SPE+TSN 融合技术与产业发展报告（2026年）

SPE+TSN融合技术与产业发展报告 （2026年） 工业互联网产业联盟（AII）2026年6月 声明 本报告所载的材料和信息，包括但不限于文本、图片、数据、观点、建议，不构成法律建议，也不应替代律师意见。本报告所有材料或内容的知识产权归工业互联网产业联盟所有（注明是引自其他方的内容除外），并受法律保护。如需转载，需联系本联盟并获得授权许可。未经授权许可，任何人不得将报告的全部或部分内容以发布、转载、汇编、转让、出售等方式使用，不得将报告的全部或部分内容通过网络方式传播，不得在任何公开场合使用报告内相关描述及相关数据图表。违反上述声明者，本联盟将追究其相关法律责任。 工业互联网产业联盟联系电话：010-62305887邮箱：aii@caict.ac.cn 编写说明 随着数智化技术的快速发展，现代工业网络面临着日益增加的需求，尤其是在实时控制、大数据分析和大规模设备接入等新兴应用场景中，这些需求对网络的确定性、可靠性和带宽等提出严峻挑战。传统的工业网络架构，特别是基于现场总线和传统以太网的系统，已无法满足高效、低延迟和高可靠性的数据传输需求。 为应 对 这 些 挑 战， 单 对线以 太 网 （Single PairEthernet，SPE） 和 时 间 敏 感 网 络 （Time-SensitiveNetwork，TSN）逐渐引起业内的广泛关注和应用。SPE通过简化布线、降低成本和高效传输的特性，可解决物联网、车载网络和工业自动化等对通信带宽和物理空间限制问题；TSN则在传统以太网基础上，提供精准时间同步能力，并通过流量调度等技术，为数据传输提供确定性时延、高可靠性和高带宽，满足了对实时性控制和数据传输的严格要求。因此，SPE和TSN的融合技术推动“一网到底”的以太网架构，是当前工业互联网、智能制造、车载通信等领域的重要发展方向。 本报告系统分析了SPE与TSN技术的基本原理、发展现状及其在工业自动化、车载网络、楼宇自动化等领域的融合应用。首先，本报告介绍了SPE与TSN的技术背景及其各自的优势，探讨了这两者如何通过技术融合解决传统网络 架构无法满足的挑战。其次，结合行业应用案例，阐述了SPE+TSN融合技术在各领域的实际应用价值，重点分析了该技术如何推动智能制造和工业互联网的发展，并为各行业的数字化转型提供技术支持。此外，本报告还讨论了当前技术融合面临的挑战，如标准适配、设备互联、生态系统建设等问题，并对未来SPE+TSN技术的发展趋势进行了展望，指出随着标准化进程的推进及技术生态的完善，该技术将在全球范围内的工业通信中占据核心地位。 本报告旨在为相关领域的技术研发、产业链建设及政策制定提供理论依据和实践指导，推动工业通信技术的创新与应用。 牵头编写单位：中国信息通信研究院 参与编写单位（排名不分先后）：深圳三旺通信股份有限公司 紫金山实验室、深圳市汇川技术股份有限公司、华为技术有限公司、长城汽车股份有限公司、北京邮电大学、摩莎科技（上海）有限公司 编写组成员（排名不分先后）： 张恒升、邢可欣、徐龙、阳桂林、贾焱鑫、李庆、严园园、郭恒宇、杨添乐、陈李昊、李广鹏、路燕燕、李腾飞、朱海龙、荆斌等 目录 一、SPE+TSN融合发展背景........................................1二、SPE与TSN技术概述..........................................3（一）SPE技术概述..........................................3（二）TSN技术概述..........................................8三、SPE+TSN融合技术...........................................11（一）SPE+TSN融合技术概述.................................11（二）SPE+TSN融合技术优势.................................12（三）SPE+TSN产业生态发展现状.............................14（四）SPE+TSN融合设计与实现...............................15四、SPE+TSN融合架构应用场景...................................18（一）工业自动化应用......................................18（二）汽车以太网应用......................................23（三）楼宇自动化应用......................................28（四）轨道交通应用........................................30五、技术融合挑战与未来展望....................................32（一）技术融合挑战........................................32（二）未来发展方向与趋势..................................33参考文献......................................................35 一、SPE+TSN融合发展背景 工业网络经历了从现场总线到工业以太网的演进，但随着智能制造、人工智能和工业互联网等新兴技术的兴起，现有的网络架构已无法满足未来的需求。带宽、时延、可靠性、扩展性与运维等方面的挑战，推动产业迫切寻求统一而高效的通信架构，从专用封闭网络向通用开放网络技术发展。 （一）现场通信技术的现状与挑战 工业现场网络技术，尤其是传统的现场总线（如Profibus、Modbus RTU等），曾在特定行业中发挥重要作用。