时间敏感网络技术及发展趋势

时间敏感网络技术及发展趋势 介绍了时间敏感网络技术的发展背景、标准化研究现状、基本原理、关键技术体系和新发展趋势。介绍了网络协议基础、局域网、以太网及当前主流工业网络技术基础，并在此基础上重点阐述和分析了时间敏感网络的标准进程及协议体系，从时间同步、调度整形、可靠性保障机制、网络管理与配置机制角度深入阐述了时间敏感网络技术的关键基础协议及其主要机制流程，并结合工业无线化需求，介绍了时间敏感网络与5G系统的协同传输关键技术和应用场景，旨在为读者提供有关时间敏感网络技术的系统性参考资料。

本书是面向工业互联网、信息通信及计算机领域的科技工具书，适合高校通信与信息、计算机专业本科生及研究生阅读，也适合相关从业人员阅读。

时间敏感网络技术及发展趋势 介绍了时间敏感网络技术的发展背景、标准化研究现状、基本原理、关键技术体系和新发展趋势。介绍了网络协议基础、局域网、以太网及当前主流工业网络技术基础，并在此基础上重点阐述和分析了时间敏感网络的标准进程及协议体系，从时间同步、调度整形、可靠性保障机制、网络管理与配置机制角度深入阐述了时间敏感网络技术的关键基础协议及其主要机制流程，并结合工业无线化需求，介绍了时间敏感网络与5G系统的协同传输关键技术和应用场景，旨在为读者提供有关时间敏感网络技术的系统性参考资料。

本书是面向工业互联网、信息通信及计算机领域的科技工具书，适合高校通信与信息、计算机专业本科生及研究生阅读，也适合相关从业人员阅读。

孙雷 北京科技大学副教授，硕士生导师，工学博士，中国青年科技工作者协会电子与信息专业委员会委员、中国通信企业协会无线接入专业委员专 家，主要研究方向为5G与工业网络协同、时间敏感网络关键机制、5G与时间敏感网络协同传输关键技术、感知通信控制一体化融合网络关键技术研究。曾任职于中国联通研究院，在网络技术方面具有丰富的产学融合经验。发表SCI/EI论文20余篇，授权专利20余项，主持/承担多项国家重大专项、国家重点研发计划等项目，曾获得过北京是科学技术二等奖1项，曾出版《无线网络架构与演进趋势》、《量子保密通信网络及应用》等专/编著，具有较高的理论水平和丰富的网络技术研究和应用经验。 王健全 北京科技大学教授，博士生导师，国家万人计划创新领军人才，工学博士，主要研究方向为感知通信控制一体化融合网络关键技术研究、工业互联网、工业网络协同。国家重点研发计划项目科学 家，主持/承担过多项国家重大专项项目，发表SCI/EI论文50余篇，授权专利30余项，曾获中国通信学会一等奖、二等奖4次，以第 一完成人获北京市科学技术二等奖1次，出版专著8部，具备较高的理论水平和丰富的网络技术研究和应用经验。 朱瑾瑜 中国信息通信研究院技术与标准研究所高 级工程师，主要研究方向为时间敏感网络、工业互联网。长期专注于时间敏感网络技术的研究、设备测试与应用组网，曾主持/参与了多项国际标准和行业标准的制定，作为技术骨干参与了多项国家及省部级项目，在时间敏感网络、工业互联网方面有丰富的标准化和行业应用经验。 马彰超 北京科技大学副教授，工学博士，中国青年科技工作者协会会员兼电子与信息专业委员会委员，担任国际电信联盟标准化部门 “面向网络的量子信息技术” 焦点组-量子保密通信网络工作组（ITU-T FG-QIT4N WG2）主席，中国通信标准化协会ST7量子信息处理工作组副组长。主要研究领域新一代工业控制网络、量子保密通信、时间同步技术。出版专著《量子保密通信网络及应用》、发表SCI/EI/核心论文20余篇，授权专利20余项，主导编制10余项国际/国家/行业标准，大会主题报告20余次，获2018年北京市科学技术进步二等奖。

