YDT 4492-2023工業(yè)互聯(lián)網 時間敏感網絡技術要求

YD/TXXXX-XXXX

ICS35.240.50

CCSM30

YD

中華人民共和國通信行業(yè)標準

YD/TXXX—XXXX

工業(yè)互聯(lián)網時間敏感網絡技術要求

IndustrialInternet—Technicalrequirementsfortime-sensitivenetwork

(報批稿)

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

中華人民共和國工業(yè)和信息化部發(fā)布

YD/TXXXX-XXXX

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。

本文件由中國通信標準化協(xié)會提出并歸口。

本文件起草單位：中國信息通信研究院、華為技術有限公司、新華三技術有限公司、之江實驗室、

上海交通大學、工業(yè)互聯(lián)網創(chuàng)新中心（上海）有限公司、北京東土科技股份有限公司、杭州優(yōu)穩(wěn)自動化

系統(tǒng)有限公司、歌爾股份有限公司、四川長虹電子控股集團有限公司、新特能源股份有限公司、北京郵

電大學、朗坤智慧科技股份有限公司、清控數聯(lián)（山西）工業(yè)技術有限公司合肥條頓工業(yè)技術有限公司。

本文件主要起草人：石友康、曹薊光、張恒升、段世惠、朱瑾瑜、陳潔、萬曉蘭、陳彩蓮、程遠、

楊宇蒙、吳少勇、李西良、李林光、潘曉勇、鄭忠斌、李振廷、孫芳、王文海，徐斌、劉雄、李斌、許

方敏、孫卓、尹春雷、徐東、毛旭初、吳爽、張曉、武曉宇。

II

YD/TXXXX-XXXX

工業(yè)互聯(lián)網時間敏感網絡技術要求

1范圍

本文件規(guī)定了工業(yè)互聯(lián)網場景下時間敏感網絡的總體技術要求，包括時間敏感網絡架構、功能要求、

互操作系統(tǒng)技術要求、可靠性要求及安全技術要求等內容。

本文件適用于工業(yè)企業(yè)（以制造業(yè)為代表）內部網絡中時間敏感網絡（TSN）的規(guī)劃、設計、優(yōu)化

及設備研發(fā)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

IEEE802.1Qcc-2018IEEE局域網和城域網標準虛擬橋接局域網修訂：流量預留好的性能增強

（IEEEStandardforLocalandMetropolitanAreaNetworks—BridgesandBridgedNetworks

—Amendment:StreamReservationProtocol(SRP)EnhancementsandPerformance）

IEEE802.1AS-2020IEEE局域網和城域網標準橋接局域網時間敏感應用時間和同步（IEEE

StandardforLocalandMetropolitanAreaNetworks--TimingandSynchronizationforTime-

SensitiveApplicationsinBridgedLocalAreaNetworks）

IEEE802.1Qbu-2016IEEE局域網和城域網標準網橋和橋接網絡修訂26：幀搶占（IEEEStandard

forLocalandMetropolitanAreaNetworks--BridgesandBridgedNetworks--Amendment26:

FramePreemption）

IEEE802.1Qbv-2015IEEE局域網和城域網標準網橋和橋接網絡修訂25：排定流量增強（IEEE

StandardforLocalandMetropolitanAreaNetworks--BridgesandBridgedNetworks--

Amendment25:EnhancementsforScheduledTraffic）

IEEE1588Edition2.0IEEE局域網和城域網標準網絡測量和控制系統(tǒng)的精密時鐘同步協(xié)議（IEEE

StandardforaPrecisionClockSynchronizationProtocolforNetworkedMeasurementand

ControlSystems）

IEEE802.1AB-2009/Cor2-2015IEEE局域網和城域網標準站和媒體訪問控制連接發(fā)現勘誤2：技

術和編輯更正（IEEEStandardforLocalandmetropolitanareanetworks--StationandMedia

AccessControlConnectivityDiscoveryCorrigendum2:TechnicalandEditorialCorrections）

IEEE802.3br-2016IEEE以太網標準修正案修訂5：散布快速流量的規(guī)范和管理參數（IEEE

StandardforEthernetAmendment5:SpecificationandManagementParametersfor

InterspersingExpressTraffic）

IEEE802.1Qca-2015IEEE路徑控制和預留PathControlandReservation

IEC62443工業(yè)過程測量、控制和自動化網絡與系統(tǒng)信息安全（Securityforindustrial

automationandcontrolsystems）

ITU-TY.3300SDN框架（Frameworkofsoftware-definednetworking）

3術語和定義

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下列術語和定義適用于本文件。

門控周期gatingcycle

門控列表中單條時間分片的占用時間。

調度周期scheduledcycle

一組門控序列的執(zhí)行時間，一個調度周期由一個或者若干個門控周期組成。

時間敏感網絡time-sensitivenetwork

具有為業(yè)務流量提供有上限的確定時延傳輸能力的網絡。

時間敏感網絡域time-sensitivenetworkdomain

一組具支持按照時間敏感網絡相關標準進行流量傳輸的設備組成的局域網絡。

廣域時鐘universaltime

用于局域網范圍的時間同步，按需保證生產單元或者設備維度的精準交互。

工作時鐘workingtime

用于大規(guī)模的設備時間對齊，通常以GPS、GLONASS、北斗等衛(wèi)星作為時鐘源。

4縮略語

下列縮略語適用于本文件。

API應用程序編程接口ApplicationProgrammingInterface

CNC中心網絡控制器CentralizedNetworkConfiguration

CUC中心用戶控制器CentralizedUserConfiguration

CIR承諾信息速率CommittedInformationRate(CIR)

