究TSN的技术应用，2023年，光路科技加大了TSN技术的研发力度，TSN技术在工业以太网和TSN交换机的应用方面将会有新的探索和进展。
TSN是一组用于改善工业网络中同步和确定性通信的技术。TSN基于IEEE 802.1AS，它定义了一种支持精确定时和同步的新型以太网。TSN允许创建比传统以太网网络更具确定性和响应性的网络。这使得TSN成为需要低延迟和高可靠性的应用的理想选择，例如工厂自动化、高速公路、汽车网络和航空航天。
与传统以太网相比，TSN提供了几个关键优势。
首先，TSN使用时间感知调度程序来确保数据包在正确的时间传输。这样可以更精确地控制数据包的发送和接收时间，这对于需要低延迟的应用程序至关重要。其次，TSN使用一种称为时间触发发送的机制来确保数据包始终在正确的时间发送。这样可避免重新传输导致的延迟。第三，TSN使用一种数据流保留机制来保证属于特定流的数据包将始终按顺序传输。这对于需要确定性通信的应用程序来说，是必不可少的。
TSN网络技术有三个主要趋势：
1. 转向以太网: 第一个趋势是从专有网络转向以太网。这是由对更高带宽的需求和利用以太网提供的规模经济的愿望所驱动的。
2. 对更精确计时的需求: 第二个趋势是对更精确计时的需求。这是由于越来越多地使用时间敏感的应用程序，如IP语音和视频会议。
3.软件定义网络的兴起: 第三个趋势是软件定义网络的兴起。这是由对更大灵活性的需求和利用虚拟化优势的愿望所驱动的。
TSN时间敏感网络将逐渐被添加到工业以太网中，为自动化和控制应用提供前所未有的确定性性能水平，从而加快实现IT-OT融合和工业4.0数字化转型。
工业4.0数字技术有可能改变现代制造业，并实现企业IT和OT运营的融合。制造网络上的数据已经出现了“爆炸”，但管理这些数据需要融合的高带宽网络基础设施和增值的数字化转型战略。
融合允许设备和系统共享相同的网络架构进行通信，避免了多个网络的复杂性和成本。但是理想的系统应该提供高速、实时的确定性通信的基础，允许整个企业共享数据。最终目标是完全优化操作所需的流程透明度，允许数据从源头流向可以处理的地方，以获得可操作的见解，然后反馈到流程中。
TSN网络技术将为制造业带来诸多好处：
时间敏感网络包含了一组主要的国际标准，这些标准定义了时间同步方法(IEEE802.1AS)和工业网络上形成、调度和管理网络流量的技术(IEEE802.1Qbv)。它们共同提供了确定性的工业以太网技术，作为融合网络体系结构的基础。
对于当今工厂中的典型制造系统，实时关键应用(包括闭环控制和高性能运动控制)的数据传输在单独的网络中实现。然而，工作流程日益增长的灵活性和数字化要求IT和OT的日益融合，以及整合以前独立系统的能力。 通过扩展和适应现有的以太网标准，TSN实现了工业网络上IT和OT的融合。其结果是实时关键数据和数据密集型应用程序都可以通过共享的以太网电缆实现，而不会相互干扰。
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