然而，随着智能化和工业互联网的快速发展，传统现场总线的局限性日益凸显，面临以下主要挑战：首先，现有现场通信技术在支持超大规模组网及高带宽要求方面存在瓶颈。 现场智能化对大规模终端（可达十万量级）的高效接入与管理提出需求。然而，现有网络在扩展性和组网复杂度方面受限，维护难度高，难以实现‘即插即用’与简易运维。其次，随着视觉、AI等应用的深入部署，现场网络须同时兼顾千兆级大带宽和微秒级超低时延。此外，复杂的工业现场环境要求网络具备千米级长距离通信能力，并能具备优异的抗干扰和稳定性。在跨越园区与工厂间的IT/OT融合大网中，既要保证广域互通，又要维持现场小范围专网级别的确定性与高可靠性，确保核心生产业务的安全稳定运行。特定场景还要求网络系统能实现通信、供电一体化。例如，在防爆区域，网络必须支持本质安全，保障高可靠的实时通信。此外，考虑到工业终端普遍面临多样环境、长时间稳定运行需求，网络的安全性与可靠性须不低于传统总线或专用小网，具备完善的纵深防护与容错能力。 综上所述，现有现场通信技术难以满足未来需求。面向未来，必须加快关键技术创新，建设具备低成本、高带宽、低时延、超大规模组网、广域互通、高安全、高可靠、高确定性的新一代融合工业现场网络，切实支撑智能制造的深度变革与行业高质量发展。 （二）工业网络技术演进 随着泛工业场景对智能化、数字化需求的不断提升，工业网络架构也在持续从传统现场总线向工业以太网演进。最初，以现场总线技术为代表的传统现 场网络虽具备一定优势，但存在布线复杂、延迟高、协议割裂、带宽有限、互联互通能力不足等问题，难以适应多样化的现场工控场景。 随着以太网技术的引入，工业网络得以实现更高带宽、更低成本、更强互操作性，同时借助IP协议栈，有力支撑信息化与自动化的深度融合。这一背景下，单对线以太网（Single Pair Ethernet，SPE）和时间敏感网络（Time-SensitiveNetwork，TSN）技术作为新兴解决方案应运而生。此外，海量实时数据交互与复杂业务协同对网络性能提出了更为严苛的要求，亟需能够兼顾带宽、低时延和高可靠的融合通信网络架构。这一新型架构将打破底层通信的边界，融合包括SPE和TSN等多种新型网络技术，为工业网络提供高带宽、低时延、高可靠、确定性等网络支撑，为泛工业领域的数智化升级奠定坚实基础。在这一背景下，SPE与TSN的融合结合了两种技术优势。统一的以太网协议体系能够解决多协议割裂和互通性不足的问题，实现“一网到底”，显著降低成本。SPE提供低成本、简化布线和供电一体化的优势，TSN则通过时间同步以及网络连接的确定性与高可靠性，两者结合可以满足智能制造对实时控制、运动控制和边缘计算的严苛要求。它不仅能够解决当前的痛点，还为未来工业通信的标准化与规模化应用奠定了基础。由此，SPE+TSN融合技术的内涵与特性，值得在后续章节中进一步深入探讨。 （三）工业网络市场变化与发展趋势 工业通信技术经历了从现场总线到工业以太网的演进，并且随着市场需求的变化，技术的创新不断推进。从2015年到2025年，工业网络市场经历了显著的变化。工业以太网的市场份额持续增长，从2015年的不到40%上升至2025年预计的76%，成为主流技术。与此同时，现场总线的市场份额从2015年的66%下降至预计的17%，呈现出逐步退场的趋势。2017年，工业以太网超越现场总线并加速增长。无线技术的市场份额保持稳定，预计到2025年将为7%。总体来看，工业以太网将在未来占据主导地位，而传统的现场总线技术将逐步退出。 二、SPE与TSN技术概述 随着工业互联网、智能制造、自动驾驶等领域对通信网络的实时性、可靠性和高带宽的需求日益增长，SPE和TSN已成为实现下一代智能网络架构的重要基础。本章将分别解析这两项技术的核心原理与优势、产业进程，并探讨它们如何提升通信网络的性能，满足高实时性、低延迟和高可靠性等应用场景。 （一）SPE技术概述 1.物理层特性、性能优势 单对线以太网技术基于物理层架构构建，能够承载完整的以太网协议栈，支持多种协议如IP、UDP/TCP、MQTT、Profinet等，并与传统以太网兼容，具备较高的复用性和扩展性。尽管底层物理接口由传统双绞线转变为单对线传输，但在工业互联网应用中，现有协议栈、软件接口和设备通信机制能够无缝迁移。这样大幅降低了协议迁移和系统改造成本，同时提升部署灵活性和系统一致性，促进工业设备轻量化、智能化接入，实现数据透明传输与远程协同管理。 在工业现场应用中，单对线以太网技术的出现标志着以太网通信首次能够直接覆盖至传感器、执行器等设备层，打通了从云端到现场设备的通信链路， 为实现“一网到底”奠定了技术基础。相较于传统现场总线，单对线以太网具有以下优势： 简化布线：仅需一对双绞线即可实现全双工通信，布线轻便、成本低、易维护，特别适用于机器人关节、轨道滑块等空间受限或动态设备场景。 数据线供电（PoDL）：类似PoE技术，SPE在同一对线缆上同时传输数据和电力，支持多等级供电（最高可达数十瓦），满足传感器、I/O模块等低功耗设备需求，减少独立供电布线。 长距离传输：SPE中的10BASE-T1L可支持长达1000米的传输距离，在现场总线（如Profibus、CAN）原有应用范围内，也能实现以太网延伸，适合大型工厂、隧道、楼宇、流程工业等远距离节点布线。 多速率支持：SPE已具备覆盖10Mbps至10Gbps的多速率体系，从长距离低速到短距高速，均能提供灵活选择，满足工业控制、车载通信、高清视频与智能传感等多样化应用需求。 2.SPE技术标准化历程 SPE技术最初源于汽车行业，旨在解决汽车网络中轻量化布线和高效通信的需求。随着工业自动化、智能制造和物联网的发展，SPE逐渐成为现代网络技术的重要组成部分。IEEE 802.3工作组主导了相关标准的制定，推动了SPE的广泛应用。 2015年，IEEE 802.3bw-2015（