CBS承諾突發(fā)尺寸CommittedBurstSize

gPTP通用精準時間同步協(xié)議generalizedprecisiontimeprotocol

IT信息技術InformaticaTechnology

MAC媒體接入控制MediaAccessControl

NQA網絡質量分析NetworkQualityAnalysis

OT控制技術OperationTechnology

PLC可編程邏輯控制器ProgrammableLogicController

PCEF策略和計費執(zhí)行功能PolicyandChargingEnforcementFunction

TAI國際原子時internationalatomictime

TSN時間敏感網絡Time-SensitiveNetwork

UNI用戶/網絡接口User/NetworkInterface

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5時間敏感網絡架構

網絡組成

工業(yè)互聯(lián)網領域下時間敏感網絡互操作參考IEEE802.1Qcc-2018，建議采用集中式控制模型，由

CUC、CNC、網管以及網絡節(jié)點組成（見圖1）。

圖1時間敏感網絡組成示意

工業(yè)互聯(lián)網時間敏感網絡由CUC、CNC、轉發(fā)設備和端設備四類網元組成：

a)時間敏感網絡應具備CUC節(jié)點，作為網絡系統(tǒng)用戶側界面，用于管理工業(yè)應用系統(tǒng)并通過UNI接

口向CNC提供端到端應用系統(tǒng)之間網絡業(yè)務配置要求；

b)時間敏感網絡的CNC節(jié)點應具備IEEE802.1Qcc-2018所定義的時間敏感網絡相關特性的綜合

配置能力，通過南向接口向網絡節(jié)點下發(fā)相關配置；

c)時間敏感網絡轉發(fā)設備節(jié)點負責進行實際的報文轉發(fā)，并支持相關TSN特性的執(zhí)行；根據應用

場景及網元在網絡中的位置，將時間敏感網絡轉發(fā)設備分為網關、橋設備、端設備三種類型：

1)數字項網關設備主要部署于時間敏感網絡域邊緣，支持在數據鏈路層、網絡層及應用層實

現跨時間敏感網絡域及時間敏感網絡域與非時間敏感網絡域之間的互通；

2)網橋設備主要部署于時間敏感網絡域內部，實現時間網絡域內部業(yè)務單元（車間、產線、

設備）的互聯(lián)互通；

3)工廠內部建議以三層架構部署網橋設備，即核心、匯聚、接入層設備。核心層設備部署于

工廠級機房，實現工廠內部各車間之間的互聯(lián)互通；匯聚層設備部署于車間級機房實現車

間內部不同產線之間、集中式控制器與設備之間的互聯(lián)互通；接入設備部署于生產現場實

現現場設備、傳感器等通信接口的通信協(xié)議轉換并與控制器、檢測監(jiān)控裝置進行互聯(lián)互通；

4)端設備則指具備時間敏感網絡功能的工業(yè)設備，包括控制器、PLC、伺服、I/O等設備。

d)時間敏感網絡的網管節(jié)點可以與CNC節(jié)點物理上合設，負責網絡設備的故障監(jiān)控及資源管理。

網絡分域

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出于單域規(guī)模、承載要求以及業(yè)務隔離等目的，時間敏感網絡宜考慮分域部署見圖2。

圖2時間敏感網絡分域示意圖

工業(yè)互聯(lián)網時間敏感網絡分域要遵循如下要求：

a)同一時間敏感網絡域內的設備支持通過同一個控制器統(tǒng)一進行網絡和流配置下發(fā)到設備；

b)非時間敏感交換設備不應在時間敏感網絡中部署和運行；

c)同一個時間敏感域內可按照業(yè)務、產線、流量模型等維度劃分邏輯或者物理子域。

流量模型

5.3.1流量特征

根據工業(yè)領域業(yè)務流量特點，建議定義時間敏感網絡流量的流量特征指標，描述見表1。

表1時間敏感網絡流量特征描述

名稱取值描述

等時性等時Cyclic/非等時Acyclic描述流量的發(fā)送是否為高頻率等時(毫秒級)發(fā)送

周期性周期Periodic/非周期sporadic描述流量為周期還是隨機發(fā)送

是/否同步于網絡時鐘描述業(yè)務流量是否在應用層與網絡時間同步，以便對

同步性

齊流量發(fā)送機制與網絡調度機制

應用數據包長定長/變長描述指應有數據以太幀的凈荷

時限描述流量中的每一個幀到達接收端的最晚時間

延時描述流量中每一個幀傳送的平均時延

數據傳輸門限

帶寬描述流量的發(fā)送速率

抖動描述流量對于抖動的容限

丟包丟包描述流量對于丟包的容限

緊急程度高/中/低描述網絡承載質量對于應用系統(tǒng)的

5.3.2流量類型

同一域內的時間敏感網絡應具備統(tǒng)一的流量類型分類及標識方式，該分類將作為優(yōu)先級指定、隊列

分配及調度的依據：

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a)可以按照承載要求劃分流量類型：等時同步流量（如用于運動控制）、一般實時流量（如用于

