面向工业互联网的确定性网络协同技术白皮书（2024年）

根据所提供的文字内容，报告主要围绕工业互联网的确定性网络协同技术展开，针对这一主题进行了全面的探讨和分析。以下是基于所提供的内容所做的重要总结：

确定性网络的标准化发展现状

• IEEE时间敏感网络（TSN）：IEEE首先推动了确定性网络的研究，通过“音视频桥接（AVB）”工作组扩展至更广泛的工业、车载及前传应用场景。TSN旨在提供低时延、高可靠性的网络服务。

• IETF确定性网络（DetNet）：IETF随后建立了“确定性网络（DetNet）”工作组，沿用了TSN的技术体系，专注于基于IP等网络层的确定性问题。DetNet提供了从确定性终端到确定性网络的连接参考点（DetNet UNI），并支持多种能力接口，如时钟同步、资源预留信息提供等。

• 3GPP与TSN：国际3GPP标准组织自R16阶段起引入TSN机制，支持5G网络的确定性服务保障。通过R16-R18阶段的持续发展，3GPP标准逐步完善了TSN与5G网络的集成，包括时间同步、确定性服务保障、跨域确定性协同等方面。

• 中国通信标准化协会（CCSA）：CCSA各标准技术工作委员会和特设任务组自2018年起，开始制定面向运营商网络、下一代移动无线网络、工业互联网的确定性网络行业标准，涵盖总体架构、控制面技术、设备技术、业务分类分级需求等多个方面。

面临的问题与挑战

• 单域网络时延：确保单域网络内的时延控制，重点在于优化节点内处理、排队、发送和重传等过程，减少设备缓存成本和传输等待导致的时延。

• 端到端跨域网络时延协同：在需要跨多个网络域、涉及多个运营商的场景下，确保端到端的确定性网络协同面临挑战，现有技术主要聚焦于单跳时延优化，缺乏充分考虑端到端时延的协同机制。

解决方案与架构

• 端到端确定性网络协同框架：提出了一种包括横向跨网络域和纵向跨功能平面协同的架构，旨在解决单域与跨域网络的时延问题。

• 具体协同技术：包括现场网与车间网协同、工厂内网与工厂外网协同、移动网与承载网协同等，以及增强确定性网络协同技术，如基于特定场景的调度规划、数据包处理调度等。

发展建议

• 场景和技术分类分级：建议对不同应用场景下的确定性需求进行分类分级，以匹配相应的网络确定性能力。

• 应用确定性需求与网络确定性能力映射：建立应用层与网络层的对应关系，明确如何通过网络技术满足不同应用的确定性需求。

• 网络与计算确定性技术协同：强调网络层与计算层的协同，以提高整体系统的确定性水平。

结论

综上所述，确定性网络的标准化工作已取得显著进展，但面对工业互联网等复杂场景下的时延和协同挑战，仍需进一步研究和发展。未来的发展重点包括细化场景和技术分类、优化网络与计算层的协同机制，以及持续完善标准体系，以满足工业互联网等新兴领域的确定性网络需求。