1、 版权声明版权声明 本白皮书版权属于网络通信与安全紫金山实验室及其合作单位所有并受法律保护，任何个人或是组织在转载、摘编或以其他方式引用本白皮书中的文字、数据、图片或者观点时，应注明“来源：来源：网络网络通信与安全紫金山实验室通信与安全紫金山实验室等等”。否则将违反中国有关知识产权的相关法律和法规，对此网络通信与安全紫金山实验室有权追究侵权者的相关法律责任。编写说明编写说明 主要主要编写单位：编写单位：（排序不分先后）网络通信与安全紫金山实验室，北京邮电大学，华中科技大学，中兴通讯股份有限公司，新华三技术有限公司，北京哈希安全科技有限公司，锐捷网络股份有限公司，枣庄矿业（集团）有限责任公司，国

2、网新疆电力有限公司信息通信公司，中国信息通信研究院，昆高新芯微电子（江苏）有限公司，广州芯德通信科技股份有限公司，四川灵通电讯有限公司，浪潮思科网络科技有限公司。参与单位参与单位：（排序不分先后）东南大学，南京未来网络产业创新有限公司，江苏省未来网络创新研究院。主要主要编写编写人员人员：（排序不分先后）汪硕，吴斌伟，谭炜骞，王佳森，周雷，郭道荣，程作品，孔磊，闻广亮，刘峰，李修哲，朱仕银，王玮，刘新民，尤学军，许方敏，莫益军，刘爱华，宋园园，叶祖新，黄剑清，高磊，赵刚，赵俊峰，王珍珍，刘端，何峰，赵全鑫，曹影。I 前 言 随着互联网与实体经济深度融合，全球互联网已由消费型向生产型转变，“尽力而

3、为”的传统网络架构难以支撑未来业务对差异化服务、确定性、低时延的需求。为适应未来全球网络变革的新趋势，解决互联网当前所面临的核心技术问题，满足未来业务（如工业互联网、远程手术等）对网络时延、抖动、丢包等服务质量的需求，确定性网络技术受到了学术界和产业界的广泛关注。通过近几年的理论研究和实践探索，确定性网络技术研究逐渐成熟，形成了以 FlexE、TSN、DetNet、DetWiFi、5GDN 为核心的技术体系。一些典型应用场景也逐渐被筛选出来，并部署了相关示范案例，如智慧工厂、智能电网、远程工控等。相关实践经验表明，确定性网络技术可以在多种业务场景下，满足包括高精度确定性网络通信、设备广泛且灵活

4、高效互联、面向 AI/大视频高通量海量通信等在内的未来网络业务需求。预计在不远的将来，确定性网络技术将在先进制造、能源交通、医疗服务等领域展现出巨大生命力和创造力，助力“数字中国”战略建设，实现“制造强国”等国家战略。本白皮书分为七个部分。第一部分着重阐述确定性网络概念和基本特征，梳理技术发展现状及趋势，厘清确定性网络适用范围，明确确定性网络技术的目标与愿景。第二部分聚焦确定性网络体系架构，跟踪确定性网络技术标准化进展，并提出确定性网络分阶段演进路线。第三部分聚焦确定性网络产业动态，介绍相关产业链、产业动态、生 II 态建设等内容。第四部分详细介绍确定性网络的典型应用场景及对应需求，重点关注工

5、业互联网、电力确定性网络、智能网络汽车、元宇宙、移动通信网络等的场景需求。第五部分和第六部分枚举了确定性网络的相关产品和应用案例。第七部分进行总结及展望。希望本白皮书能作为当前阶段确定性网络技术领域发展的认知总结，为政府、企业、科研机构、投资者等利益相关方提供引导和参考，共同推动确定性网络技术的发展。III 目 录 前 言.I 目 录.III 一、确定性网络概述.1 1.1 确定性网络的概念和特征.1 1.2 确定性网络的适用范围.1 1.3 确定性网络的目标.4 1.4 确定性网络的分级分类指标.5 二、确定性网络技术的现状与演进.10 2.1 技术体系.10 2.2 标准化现状.15 2.