一般自動化控制信號、視覺控制信號等）、盡力而為的TCP/IP流量（如工業(yè)參數賦值和組態(tài)、

運行維護信息，生產物流監(jiān)控信息等），此種分類方式主要用于按需申請網絡資源；

b)可以按照流量典型特征劃分流量類型：如同步等時流量、周期性固定包長流量、非周期變長包

流量等，此種分類方式主要用于調度模型的建模。

6功能要求

基礎網絡功能

6.1.1轉發(fā)要求

工業(yè)互聯(lián)網領域中，時間敏感網絡應具備有界低延遲，具體的轉發(fā)功能要求如下：

a)時間敏感網絡應支持設定時間敏感數據流傳輸帶寬下限，時間敏感數據流傳輸帶寬應不低于

10Mbps，圖像、視頻等高吞吐類時間敏感數據流傳輸帶寬應不低于100Mbps；

b)在同一規(guī)模不大于100節(jié)點的時間敏感網路域中兩節(jié)點之間的端到端報文傳輸延時應具備控制

在1毫秒以內的能力；

c)在同一規(guī)模不大于100節(jié)點的個時間敏感網絡域中任意兩節(jié)點之間的端到端報文傳輸抖動應具

備控制在10微秒的能力。

6.1.2接口要求

在工業(yè)互聯(lián)網領域，時間敏感網絡應具備標準化及多樣化的連接接口，具體技術要求如下：

a)工業(yè)互聯(lián)網中的OT網絡場景下，時間敏感網絡域間和域內互聯(lián)的物理接口應至少支持電口，IT

場景建議支持光口；

b)時間敏感網絡與物聯(lián)網的互聯(lián)物理接口要支持IEEE802.3：2008規(guī)定的電接口規(guī)范（10BASE-T、

100BASE-TX和1000BASE-T），互連接口最高支持速率不小于100Mbps；

c)時間敏感網絡與數據中心網關的互聯(lián)物理接口要支持需要滿足IEEE802.3：2008規(guī)定的光接口

規(guī)范（1OOBASE-FX、1OOOBASE-SX或1OOOBASE?LX），互連接口最高支持速率不小于1000Mbps。

6.1.3互通要求

在工業(yè)互聯(lián)網領域，時間敏感網絡應具備跨域互通的能力，即時間敏感網絡域之間，時間敏感網絡

與非時間敏感網絡域之間的互通，可以通過二層橋接模式、三層路由模式及七層網關模式三種方式實現：

a)二層橋接模式主要用于實現不同時間敏感網絡域之間互通：

1)連通多域的二層網橋應至少有一個端口位于需要互聯(lián)的時間敏感網絡域，且一個端口僅可

以屬于一個時間敏感網絡域；

2)可以通過劃分VLAN為不同類型的流量劃分VLAN的方式，保證流量的精準互通，并實現業(yè)務

的隔離調度。

b)三層路由模式主要用于實現分別位于時間敏感網絡與非時間敏感以太網絡中的網絡系統(tǒng)之間

的互通：

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1)連通多域的三層路由器應至少有一個端口位于需要互聯(lián)的時間敏感網絡域或非時間敏感

