5G时代，光路科技FR-TSN系列交换机引领工业互联网革新

前言

移动通信行业经过几十年的发展，历经了0G~5G的时代。从技术发展的层面上看，它经历了无线电话网的FDMA（频分多址）技术、GSM和GPRS的TDMA（时分多址）技术、CDMA（码分多址）技术，以及WCDMA、cdma2000等3G移动互联网过渡技术，并演进到了4G LTE。至此，移动通信的发展已经满足了全IP分组的交换网络、移动场景下满足100Mbit/s速率的需求，并具有动态共享和使用互联网资源等优势特点。

在工业互联网的大环境下，以及‘移动通信+互联网’的推动下，更高速的传输、更宽的带宽、更灵活的应用需求催生了对人工智能、算力和云端存储等的需求，更是推动了移动通信迈入5G时代。

移动通信技术的演进发展推动着互联网+物联网的发展。对上层应用来说，最重要的是无线网络的容量和覆盖以及通信速率。为了解决这些需求，进一步推动了对底层传输和以太网IP网络技术的新需求。例如，4G、5G移动网络正逐渐演进为全IP网络，从单一的语音服务转变为数据传输服务，同时对网络时延的敏感度也在提高，以更好地适应网络游戏、车联网、车路协同和工业物联网等技术的需求。

5G技术的R16和TSN

R16标准作为5G技术的R15增强补充标准，主要在面向工业互联网的垂直行业，例如工业自动化、交通运输和电力传输等行业，提供了低时延高可靠的URLLC技术，数据调度优先的可靠性提升的IIoT技术以及车联网自动驾驶支持技术，并首次提出了TSN技术的互补。

针对5G技术应用场景，光路科技提供支持TSN技术的FR-TSN系列工业以太网交换机，以确保网络桥接侧的对时统一并降低关键数据帧通信的时延。这样的设计使得整个数据传输过程中的各个环节都能实现及时且可控的优先调度。当网络传输资源受限发生冲突或拥塞时，该解决方案能有效保障高优先级业务数据的传输。

FR-TSN系列交换机关键技术

1、时钟对时技术

随着5G时代的到来，物联网、大数据、高清8K视频、AR/VR互动等业务得到了飞速发展，这带来了‘连接密度’和‘流量密度’的急剧增长。在4G时代，我们对时延的敏感度可能不大，但在5G场景下，自动驾驶、工业控制、远程医疗等业务对时延的要求却非常严格。例如，虚拟现实和增强现实业务的端到端时延要求必须在10ms以下，自动驾驶车辆业务时延要求约为5ms，而工业自动化的端到端时延更是需要降低到1ms以内。因此，针对工业物联网的应用场景，传统的二层网络的SNTP等对时技术已经无法满足这些严格的移动场景时延要求。

FR-TSN系列工业以太网交换机支持多种时钟服务协议，例如IEEE1588、802.1AS、G82651、G82751等对时协议，并可在实际网络中作为主从时钟、透明时钟或者边界时钟等模式运行。

2、TSN交换机调度机制

在人工智能和物联网的快速发展推动下，工业垂直应用场景下的硬件算力得到了显著提升。工业场景下尤其强调集体协作和联动控制的能力，这对无线网络的大带宽、高并发连接、低时延保障等特性提出了急迫的需求。作为移动通信技术的主要发展方向，5G技术具备保障未来千亿设备互联的能力。其最终目标是助力垂直行业用户突破海量数据的处理限制，从而在各种场景和应用中提供智能、智慧的交互体验。

在工业互联领域场景中，通常网络系统中承载了会话业务、流媒体业务、传输类业务和消息服务业务等。从系统构架来看是采用了“端管云”架构。

对运营商而言，QoS服务质量意味着带宽是成本和宝贵资产，保障带宽需要付出较高的成本。5G核心网在用户侧采用了多种数据流机制，使得对带宽的控制精度更高。在工业场景下，当多个不同的业务同时建立多个不同的会话时，这些会话由多个QoS流组成并进行QoS控制，从而实现了较高规格的保障机制。

面向工业通信领域的定时周期性传输流的时间整形技术TAS

光路科技的TSN交换机支持TAS整形技术，特别针对具备周期性特点的业务流，可以通过GATE门控机制来对关键帧和非关键帧进行控制，达到关键业务的有效保障。

面向工业领域的关键帧抢占技术

为了加快带宽资源的有效利用率，通过在以太网帧中标记eMAC帧和pMAC帧技术，光路科技的FR-TSN交换机可以解决在网络传输中低优先级队列对于高优先级队列传输的影响，配合TAS整形更加精准的保护关键业务流帧传输。

总结

随着移动通信技术的不断演进，5G时代已经来临，为工业互联网应用带来了前所未有的机遇与挑战。通过5G技术的R16标准以及TSN技术的引入，我们看到了在工业自动化、交通运输、电力传输等领域实现低时延、高可靠性的巨大潜力。光路科技的FR-TSN系列工业以太网交换机作为一项关键技术，为解决工业物联网中时延、带宽、数据安全等方面的挑战提供了可靠的解决方案，助力着5G工业互联网应用的蓬勃发展。