6、3 演进路线.24 三、确定性网络产业动态.26 3.1 确定性网络产业链现状与发展.26 3.2 应用场景产业动态.29 四、应用场景及需求.43 4.1 工业互联网场景.43 4.2 电力确定性网络场景.51 4.3 智能网联汽车（车联网）.67 4.4 元宇宙场景.70 4.5 移动通信网络确定性技术场景.71 IV 五、确定性网络产品.75 5.1 FlexE 产品.75 5.2 SPN 产品.78 5.3 TSN 产品.79 5.4 DetNet 产品.83 5.5 DetWiFi 产品.84 六、确定性网络案例.87 6.1 智能变电站应用案例.87 6.2 物流中心运营案例.89

7、 6.3 紫光恒越 5G 确定性智慧园区案例.91 6.4 DetNet 广域网超低抖动远距离通信.94 6.5 校园网全光网改造.98 6.6 SPN 在电力配网自动化的应用案例.100 6.7 SPN 在地铁传输网中的应用案例.102 6.8 陕西某煤矿的 SPN 骨干环网应用案例.104 七、总结及展望.107 7.1 总结.107 7.2 展望及建议.107 附录 A：术语与缩略语.109 参考文献.111 1 一、一、确定性网络概述确定性网络概述 1.1 确定性网络的概念和特征确定性网络的概念和特征 面对激增的网络应用，如高清实时视频流与工业机器控制等，传统以太网采用“尽力而为”的数

8、据转发方式。网络中会存在大量的微突发现象，进而导致不确定的数据分组时延或网络拥塞等问题，无法实现对传送时延和抖动的准确控制。许多新兴业务，例如无人驾驶、远程医疗、VR 游戏等，对端到端的时延及抖动有着严格的要求。面对上述需求，需要建立一种可以提供“准时、准确”数据传输服务质量的新一代网络。确定性网络技术可以在传统以太网物理介质的基础上，为多种业务提供端到端确定性服务保障，具备确定带宽、确定时延、确定抖动、确定丢包率等特点，是一种能够提供确定性服务质量的新一代网络技术。通过近几年的理论研究和实践探索，确定性网络技术框架逐渐成熟，形成了以 FlexE、TSN、DetNet、DetWiFi、5GDN

9、 为核心的技术体系，适应不同的应用场景。1.2 确定性网络的适用范围确定性网络的适用范围 确定性网络适用于对网络有高可靠、低延时、高可用需求的业务场景，例如对时延和可靠性有极高指标要求的工业、物联网应用。其应用场景包括但不限于：工业应用和控制、交通安全和控制、远程制 2 造、远程培训、远程手术、无人驾驶、安防行业等。目前，以 FlexE、MTN、TSN、DetNet 为代表的确定性网络技术，其典型应用场景简述如下：灵活以太网（灵活以太网（Flexible Ethernet，FlexE）作为一种物理层确定性技术，在以太网技术的基础上实现了业务速率和物理通道速率的解耦，提升了业务传输的灵活性，其主

10、要的适用范围为新型承载网。城域传输网（城域传输网（Metro Transport Network，MTN）是新一代 5G 回传技术标准，与 SDH、OTN 并列作为 ITU-T 确立的新一代传送网技术体系。其主要适用范围也是承载网，负责连接数量庞大的基站，将广大用户的各类业务数据流从负责接入的无线网回传至核心网。时间敏感网络（时间敏感网络（Time-Sensitive Networking,TSN）技术定义了以太网数据传输的时间敏感机制，为标准以太网增加了确定性和可靠性，可以确保数据实时、准确和可靠地传输。TSN 技术的适用范围主要为局域网和接入网，例如工业现场网络、车载网络和移动前传网络等。