網絡域，且一個端口僅可以屬于一個時間敏感網絡域；

2)可以通過在三層路由器上為不同類型的流量規(guī)劃子網，保證流量的精準互通，并實現業(yè)務

的隔離調度。

c)七層應用模式主要用于實現分別位于時間敏感網絡與非以太網絡中的應用系統(tǒng)之間的互通：

1)應用層網關作為轉換模塊應實現時間敏感網絡與應用系統(tǒng)的解耦，即時間敏感網絡僅實現

應用層網關之間的網絡層互通，應用系統(tǒng)之間的數據互聯(lián)由應用網關在應用層實現；

2)應用層網關要同時具備以太網承載和應用協(xié)議識別功能。

時間同步要求

6.2.1時鐘源

時間敏感網絡應具備按照配置策略手動選源和按照算法自動選取時鐘源的能力：

a)一個時間同步域內在同一時刻應僅有一個根時間源（grandmaster），該根時間源所指示時間

作為時間同步域內各網元的標準時間；根時間源類型選擇原則依據時間同步域內規(guī)格要求不

同分為普遍時鐘和工作時鐘，在不大于100節(jié)點的組網規(guī)模下，性能要求見表2。

表2時間敏感網絡時鐘源要求

同步節(jié)點相對于根時

根時鐘源冗余時鐘源

鐘源的最大相位偏移

包括GPS、GLONASS、

工作時鐘+/-1微秒應具備冗余時鐘源

北斗等

通過時鐘同步協(xié)議

（IEEE1588-2008

普通時鐘或IEEE802.1AS-+/-100微秒可具備冗余時鐘源

2020）中的時鐘選源

機制進行選源

b)時間敏感網絡應支持最優(yōu)選源（BMCA）算法，同步域內所有網絡節(jié)點支持通過發(fā)送Announce報

文來宣告本身時鐘的能力。網絡節(jié)點通過比較Announce報文字段信息來確定自身時鐘角色，以

及對接設備的主從關系。

6.2.2同步機制

時間同步是時間敏感網絡的基礎特性和基本要求，用于支撐工業(yè)應用以及網絡調度的同步需求：

a)同一時間敏感網絡域中時間同步機制可以遵循IEEE1588-2008或者IEEE802.1AS-2020中的一

種，推薦使用IEEE802.1AS-2020作為時間敏感網絡同步協(xié)議，并建議選擇TAI作為時間刻度基

準，時間記錄步長精度應不大于40納秒；

b)時間敏感網絡節(jié)點應支持通過同步（SYNC）報文和跟隨（Follow-UP）報文進行時鐘（頻率）

同步，同一時間敏感網絡域內應支持周期發(fā)起時鐘同步，發(fā)起間隔的取值為2的n次冪（n=-5~0）

毫秒；

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c)時間敏感網絡應支持時延測量機制，用于校準各節(jié)點由于時延產生的時間同步偏差；路徑時延

由網絡節(jié)點間鏈路時延和網絡節(jié)點內轉發(fā)時延組成，時間敏感網絡內部每一跳的路徑時延測

量應包含這兩部分；

d)在同一時間敏感網絡域中同步精度不得大于最小的調度周期和門控周期的精度，并保證同步

精度在100納秒到1微秒之間。

6.2.3同步域

考慮時間同步節(jié)點規(guī)模、同步精度等因素，時間同步域的劃分遵循以下要求：

a)時間同步域由多個時間同步網元通過時間同步機制互聯(lián)而成，一個時間同步域應至少支持100

個網絡節(jié)點的時鐘同步；

b)一個時間同步域內可以包含一個或者多個時間敏感網絡域，一個時間敏感網絡節(jié)點可以同時

對應多個時間同步域和時間敏感網絡域；

c)時間敏感網絡中的同一時間敏感網絡域內時間同步樹應該可以通過外部配置統(tǒng)一建立，并應

具備配置參數集；

d)時間敏感網絡中的同一時間敏感網絡內時間同步樹應具備上報同步狀態(tài)的高性能，并應具備

狀態(tài)參數集。

流量策略要求

6.3.1流量調度

時間敏感網絡應支持IEEE802.1Q-2018所規(guī)定的流量調度功能：

a)時間敏感網絡支持若干條優(yōu)先級隊列，可以基于端口或者VLAN進行業(yè)務流量的優(yōu)先級映射；

b)時間敏感網絡支持IEEE802.1Q-2018規(guī)定的以太網相關流量調度機制，并增量支持時間分片

門控調度機制（IEEE802.1Qbv-2016），即某一隊列門控打開時，流量正常轉發(fā)，門控關閉

時流量進入緩存等待轉發(fā)。

6.3.2搶占

時間敏感網絡應支持IEEE802.1Qbu-2016規(guī)定的幀搶占機制：

a)時間敏感網絡支持通過配置標記業(yè)務流量數據幀為普通或優(yōu)先，優(yōu)先幀可以打斷普通幀的傳

輸，以保證高優(yōu)先級流量的傳輸質量；

b)時間敏感網絡轉發(fā)設備應支持IEEE802.3br規(guī)定的MAC轉發(fā)機制，即提供普通MAC和優(yōu)先

MAC兩種邏輯端口，分別對應普通幀和優(yōu)先幀的轉發(fā)；

c)時間敏感網絡轉發(fā)設備應支持對于被延遲或者打斷的普通幀恢復傳送或者分片重組。

6.3.3流過濾和監(jiān)管

時間敏感網絡宜支持通過配置進行IEEE802.1Qci-2017規(guī)定的流量的過濾和監(jiān)管：

a)時間敏感網絡宜支持通過配置對于滿足過濾條件的報文進行流量過濾，過濾條件包括最大包

長、CIR、CBS等；

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b)時間敏感網絡宜支持對按照優(yōu)先級隊列、通過或未通過門控隊列、通過或者未通過過濾隊列