第 一章 网络协议基础

1.1　网络协议分层模型

1.1.1　开放系统互连参考那个

1.1.2　实体与服务的定义

1.1.3　局域网参考模型

1.2　以太网技术

1.2.1　概述

1.2.2　以太网帧结构

1.3　虚拟桥接局域网概述

1.3.1　VLAN数据帧结构

1.3.2　VLAN技术机制

第二章　时间敏感网络概述

2.1　工业网络技术基础

　2.1.1 工业现场总线

　2.1.2 工业以太网

2.2　时间敏感网络发展背景

　2.2.1 时间敏感挽留过协议发展历程

　2.2.2 时间敏感网络标准体系

　2.2.3 时间敏感网络产业现状

2.3　时间敏感网络基础知识

　2.3.1 时间敏感网络协议层次

　2.3.2 时间敏感网络数据帧格式

　2.3.3 时间敏感网络技术特征

第三章　时间敏感网络时间同步技术

　3.1 TSN时间同步概述

　3.2 时间同步技术基础

　3.2.1 时间同步基本概念

　3.2.2 网络时间协议

　3.2.3 精准时间协议

　3.3 IEEE 802.1AAS协议机制

　3.3.1 IEEE 802.1AS基本概念

　3.3.2 gPTP时间同步工作原理

　3.3.3 gPTP中的主时钟选择方法

　3.3.4 gPTP的改进与增强

　3.3.5 gPTP与PTP的差异性分析

　3.3.6 IEEE 802.1AS-Rev协议简介

第四章　时间敏感网络调度整形机制

4.1　流控制相关基本概念

4.1.1　流量监管

4.1.2　流量整形

4.1.3　调度策略

4.1.4　TSN网桥设备数据处理流程

4.2　基于信用的整形机制

4.2.1　机制概述

4.2.2　时间敏感流的转发和排队

4.2.3　CBS机制流程

4.2.4　小结

4.3　时间感知整形机制

4.3.1　机制概述

4.3.2　TAS整形器架构

4.3.3　TAS中门控相关参数说明

4.3.4　TAS中的时间保护带

4.3.5　小结

4.4　循环排队转发机制

4.4.1　机制概述

4.4.2　CQF整形器架构

4.4.3　基于CQF的端到端时延分析

4.4.4　CQF整形器参数设置

4.4.5　小结

4.5　异步流量整形机制

4.5.1　机制概述

4.5.2　ATS架构及数据处理流程

4.5.3　ATS调度器

4.5.4　小结

4.6　帧抢占机制

4.6.1　机制概述

4.6.2　支持帧抢占的MAC模型

4.6.3　支持帧抢占的数据分组格式

4.6.4　基于帧抢占的数据传输流程

4.6.5　小结

第五章　时间敏感网络可靠性保障机制

5.1　数据流过滤与监管机制

5.1.1　机制概述

5.1.2　PSFP整体架构

5.1.3　流过滤机制

5.1.4　流门控机制

5.1.5　流计量机制

5.2　路径控制与预留机制

5.2.1　机制概述

5.2.2　生成树协议简介

5.2.3　PCR中的显示树构建

5.2.4　资源预留机制

5.2.5　冗余保护机制

5.3、帧复制与删除机制

5.3.1　机制概述

5.3.2　支持帧复制删除的功能组件

5.3.3　帧复制删除功能的应用示例　23

第六章　时间敏感网络管理与配置机制

6.1、流预留协议

6.1.1　协议概述

6.1.2　多属性注册协议及其应用协议

6.1.3　多流属性注册协议

6.1.4　端到端资源预留过程

6.2、时间敏感网络配置框架与模型

6.2.1　协议概述

6.2.2　完全分布式配置模型

6.2.3　网络集中/用户分布式配置模型

6.2.4　完全集中式配置模型

