支持时间敏感网络的工业多场景规模化智联解决方案
技术描述
支持时间敏感网络（TSN）的工业多场景规模化智联解决方案致力于推动制造业的智能化转型，为不同行业应用提供专业定制化的一站式智联解决方案。该技术通过研发高性能工业物联网网关、规模化智能调度算法、确定性网络控制器软件及TSN测试平台，解决了多场景异构数据的高精度同步和低抖动确定性传输难题。所研发的TSN网关设备是一款具有高实时、高可靠和高确定性传输能力的高端工业物联网网关，基于自主定制操作系统，支持IEEE 802.1 Qbv、Qbu、Qci等6种时间敏感网络协议，以及PROFINET、Ethernet/IP 、EtherCAT等3种以上工业以太网协议转换，支持WiFi和基于IEEE 802.15.4的短距离无线技术等4种无线协议转换，突破了循环时间小于10μs、抖动低于500ns等关键技术瓶颈，实现了千余关键流的十毫秒级调度，性能指标达到国际领先水平，是国内首款入选AII TSN产业链名录的网关产品。所研发的软件包括网络调度配置一体化引擎和网络性能可视化分析等，实现了多协议数据采集、高可靠传输、智能分析等功能，为企业柔性化生产需求提供了助力。所搭建的现场级工业信息物理测试平台支持100个TSN设备节点，支持现场工控数据、视频流、音频流等3种以上典型工业异构流量模拟，可对TSN设备开展协议一致性测试和关键性能测试。
技术优势
在高端工业物联网领域，长期受国外厂商核心技术封锁，国内厂商缺乏软硬件一体化解决方案。支持TSN的工业多场景规模化智联解决方案打破核心技术封锁，实现自主可控，其核心竞争优势为领先的网络规划算法，一站式标准化测试和超快定制化能力。所研发的高端工业物联网网关设备突破循环时间小于10μs、抖动低于500ns的行业领先性能，支持10种以上工业主流协议，具备规模化流量高效编排能力，优于贝加莱、思科、东土科技等国内外厂商的工业网络设备。其突破的异构协议灵活转换技术统一设计适配帧格式，极大降低了适配工作量，实现多对多灵活转换，具备高可扩展性；所自研的TSN控制器与网络性能可视化分析等成套软件采用模块化开发方式，具备灵活易扩展能力，通过突破性的跨网设备统一配置技术建立产线/设备信息模型，内嵌面向工业多场景的自研先进调度编排与配置部署算法，满足配置差异化信息传输需求。凭借这些关键技术，项目组打破国际标准垄断，牵头制定国际/行业标准3项，参与制定国家标准2项，显著提升了我国在工业互联网技术领域的国际话语权。综上，支持TSN的工业多场景规模化智联解决方案实现了软硬件的自主可控，具备超强的可扩展能力与行业影响力。
效果指标
支持TSN的工业多场景规模化智联解决方案专注B端市场，从专业封闭市场（飞机制造、卫星通信）突破，向自由市场（工业自动化、新能源汽车）下沉，打造通用与定制并行的新一代工业智联系统级解决方案。据《IDC 中国2023》预测，预计2027年全球工业物联网市场规模将达到1.2万亿美元，2022-2027年年复合增长率达到10%，因此，该解决方案具备广阔的市场空间。成果获得了国内外同行的广泛认可，已成功应用上飞、中控、中车、柳钢等航空航天、3C制造、轨道交通、钢铁制造重点行业企业，正在为软件定义卫星、大飞机总装自动化测试等重大装备研制提供关键技术支撑，展现出广阔的市场应用前景和巨大的商业价值。具体来说，所研发的技术和设备在浙江中控隔离栅产线开展了应用示范，并进一步在上飞、中车大连电牵、柳钢集团、三钢集团等企业实现了应用验证。被评价为“有效地对异构数据流进行传输调度，保障了现场实时过程监测能力，具有很好的应用推广价值”，“真正实现整车网络的统一综合承载，同时保证重要信息的时延、抖动、丢包等关键性能”，“能够支撑设备配置及控制指令、机器视觉、激光点云、编码器等异构混合数据的实时交互，满足智能检测产线关键设备持续高速运行的实际需求，具有很好的应用推广价值。”研发成果正应用于上飞公司零号车间构建自动化测试装置，通过构建5G+TSN工业主干网络，满足飞机总装测试现场各类设备与测试终端间端到端确定性通信需求。同时，成果也正在助力解决新一代软件定义卫星平台中星载设备间高可靠互联、高效信息处理难题。该技术未来可拓展到新能源汽车领域，构建下一代高性能、高可靠、低成本的车载网络提供关键技术支撑。