等維度進行流量統(tǒng)計。

7互操作系統(tǒng)技術要求

互操作模型

時間敏感網絡的互操作模型應遵守ITU-TY.3300的規(guī)定，分為應用層、控制層和網絡層三個操作層

（如圖3所示）：

圖3時間敏感網絡互操作模型示意圖

a)網絡層：主要由轉發(fā)設備組成，承擔數據信息在網絡中的轉發(fā)功能，主要包含時間敏感網絡

（TSN）轉發(fā)節(jié)點及鏈路；同時網絡層接受控制層通過南向接口下發(fā)的配置，并向控制層上報

自身資源和狀態(tài)；

b)控制層：主要由網絡控制器（TSNCNC）、網管系統(tǒng)及相關控制軟件組成，CNC通過南向接口

向網絡層轉發(fā)節(jié)點下發(fā)策略和控制信息，通過北向接口向上層業(yè)務層開放底層網絡資源和能

力；網管系統(tǒng)則提供網絡運維有關的能力，如設備、用戶、日志的管理及網絡狀態(tài)的監(jiān)控，

并可以基于控制層提供的網絡數據和資源信息。時間敏感網絡控制器應滿足如下要求：

1)時間敏感網絡控制器應可以提供對網絡轉發(fā)設備的控制協(xié)議（如Openflow等控制協(xié)議），

建立控制協(xié)議連接；

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2)時間敏感網絡控制器應支持收集網絡中轉發(fā)節(jié)點的資源信息，包括轉發(fā)節(jié)點端口、拓

撲資源等；

3)時間敏感網絡控制器應可以利用資源信息通過控制協(xié)議連接實現對網絡路徑的計算、

業(yè)務部署等功能；

4)時間敏感網絡應具備對同一時間敏感網絡域內流量調度模型的建模能力，可以依據流

量不斷修正優(yōu)化模型，并可對整網設備實現一鍵式的流量調度模型下發(fā)。

c)應用層：主要由用戶控制器（TSNCUC）和不同的應用邏輯組成，通過控制層北向接口開放

的API實現對網絡資源的調配以及網絡信息的獲取，按需向用戶提供網絡能力。

借助控制層提供的網絡資源和狀態(tài)信息基于業(yè)務應用要求進行智能化的網絡應用及運維。

功能模塊

時間敏感網絡互操作功能模塊分別部署于應用層、控制層和網絡層，其交互關系如圖4所示：

圖4時間敏感網絡互操作功能模塊示意圖

a)時間敏感網絡網絡層：負責對報文進行處理、調度和轉發(fā)；主要的功能模塊包含信息采集、流

量調度執(zhí)行、策略執(zhí)行、控制&管理代理等模塊：

1)信息采集模塊：支持轉發(fā)節(jié)點上網絡、業(yè)務、用戶維度的流量信息的采集功能。收集網絡

中轉發(fā)節(jié)點資源信息，包括轉發(fā)節(jié)點的端口、拓撲資源等：

?時間敏感網絡應支持拓撲發(fā)現功能，同一時間敏感網絡域內網絡設備（交換機、網關、

通訊模塊等）應支持至少同一種發(fā)現協(xié)議（如IEEE802.1AB-2009）；

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?時間敏感網絡應支持基于業(yè)務流粒度對全網狀態(tài)進行監(jiān)控，監(jiān)控內容應包括時間敏感

網絡相關特性信息。（包括設備狀態(tài)、鏈路狀態(tài)、業(yè)務流量狀態(tài)等）；

?時間敏感網絡應支持診斷信息（包括設備故障信息、網絡節(jié)點或者鏈路擁塞信息、業(yè)

