前言

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。

TSN交换机在智慧交通的应用

一、TSN工业交换机的PTP功能支撑

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。

二、TSN工业交换机的流量调度功能支撑

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。

三、FR-TSN3412系列工业交换机

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。

总结

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。

光路科技在第十九届中国国际社会公共安全博览会（CPSE安博会）的亮相吸引了全球观众的广泛关注。这次博览会是一个展示先进技术和创新解决方案的绝佳平台，而光路科技无疑是其中的焦点之一。

光路科技在本次CPSE安博会上展示了一系列最新的工业产品和行业解决方案，其中包括TSN工业交换机、工业无线产品，以及交通、安防、自动化等领域的工业交换机。这些新产品和解决方案向观众们展示了光路科技在技术研发领域的卓越实力，以及在多个行业中深入应用的无限潜力。光路科技改变了“国产交换机品牌只能做低端、卖低价”的固有印象，提供“高品质、高可靠性”的工业通信产品。

展会上，最引人注目的是光路科技的TSN工业交换机，它吸引了中兴、烽火在内的一大批专业技术人员前来沟通交流。

TSN技术，也被称为时间敏感网络技术，一直备受关注，因为它在通信领域具有革命性潜力。这一技术的低延迟特性，使其成为实时数据传输和多个领域应用的理想选择。然而，虽然TSN技术备受青睐，但实际应用一直面临许多挑战。

光路科技作为技术的先行者，已经成功研发出可落地应用的TSN交换机。目前，光路科技的TSN交换机经过严格的测试，已经成功地在部分应用场景中得到验证，为实现TSN技术的广泛落地应用树立了榜样。

光路科技不仅在通信领域树立了技术领先地位，还通过提供成熟的TSN技术为不同行业的应用环境提供了高度可靠性和精确性，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。TSN技术不仅可以提高生产效率，还可以确保数据传输的实时性，为智能城市的构建和未来互联世界的发展提供坚实基础。

此外，光路科技还积极探索新的通信标准，以满足不断发展的应用需求。通过在安博会上的精彩亮相，光路科技为全球数字城市产业和社会公共安全领域带来了更多的创新机会。光路科技的愿景是引领技术的前沿，不仅为客户提供卓越的解决方案，还为智能化未来构建更加稳固的网络基础。

通过在本次CPSE安博会上的卓越表现，光路科技不仅展示了其在技术创新领域的领导地位，还彰显了其为社会公共安全和数字化发展做出杰出贡献的卓越能力。光路科技的通信产品和解决方案将在未来的智能化世界中扮演关键角色，并为全球的社会安全和智能化的未来贡献更多力量。

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。

TSN确定性网络解决的问题

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TSN解决方案

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。

3月30-31日，第二十五届中国高速公路信息化大会暨技术产品博览会在福州海峡国际会展中心盛大召开，光路科技携Bypass交换机、TSN交换机及高速公路应用方案亮相展会现场。

中国高速公路信息化大会暨技术产品博览会（简称：CEIC）由中国公路学会主办，是我国交通信息化领域规模和影响力最大的专业性会议。本届会议以“创新·融合·高质量发展”为主题，深入探讨5G、大数据、云计算、人工智能、区块链、数字孪生等新一代信息技术在高速公路建设、管理、运营及出行服务等众多领域的创新应用和产业融合，并集中展示最新、最热的高速公路信息化技术产品研发、应用成果。本次大会展出面积5万平方米，有近300家国内外厂商参展。

为助力智慧高速高质量发展，光路科技研发了一系列用于高速公路应用场景的工业交换机产品及解决方案，并亮相本次展会。

在智能交通项目中，室外环境在温度、湿度、供电条件、电磁干扰等方面比数据中心机房环境更恶劣，因此一般采用高可靠性的工业级设备组网，工业交换机则起到了关键作用。光路科技展出的Bypass交换机，采用工业级设计，可在恶劣环境下工作。Bypass交换机通过以太网环网、生成树协议、旁路保护、链路聚合、链路备份等技术实现了高可靠的链路保护。

