工业互联网 时间敏感网络 可靠性技术要求

工业互联网产业联盟标准AII/010-2021工业互联网时间敏感网络可靠性技术要求IndustrialInternet—Time-sensitiveNetwork—TechnicalRequirementsforReliability工业互联网产业联盟（2021年11月19日发布） T11/AII010—2021I目次前言...................................................................................................................................................................II引 言.............................................................................................................................................................III1范围.................................................................................................................................................................12规范性引用文件.............................................................................................................................................13术语和定义.....................................................................................................................................................13.1时间敏感网络time-sensitivenetwork.................................................................................................13.2可靠性reliability....................................................................................................................................13.3流stream.................................................................................................................................................13.4节点node................................................................................................................................................13.5链路link..................................................................................................................................................14缩略语.............................................................................................................................................................15概述.................................................................................................................................................................26TSN系统可靠性参数.....................................................................................................................................27TSN可靠性技术要求.....................................................................................................................................37.1链路的可靠性要求..................................................................................................................................37.2节点的可靠性要求..................................................................................................................................37.3时钟可靠性要求......................................................................................................................................4参考文献.....................................................................................................................................................5 T11/AII010—2021II前言本标准是工业互联网时间敏感网络系列标准之一：—工业互联网时间敏感网络交换机技术要求—工业互联网时间敏感网络网关设备技术要求—工业互联网时间敏感网络端设备技术要求—工业互联网时间敏感网络交换机测试方法—工业互联网时间敏感网络运维管理技术要求—工业互联网时间敏感网络安全技术要求—工业互联网时间敏感网络可靠性要求—工业互联网时间敏感网络流量模型规范—工业互联网时间敏感网络管理设备技术要求随着技术的发展，还将制定后续的相关标准。本文件由工业互联网产业联盟提出并归口。标准牵头单位：之江实验室标准起草单位和主要起草人：之江实验室：陈页、张建锋、许东阳、李振廷、邹涛、卢东辉新华三技术有限公司：孙芳、涂蝉勇、万晓兰、杨东红、吴晓佳中国信息通信研究院：张恒升、段世惠、朱瑾瑜中国移动通信有限公司研究院：郑师应 T11/AII010—2021III引 言工业互联网场景下，为了对标网络协同制造、精密制造、智能制造等，工厂内外部网络需要更大程度地实现互联互通、需要进一步满足控制信号的高质量传输，也需要支撑海量各类现场数据的上云。时间敏感网络具备大带宽、通用以太协议及精准网络KPI控制的技术优势，可满足工业网络日益数字化、智能化的技术需求。时间敏感网络作为下一代工业网络技术演进方向已经在业内形成共识。目前国内外权威工业设备厂商已经开始研发、生产并销售时间敏感网络相关设备，为了应对后续时间敏感网络解决方案的规模部署，保证时间敏感网络的安全可靠运行，保证承载数据业务流量的安全可靠传输。本文件旨在制定出一套可指导时间敏感网络设备的设计、研发、测试及生产的基础技术规范，为工业互联网时间敏感网络可靠性提出统一规范。 T11/AII010—20211工业互联网时间敏感网络可靠性技术要求1范围本文件规定了工业互联网中时间敏感网络可靠性技术要求，包括数据链路、交换机、网关、端设备、以及时钟的可靠性要求。本文件适用于指导时间敏感网络设备的设计、研发、测试及生产。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T30094-2013工业以太网交换机技术规范GB/T36211.1-2018全分布式工业控制智能测控装置第1部分：通用技术要求YD/T2188-2010以太网线性保护倒换技术要求DL/T1241-2013电力工业以太网交换机技术规范IEEE802.1CB可靠性的帧复制和帧消除（Framereplicationandeliminationforreliability）IEEE802.1AS时间敏感的时间和同步（Timeandsynchronizationfortime-sensitive）IETFRFC3768:2004虚拟路由冗余协议（VirtualRouterRedundancyProtocol）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1时间敏感网络time-sensitivenetwork通过数据传输最大时间来划分的一种实时性网络，是在传统以太网基础上，使用精确的时间同步，通过保障带宽来限制传输延迟，提供高级别服务质量以支持各种工业应用。本文件所指时间敏感网络为应用于工厂内部的时间敏感网络。3.2可靠性reliability系统在一定时间内和一定条件下无故障执行预定功能的能力。一个具有高可靠性的系统，其系统行为应是可控制、可预测的。3.3流stream时间敏感数据从一个源到一个或多个目的，或是从一个发送系统到一个或多个接收系统的单向流。3.4节点node网络中对信息进行发送、转发、接收或存储的设备。3.5链路link网络中两个节点之间的物理通道。4缩略语下列缩略语适用于本文件。 T11/AII010—20212BMCA：最佳主时钟算法（BestMasterClockAlgorithm）CNC：集中网络配置（CentralizedNetworkConfiguration）CUC：集中用户配置（CentralizedUserConfiguration）FRER：可靠性的帧复制和帧消除（FrameReplicationandEliminationforReliability）gPTP：广义精确时间协议（GeneralizedPrecisionTimeProtocol）MTBF：平均无故障工作时间（MeanTimeBetweenFailures）MTTR：平均修复时间（MeanTimeToRepair）TSN：时间敏感网络（Time-SensitiveNetwork）5概述TSN技术在工业互联网的应用主要定位于实现工厂内部控制网络中各生产单元之间、控制网络与信息网络之间的互联互通。TSN的功能架构[1]如图1所示，包含控制管理单元（CNC、CUC），传输单元（网关、桥设备），应用单元（工业应用设备等）三种功能单元。控制管理单元负责用户对网络需求的翻译及网络信息和设备配置的域间