務流量的性能劣化等）上報網絡管理設備。

2)策略執(zhí)行模塊：根據控制層流量調度決策模塊下發(fā)的策略，對轉發(fā)節(jié)點進行流量隊列的時

間片分配、報文的搶占等特性的配置；主要是指網絡的差異化保障能力。流量調度執(zhí)行功

能是指網絡應能根據控制層流量調度功能下發(fā)的策略進行流量流向的限制和疏導；

3)配置執(zhí)行模塊：根據控制層業(yè)務配置模塊下發(fā)的業(yè)務配置（端口、Vlan、業(yè)務優(yōu)先級等），

對轉發(fā)節(jié)點進行相應配置；

4)代理模塊：適配與控制器間控制協(xié)議，負責與控制器建立和維持控制協(xié)議連接。負責向控

制器注冊，上報信息，收集本地拓撲。接受控制器下發(fā)的控制信息和轉發(fā)表項，并下發(fā)到

轉發(fā)面，指導轉發(fā)；負責網絡之間管理平面的打通，負責建立與網絡控制器的控制通道，

及網管系統(tǒng)的管理通道；提供對轉發(fā)節(jié)點的調試診斷接口，以及設備管理功能，向網管提

供設備管理的接口（如電壓、電流、溫度、單板在位信號等）。

b)時間敏感網絡控制層：負責生成時間敏感網絡的轉發(fā)策略，主要包含狀態(tài)感知、業(yè)務配置、調

度策略以及適配模塊組成：

1)狀態(tài)感知模塊：收集并分析網絡中轉發(fā)節(jié)點的資源信息，包括端口狀態(tài)息、鏈路帶寬、拓

撲資源等。并將相關數據提供給其他功能模塊進行路徑計算、業(yè)務部署、生成流量轉發(fā)及

調度模型等，并對支持對第三方應用開放網絡資源編程和管理接口；

2)業(yè)務配置模塊：

?路徑控制：應支持遵照IEEE802.1Qca-2015定義的路徑控制能力，即支持在同一時

間敏感網絡域對流量路徑進行集中計算、生成、調整的能力，并生成相應配置下發(fā)網

絡層；

?帶寬控制：時間敏感網絡應具備根據業(yè)務流量要求進行帶寬需求計算、帶寬分配預留

及需求上限設置等功能，可為任意數據流設置可以使用的帶寬上限；應支持根據實際

業(yè)務承載需求動態(tài)調整傳輸路徑的最大傳輸帶寬；

?策略控制：包括VLAN、路由策略、ACL、QoS等。提供時間敏感網絡的端到端網絡承載

業(yè)務的網絡配置（如IP地址、VLAN等）。

3)調度策略模塊：時間敏感網絡宜具備根據網絡業(yè)務實現流量調度模型建模，更新及下發(fā)的

能力：

?可根據業(yè)務承載要求以及網絡資源信息建模并計算生成整網流量調度配置模板，相關

配置應基于IEEE802.1Qbv-2016的下行流量調度、基于IEEE802.1Qbu的搶占以及

基于IEEE802.1Qci-2017的流量監(jiān)控等時間敏感網絡增強特性，并支持將調度模型

下發(fā)給業(yè)務路徑上的轉發(fā)節(jié)點執(zhí)行相關調度。

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4)適配模塊:提供對轉發(fā)設備的控制協(xié)議(例如，Openflow等控制協(xié)議)，與轉發(fā)節(jié)點建立控