11、DetNet 技术技术可以为三层数据提供确定的低时延、低抖动、低丢包率和高可靠性保障，可实现长距离确定性传输，适用于广域网应用场景。上述确定性技术侧重于对不同协议层传输能力的加强与优化。DetWiFi、5GDN则侧重于通过融合多天线、网络切片等技术，对WiFi、5G 整体系统传输能力的进一步增强，实现低时延、高可靠的无线接入和传输。上述核心技术可以与多种新型网络技术结合，适配更多的应用场 3 景，具体如下：与虚拟化技术与虚拟化技术/网络切片结合：网络切片结合：面向异构融合的多种应用场景，确定性网络可以借助虚拟化技术，结合网络切片技术动态实现自己的“微服务”，即细分确定性网络的功能，从而按照不同

12、的应用场景，在同一张物理网络上划分为多个互相独立的逻辑网络，不仅能够与底层的 FlexE 等硬切片技术相配合，分离不同业务之间的传输，保证在某个切片中的流量发生异常或突发等状况下还能够不影响到关键数据流的性能，而且非常有利于割接与后续升级，以实现不同客户对确定性传输能力的差异化需求，例如将工控网络中的实时交互业务与普通响应业务隔离在不同的切片中并赋予足够的带宽。与云计算与云计算/边缘计算结合：边缘计算结合：随着人工智能技术的兴起，曾经由云数据中心完成的计算任务正逐步迁移到网络边缘设备中，即边缘计算网络。边缘计算网络缩短了计算与用户终端之间的物理距离，可以较好地实现应用低时延的 QoS 指标。然

13、而，目前的边缘计算网络仍无法解决传输过程中微突发带来的时延、抖动无上界问题。结合确定性网络技术后，不仅可以严格保证数据流有界低延迟的可靠传输，更好地服务于需要极致性能指标（如超低端到端响应时延）的行业场景；还可以凭借确定性网络差异化、定制化服务质量保障能力，实现各节点不同功能的灵活部署，为不同终端、不同业务（计算任务、其它任务等）提供不同优先级的差异化服务能力。与算力网络结合：与算力网络结合：确定性网络很大程度上将受到云、边、端上算力流动性与实际效能的影响：在未来，确定性网络将面临万物互联中 4 海量的数据处理、存储等需求，需要大量的算力。然而，如何感知算力且灵活调度算力，并进行云、边、端三侧

14、的迅速连接，将是一项严峻的挑战。同样，为了建设高质量的算力网络，必须由确定性网络提供底层可靠的数据传输，保证算力网络能够实时地将处理任务分配到对应的计算节点，并即时地返回对应结果，进一步提升服务能力。1.3 确定性网络的目标确定性网络的目标 在过去的 30-40 年里，相对于其它数字网络技术，基于尽力转发的分组承载网在传输能力、成本等方面有显著优势。然而，随着生产与网络的进一步融合，大量时间敏感类业务开始涌现，传统的尽力转发网络无法满足这些业务在带宽、时延、抖动方面的要求。一些传统的工业总线协议，如 MODBUS-TCP、MODBUSRTU、ETHERCAT、ETHERNET/IP、PROFI

15、NET、OPC UA 以及 MQTT，虽然也能实现一定程度的确定性传输，但存在协议互通性差，应用场景范围有限等问题。另外，一些协议依赖的物理传输介质成本昂贵，阻碍其进一步的大规模推广。因此，学术界和产业界开始关注确定性网络技术。确定性网络的目标包括：具有较低的部署成本，具有较低的部署成本，严格定时和可靠性需求的应用所使用的专用现场总线能够被基于分组以太网的确定性网络协议替代。同时，这些具有严格定时和可靠性需求的应用可以和普通的分组网络应用（如网页浏览、视/音频流）使用同一个物理网络共网传输。5 具有较高的传输通量具有较高的传输通量，利用低成本、高效率的分组以太网，通过时分复用、统计复用叠加的方