6.2.5　用户/网络配置信息

6.3、时间敏感网络数据配置模型

6.3.1　协议概述

6.3.2　YANG模型与NETCONF协议

6.3.3　IEEE 802.1Q中的YANG模型

第七章　时间敏感网络与5G协同技术

7.1、5G与TSN协同架构

7.1.1　5G TSN网桥架构

7.1.2　5G TSN网桥关键网元功能

7.2、基于5G-TSN协同架构的数据传输流程

7.2.1　5G空口对跨网传输的影响分析

7.2.2　5G TSN网桥管理

7.2.3　5G与TSN的QoS映射

7.3、5G-TSN协同传输机制分析

7.3.1　5G-TSN协同传输面临的挑战

7.3.2　5G-TSN跨网时间同步机制

7.3.3　支持TSN业务的5G增强机制

7.4　5G-TSN应用场景展

时间敏感网络技术及发展趋势 介绍了时间敏感网络技术的发展背景、标准化研究现状、基本原理、关键技术体系和新发展趋势。介绍了网络协议基础、局域网、以太网及当前主流工业网络技术基础，并在此基础上重点阐述和分析了时间敏感网络的标准进程及协议体系，从时间同步、调度整形、可靠性保障机制、网络管理与配置机制角度深入阐述了时间敏感网络技术的关键基础协议及其主要机制流程，并结合工业无线化需求，介绍了时间敏感网络与5G系统的协同传输关键技术和应用场景，旨在为读者提供有关时间敏感网络技术的系统性参考资料。

本书是面向工业互联网、信息通信及计算机领域的科技工具书，适合高校通信与信息、计算机专业本科生及研究生阅读，也适合相关从业人员阅读。

孙雷 北京科技大学副教授，硕士生导师，工学博士，中国青年科技工作者协会电子与信息专业委员会委员、中国通信企业协会无线接入专业委员专 家，主要研究方向为5G与工业网络协同、时间敏感网络关键机制、5G与时间敏感网络协同传输关键技术、感知通信控制一体化融合网络关键技术研究。曾任职于中国联通研究院，在网络技术方面具有丰富的产学融合经验。发表SCI/EI论文20余篇，授权专利20余项，主持/承担多项国家重大专项、国家重点研发计划等项目，曾获得过北京是科学技术二等奖1项，曾出版《无线网络架构与演进趋势》、《量子保密通信网络及应用》等专/编著，具有较高的理论水平和丰富的网络技术研究和应用经验。 王健全 北京科技大学教授，博士生导师，国家万人计划创新领军人才，工学博士，主要研究方向为感知通信控制一体化融合网络关键技术研究、工业互联网、工业网络协同。国家重点研发计划项目科学 家，主持/承担过多项国家重大专项项目，发表SCI/EI论文50余篇，授权专利30余项，曾获中国通信学会一等奖、二等奖4次，以第 一完成人获北京市科学技术二等奖1次，出版专著8部，具备较高的理论水平和丰富的网络技术研究和应用经验。 朱瑾瑜 中国信息通信研究院技术与标准研究所高 级工程师，主要研究方向为时间敏感网络、工业互联网。长期专注于时间敏感网络技术的研究、设备测试与应用组网，曾主持/参与了多项国际标准和行业标准的制定，作为技术骨干参与了多项国家及省部级项目，在时间敏感网络、工业互联网方面有丰富的标准化和行业应用经验。 马彰超 北京科技大学副教授，工学博士，中国青年科技工作者协会会员兼电子与信息专业委员会委员，担任国际电信联盟标准化部门 “面向网络的量子信息技术” 焦点组-量子保密通信网络工作组（ITU-T FG-QIT4N WG2）主席，中国通信标准化协会ST7量子信息处理工作组副组长。主要研究领域新一代工业控制网络、量子保密通信、时间同步技术。出版专著《量子保密通信网络及应用》、发表SCI/EI/核心论文20余篇，授权专利20余项，主导编制10余项国际/国家/行业标准，大会主题报告20余次，获2018年北京市科学技术进步二等奖。