制協(xié)議連接。其他功能模塊可以通過控制協(xié)議對轉發(fā)節(jié)點進行控制?？刂泼嫘枰峁┍毕?/p>

接口，用于對接網管和OSS集成。

c)時間敏感網絡應用層：由各類應用邏輯組成，通過控制層開放的API獲取網絡資源信息或者應

用網絡實現特定業(yè)務流量承載：

1)能力開放：管理面需要提供開放編程接口，用于第三方應用的集成和開發(fā)；

2)業(yè)務質量感知：管理面應具備對時間敏感網絡相關數據進行存儲、處理、管理的能力；

3)業(yè)務需求識別：將用識別戶對于網絡側承載需求轉化為統(tǒng)一的描述模型下發(fā)給控制面進行

資源申請、業(yè)務配置和策略計算。

d)時間敏感網絡網絡管理系統(tǒng)：應具備網絡和網元監(jiān)控和診斷能力，以便快速感知并修復網絡劣

化狀態(tài)，并提供故障定位工具，告警，北向接口等對時間敏感網絡域的維護和管理功能：

1)網元管理模塊：

?網絡管理系統(tǒng)應負責控制器與網絡設備之間通道建立和管理，應采用與業(yè)務通道隔離

的獨立VLAN管理通道管理時間敏感網絡網元；

?網管系統(tǒng)應支持主流設備管理協(xié)議：包括SNMP、Telnet、FTP、Netconf等；

?網管系統(tǒng)應支持對于網元設備的端口、電源、電壓、單板硬件、環(huán)境信息（溫度、濕

度等）實現管理；

?網管系統(tǒng)應支持新增設備的自動上線及在線或離線配置，并支持動態(tài)新增和刪減設備。

2)網絡管理

?網管系統(tǒng)應具備進行端到端網絡質量測量能力，并提供網絡端到端網絡監(jiān)控診斷工具

（包括ping,tracert,、Y.1731等），支持在同一時間敏感網絡域內測量任意兩節(jié)點

之間的時延、抖動丟包數據；

?網管系統(tǒng)應具備網絡故障自動分析，節(jié)點、鏈路及業(yè)務故障問題指示能力；

?網管系統(tǒng)應具備告警收集及重要告警處理能力，并支持對時間敏感網絡故障事件、網

絡質量、系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)控、統(tǒng)計及管理。

接口描述

7.3.1概述

根據第4章定義的時間敏感網絡架構，時間敏感網絡互操作參考IEEE802.1Qcc-2018，時間敏感

網絡在應用面到網絡面之間定義一套用戶網絡接口，用于實現用戶提供業(yè)務流量承載要求（如確定時

延）到網絡資源和不配置之間的映射；用戶網絡接口的定義可以基于YANG或者TLVs數據模型實現，接

11

YD/TXXXX-XXXX

口描述如圖5所示。

圖5互操作接口示意圖

7.3.2北向接口

時間敏感網絡互操作架構的北向接口用于實現應用層與控制層之間的信息交互，可以RestfulAPI、

Python、C++、Java等方式實現。

接口N1：為策略控制與應用層之間的接口，具體功能包括：

?支持應用層向策略控制模塊提供業(yè)務流量相關信息，用于策略控制和業(yè)務計量；

?支持應用層向策略控制模塊提供對網絡帶寬、時延、抖動以及丟包等指標數據；

?支持應用層向策略控制模塊訂閱網絡承載相關事件的上報。

接口N2：為流量調度與應用層之間的接口。具體功能包括：

?支持應用平臺將用戶網絡參數傳送給流量調度模塊，作為流量調度的依據。

7.3.3南向接口

時間敏感網絡互操作架構的南向接口分別用于用于實現控制層與網絡層之間控制協(xié)議信息的互通，

以及網管系統(tǒng)與網絡層的管理信息交互。前者需要支持OpenFlow、PCEF等協(xié)議實現，后者則可以選擇通

過NetConf、RestConf以及OpenConfig等協(xié)議實現。

接口S1：控制層感知模塊和網絡層信息采集模塊之間的接口。具體功能應包括：

?信息采集模塊采集網絡/業(yè)務相關信息，包括帶寬利用率、逐跳/端到端時延、丟包以及抖

動，提供給感知模塊進行處理和分析；

?信息采集模塊采集網絡拓撲及業(yè)務部署信息，提供給感知模塊進行處理和分析。

接口S2：流量調度控制與調度執(zhí)行之間的接口。調度控制想流量執(zhí)行模塊動態(tài)提供QoS調度策略，

并將相關調度配置下發(fā)給流量執(zhí)行對業(yè)務流量進行優(yōu)化調度。

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接口S3：控制層策略控制與網絡層策略執(zhí)行之間的接口。具體功能包括：

?支持策略調度模塊向策略執(zhí)行模塊下發(fā)建立、修改以及終結相關承載業(yè)務的配置；

?支持策略控制功能想策略執(zhí)行模塊訂閱相關業(yè)務承載事件的上報機制。

7.3.4內部接口

接口Ci1：控制層中感知模塊與策略控制模塊之間的接口。感知模塊將分析結果輸出到策略控制模

塊，作為承載策略動態(tài)調整的輸入條件。

接口Ci2：控制層策略控制與流量調度模塊之間的接口?？刂撇呗怨δ茉趯崿F策略控制的同時將流

量調度相關策略發(fā)送至流量調度功能。

接口Ci3:控制層狀態(tài)感知模塊與流量調度模塊之間的接口。狀態(tài)感知模塊將相關結果輸出到流量

調度模塊，作為流量調度的輸入條件。

7.3.5其他接口

工業(yè)互聯(lián)網場景下，時間敏感網絡應具備與周邊系統(tǒng)的擴展接口。

接口Srv:為應用層和第三方服務平臺提供接口：

1)第三方服務平臺獲取網絡狀態(tài)和資源信息；

2)第三方服務應用可以設置或者修改網絡資源請求參數，將相關請求送至應用平面。

接口CM；為網管功能和控制層之間的接口，將相關網絡狀態(tài)信息傳遞給控制層作為策略決策及動態(tài)

調整的依據。

接口NM：為網絡層與網管系統(tǒng)之間的接口，將網絡層采集到的網絡及設備狀態(tài)、告警事件等上送給

網管系統(tǒng)。

8可靠性要求

工業(yè)互聯(lián)網場景下，時間敏感網絡應具備高可靠性，需要具備如下可靠性功能：

a)時間敏感網絡的時鐘源、關鍵轉發(fā)節(jié)點及鏈路都應部署冗余備份；

b)工作時鐘建議部署熱備份根時鐘源，通用時鐘建議部署冷備份根時鐘源；

c)時間敏感網絡應單個業(yè)務流或者一組業(yè)務流支持單點故障(包括鏈路和中間節(jié)點)的保護或恢

復，同一時間敏感網絡域內的鏈路保護時間應小于50毫秒，節(jié)點保護倒換時間應小于100毫秒;

d)時間敏感網絡需至少部署1+1和1:1保護倒換架構中的一種，宜支持基于IEEE802.1CB協(xié)議的

線性1+1保護倒換架構。

9安全技術要求

工業(yè)互聯(lián)網場景下，時間敏感網絡應滿足業(yè)務數據機密性、完整性、可用性、真實性等的安全功能，

包括：

13

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a)時間敏感網絡應具備設備的準入控制功能，對設備接入的類型及數量進行控制，設備接入時間

敏感網絡應具備準入條件；

b)時間敏感網絡應具備鑒權功能，包括設備鑒權及用戶鑒別能力；

c)時間敏感網絡應可以根據實際業(yè)務要求實現資源保護，劃分相應的時間敏感網絡域，并進行相

應隔離；

d)時間敏感網絡系統(tǒng)應遵從IEC62443，具備入侵防范能力。

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目次

前言................................................................................II

1范圍...............................................................................1

2規(guī)范性引用文件.....................................................................1

3術語和定義.........................................................................1

4縮略語.............................................................................2

5時間敏感網絡架構...................................................................3

網絡組成.........................................................................3

網絡分域.........................................................................3

流量模型.........................................................................4

5.3.1流量特征.....................................................................4

5.3.2流量類型.....................................................................4

6功能要求...........................................................................5

基礎網絡功能.....................................................................5

6.1.1轉發(fā)要求.....................................................................5