由于智能交通和工业自动化的高速发展，越来越多的系统对以太网有了更高的需求，它们需要实时和安全的通信。比如工业自动化中的机器必须共享其数据以进行同步、控制、分析和优化。汽车和交通行业也离不开可靠的通信，尤其是在车辆越来越自动化的今天。常规以太网不能满足这些系统的实时通信要求，因为它们需要确定通信延迟时间。

本次展会，光路科技展示了最新的时间敏感网络（TSN）解决方案，TSN交换机通过以太网提供完全确定的实时通信，保证了通信延迟时间。配有冗余协议的TSN以太网交换机，对于需要实时和安全关键通信的系统来说非常有吸引力。TSN交换机在汽车、工业自动化和能源生产中将逐渐使用，TSN技术将会在工业物联网和工业4.0中发挥关键作用。

光路产品已经获得数十项软件与技术专利，远销80多个国家和地区，设备连接超过1800万节点，已应用于智慧高速、综合管廊、电力传输、煤矿、铁路等诸多领域, 参与多个国内外重点项目，如甘肃省高速公路云联网、吉林省ETC改造、宜昭高速机电二期、南京地铁四号线、杭州紫金港电力管廊、北京平安城市、吉尔吉斯斯坦安全城市、智利5G网络建设。

未来，光路科技将持续聚焦光通信产品在智慧高速中的应用，助力高速公路信息化和智能化转型升级。光路科技将凭借深厚的技术积累和丰富的实践经验，与产业上下游形成合力，共同推动高速公路信息化建设及新技术新产品应用。

在工业4.0的大环境下，很多制造商开始利用工业物联网（IIoT）技术来优化生产和运营，从而部署了更高效的设备，同时也需要更快速的网络来保证机器人的高效工作。传统以太网协议已经很难支撑现有的新技术和新设备，这时则需要有一套兼容性高的技术能支持时钟同步及复杂的协议，以实现时间敏感数据的实时传输，这时就用到了TSN技术。

光路科技推出TSN交换机

经过长期的研发和测试，光路科技为智能制造、智能电网、轨道交通及其它5G应用提供了时间敏感型数据传输解决方案，推出了TSN系列交换机，它们具有确定性时延以及多协议传输能力，这些TSN交换机的低延迟、低抖动、高可靠性能，保证了数据的确定性传输和网络复用性。

TSN交换机的主要特色

TSN的全称Time Sensitive Networking，即时间敏感网络，是IEEE定义的标准技术，位于OSI模型的第2层（数据链路层），用于扩展当前以太网网络的功能，可在标准以太网上实现确定性消息传递。TSN技术通过利用时间同步方法（IEEE 802.1AS）和分时方法（IEEE 802.1Qbv）来确保确定性通信。

相比传统以太网通信，TSN技术可以混合实时通信和非实时通信。TSN能够将确定性服务降到微秒级，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，可以同时保证多种业务流量的高质量传输，不但提高了性能，而且减少了成本。

下表是光路科技TSN交换机支持的IEEE802.1关键协议：

IEEE 802.1AS	generalized Precision Time Protocol 通用精确时间协议。确保时钟同步，并达到微秒级甚至纳秒级的精度误差。
IEEE 802.1Qbv	Enhancements for Scheduled Traffic 增强预定流量，通常也被称为时间感知流量整形（TAS）。
IEEE 802.1Qcc	SRC增强功能和性能改进
IEEE 802.1Qav	队列及转发协议。时间敏感流的转发和排队增强（FQTSS）
IEEE 1588 (PTP V2)	Precision Time Protocol 精确时间同步协议。

TSN交换机将面向更多应用

新的工业控制需求，已经不允许在网络停止运行期间进行网络配置。光路科技的TSN交换机，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，可以在网络运行时灵活地配置新的设备和数据流，保证设备高效运行。

TSN技术已经在汽车网络开始应用，而在工业自动化、智能电网及诸多的5G NR网络还属于起步阶段。光路科技将根据各个行业实际应用场景进行研发，进行定制化解决方案研究，并推出面向不同行业领域的TSN交换机。