2018-03-12

面向OT/IT融合互通的TSN网络测试床

分享:

引言
     工业互联网创新中心(上海)有限公司是中国信通院全资子公司,公司位于建设具有全球影响力科创中心的主体承载区-上海临港,由上海经信委、临港管委会、中国信通院三方战略合作,联合打造国家级工业互联网创新中心和上海工业互联网研发与转化功能型平台载体,以促进工业互联网自身产业链发展,推动传统工业企业转型升级。
公司重点业务领域包括开展工业互联网的互联网络、核心装备智能化、核心软件与平台、安全保障体系等共性技术、标准及平台联合攻关,构建工业互联网领域总体、技术、标准、试验、研发、知识产权等公共创新平台,突破技术产业发展瓶颈,促进产学研用协同创新,加速工业互联网技术、产品及应用创新。创新中心已承担了多项国家和上海市重大项目。


一、关键词

     测试床亮点:TSN技术、性能和兼容性验证;标准硬件的推广验证;有保证的服务质量认证
     创新点:TSN高带宽高精确度;多协议互通性、兼容性验证;TSN跨行业的示范性;


二、测试床项目概述:

1.   概述

     现代生产制造企业的运营往往横跨复杂IT和OT基础设施,通常涵盖成千上万的设备,且这些设备往往通过多种复杂的现场总线连接。然而,IT人员往往不熟悉OT网络或工业控制系统,他们中几乎没人会涉足工厂环境。与之相反,OT员工在以稳定性、安全性和可靠性为重的运营环境工作,他们中很少会引入新技术实现智能制造转型,延缓并阻碍了工业互联网发展势头。
随着TSN的出现,这一问题可以被解决,TSN从网络架构上将IT技术和OT技术融入到一个体系内,最终实现“企业有组织,资源无边界”的目标,激发工业互联网生态圈中的大量应用场景,推动产业的转型升级。

2.   TSN网络测试床目标

     开展TSN测试床是为了打通工业互联网最后“一公里”,实现IT网络和OT网络的“一网到底”,同时吸引更多的国内外生产厂商参与进来,共建工业互联网生态,培育市场。同时推进TSN技术的完善,带动并形成具有TSN功能的诸如交换机、PLC设备和通讯模块以及智能网关等一系列“多网合一”的产品研发,最终达到从主干网络到各个子节点全覆盖,实现TSN设备的“全网通”。此外,在TSN网络环境之上搭建OPC-UA和DDS等分布式通讯协议的融合测试环境,实验并寻找适合工业企业IT和OT网络最佳的解决方案。

三、测试床项目解决方案

     工业互联网创新中心结合工业领域智能工厂规划改造,寻找行业应用场景,进行TSN测试床环境搭建。通过测试床,模拟构建高速主干环网,验证TSN技术特性。

1.   解决方案架构

     TSN技术平台模拟智能工厂内高速主干环网的基础设施。到2018年6月份,将建成由六台TSN网络交换机组成的主干环网和由2套支持TSN网络控制器组成的两轴同步控制系统共同模拟连续生产动作。本平台中存在一个基于TSN的交换机与伺服驱动器通信,并通过一个在连接在TSN网络的“边缘云”主站节点控制该伺服器,同时与所连接的IT系统进行互联互通。整体顶层设计架构如下:

image.png

图1 TSN测试床架构


2.   测试床预期效果

本项目平台将建设一个基于TSN网络的技术验证和互通测试床,其预期效果:
1)形成一个TSN基础测试平台,为企业提供服务, 支持TSN产品的验证和研发;
2)起草基于工业互联网时间敏感网络产业的系列标准;
3)发布一批基于工业互联网时间敏感网络的报告;
4)培育基于工业互联网时间敏感网络的市场。



四、测试床当前情况

1.   测试床当前建设情况

本平台分成三个建设阶段:
2018年6月:通过购买和集成国内外工业网络主流厂商的TSN设备,完成测试床环境搭建,实现TSN网络环境验证;
2018年12月:测试床互通验证能力扩展,通过集成主流的工业以太网设备,验证现有的工业以太网技术与TSN兼容性和互通能力。
2020年6月:测试床应用和评估能力扩展,成立TSN重点测试实验室,形成对支持TSN设备的功能、性能、互通等方面的测试评估能力,为企业提供服务,形成公共测试平台。


2.   测试床合作伙伴组成及各自提供组件描述

目前已形成多个参与者合作分工,共建测试床的局面:
·  上海工业互联网创新中心:测试床整体方案的设计,平台建设和应用推广
·  中国信息通信研究院:标准制定和整体方案指导
·  中国移动通讯研究院:TSN原型系统研究和技术实现支持
·  北京汉普达电气技术有限公司:测试床基础平台集成
·  华为:TSN产品研发,参与技术验证、互通测试和应用推广
·  沈阳自动化研究所:OPC-UA和TSN融合研究和测试床建设



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