6.1.2接口要求.....................................................................5

6.1.3互通要求.....................................................................5

時間同步要求.....................................................................6

6.2.1時鐘源.......................................................................6

6.2.2同步機制.....................................................................6

6.2.3同步域.......................................................................7

流量策略要求.....................................................................7

6.3.1流量調度.....................................................................7

6.3.2搶占.........................................................................7

6.3.3流過濾和監(jiān)管.................................................................7

7互操作系統(tǒng)技術要求.................................................................8

互操作模型.......................................................................8

功能模塊.........................................................................9

接口描述........................................................................11

7.3.1概述........................................................................11

7.3.2北向接口....................................................................12

7.3.3南向接口....................................................................12

7.3.4內部接口....................................................................13

7.3.5其他接口....................................................................13

8可靠性要求........................................................................13

9安全技術要求......................................................................13

I

YD/TXXXX-XXXX

工業(yè)互聯(lián)網時間敏感網絡技術要求

1范圍

本文件規(guī)定了工業(yè)互聯(lián)網場景下時間敏感網絡的總體技術要求，包括時間敏感網絡架構、功能要求、

互操作系統(tǒng)技術要求、可靠性要求及安全技術要求等內容。

本文件適用于工業(yè)企業(yè)（以制造業(yè)為代表）內部網絡中時間敏感網絡（TSN）的規(guī)劃、設計、優(yōu)化

及設備研發(fā)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

IEEE802.1Qcc-2018IEEE局域網和城域網標準虛擬橋接局域網修訂：流量預留好的性能增強

（IEEEStandardforLocalandMetropolitanAreaNetworks—BridgesandBridgedNetworks

—Amendment:StreamReservationProtocol(SRP)EnhancementsandPerformance）

IEEE802.1AS-2020IEEE局域網和城域網標準橋接局域網時間敏感應用時間和同步（IEEE

StandardforLocalandMetropolitanAreaNetworks--TimingandSynchronizationforTime-

SensitiveApplicationsinBridgedLocalAreaNetworks）

IEEE802.1Qbu-2016IEEE局域網和城域網標準網橋和橋接網絡修訂26：幀搶占（IEEEStandard

forLocalandMetropolitanAreaNetworks--BridgesandBridgedNetworks--Amendment26:

FramePreemption）

IEEE802.1Qbv-2015IEEE局域網和城域網標準網橋和橋接網絡修訂25：排定流量增強（IEEE

StandardforLocalandMetropolitanAreaNetworks--BridgesandBridgedNetworks--

Amendment25:EnhancementsforScheduledTraffic）

IEEE1588Edition2.0IEEE局域網和城域網標準網絡測量和控制系統(tǒng)的精密時鐘同步協(xié)議（IEEE

StandardforaPrecisionClockSynchronizationProtocolforNetworkedMeasurementand

ControlSystems）

IEEE802.1AB-2009/Cor2-2015IEEE局域網和城域網標準站和媒體訪問控制連接發(fā)現勘誤2：技

術和編輯更正（IEEEStandardforLocalandmetropolitanareanetworks--StationandMedia

AccessControlConnectivityDiscoveryCorrigendum2:TechnicalandEditorialCorrections）

IEEE802.3br-2016IEEE以太網標準修正案修訂5：散布快速流量的規(guī)范和管理參數（IEEE

StandardforEthernetAmendment5:SpecificationandManagementParametersfor

InterspersingExpressTraffic）

IEEE802.1Qca-2015IEEE路徑控制和預留PathControlandReservation

IEC62443工業(yè)過程測量、控制和自動化網絡與系統(tǒng)信息安全（Securityforindustrial

automationandcontrolsystems）

ITU-TY.3300SDN框架（Frameworkofsoftware-definednetworking）

3術語和定義

1

YD/TXXXX-XXXX

下列術語和定義適用于本文件。

門控周期gatingcycle

門控列表中單條時間分片的占用時間。

調度周期scheduledcycle

一組門控序列的執(zhí)行時間，一個調度周期由一個或者若干個門控周期組成。

時間敏感網絡time-sensitivenetwork

具有為業(yè)務流量提供有上限的確定時延傳輸能力的網絡。

時間敏感網絡域time-sensitivenetworkdomain

一組具支持按照時間敏感網絡相關標準進行流量傳輸的設備組成的局域網絡。

廣域時鐘universaltime

用于局域網范圍的時間同步，按需保證生產單元或者設備維度的精準交互。

工作時鐘workingtime

用于大規(guī)模的設備時間對齊，通常以GPS、GLONASS、北斗等衛(wèi)星作為時鐘源。

4縮略語

下列縮略語適用于本文件。

API應用程序編程接口ApplicationProgrammingInterface

CNC中心網絡控制器CentralizedNetworkConfiguration

CUC中心用戶控制器CentralizedUserConfiguration

CIR承諾信息速率CommittedInformationRate(CIR)

CBS承諾突發(fā)尺寸CommittedBurstSize

gPTP通用精準時間同步協(xié)議generalizedprecisiontimeprotocol

IT信息技術InformaticaTechnology

MAC媒體接入控制MediaAccessControl

N