16、式，在复杂链路、海量链接、异构拓扑场景下，提供高可靠、大带宽、零丢包、低时延、有界抖动的端到端确定性服务质量保障。具有超高的可靠性具有超高的可靠性，针对特定介质，丢包率的要求超出传统范围在以太网上为 10-9 到 10-12 或更低，在无线传感器网络中为 10-5 数量级。具有超高的安全性，具有超高的安全性，强大的防御措施，强大的防御措施，防止数据平面和控制平面中的主机、路由器或网桥出现异常，并确保无论网络压力如何，均能保证资源内的关键流量不会受到其他流量的影响。通过系统的解决方案保障应用不受局部网络异常影响。1.4 确定性网络的分级分类指标确定性网络的分级分类指标 1.4.1 确定性确定性网

17、络技术网络技术指标体系指标体系 确定性网络技术指标体系应包括关键特性指标和核心能力指标两大类。其中，关键特性指标主要体现了外在的网络特性，如时延、抖动、带宽、丢包等；核心能力指标主要指为支撑上述关键特性指标（时延、抖动等），确定性网络技术需具备的技术能力。6 图 1-1 确定性承载分类 SLA 指标（1）关键特性指标 关键性能指标主要包括一些可定量的网络性能类指标，具体包括：承诺带宽：网络可承诺的带宽转发能力，包括承诺保证带宽（CIR）和容许保证带宽（PIR）。确定性带宽与网络的通道或接口类型相关，在不同的网络层次存在带宽聚合和汇聚的场景，以提升网络的利用率。吞吐量是衡量网络确定性带宽最直接的

18、验证方式。确定性时延：网络可保证的确定性时延的上界，部分确定性业务要求低时延、低抖动。网络时延主要由节点内处理时延、发送时延（接口时延）、光纤链路传播时延等组成。确定性抖动：网络可保证的确定性的时延上界和下界，部分确定性业务要求低时延、低抖动。节点的处理时延（包括排队时延）是造成抖动的主要因素，通过增加抖动缓冲可降低可监测指标资源管控类承诺带宽关键特性指标确定性时延确定性抖动确定性丢包率时频同步特性可测量指标可管控指标可分析预测指标隔离度安全可靠类可靠性软切片硬切片网络层保护/恢复业务层保护/恢复核心能力指标确定性承载的内涵与关键特性驱动业务/服务指标维度技术能力维度 7 抖动的影响，但会相应

19、增加网络时延。确定性丢包率：网络可保证的确定性业务转发丢包率。造成网络丢包的因素主要包括网络传输过程中丢包和网络拥塞时设备主动丢包两种情况，丢包是引起确定性业务网络服务质量下降的重要原因。时频同步特性：网络对高精度时间同步和定位服务的支撑能力。（2）核心能力指标安全可靠类 安全可靠类指标定量/定性描述确定性承载网络的安全隔离能力和可靠性能力，包括：隔离度：体现网络支持的隔离/切片能力，包括采用 VPN、QoS队列等机制的软隔离切片和采用 TDM 通道等隔离的硬隔离切片。可靠性：体现网络支持的保护/恢复能力，包括网络层的保护/恢复机制、业务层的保护/恢复机制。（3）核心能力指标资源管控类 核心能

20、力资源管控类指标体现了确定性承载网络支撑便捷运维和智能运维的能力，包括：可监测指标：体现业务、隧道、通道路径和拓扑资源可视的能力。可测量指标：体现带外 OAM、带内 OAM 的丢包/时延/流量性能指标测量的能力。8 可管控指标：体现基于 SLA 指标上限的路径计算、优化和资源预留的能力。可分析预测指标：体现基于人工智能/机器学习+数字孪生的性能、资源数据的分析、推断预测能力。1.4.2 关键特性指标分级定义关键特性指标分级定义 根据确定性业务分类分级需求，需要定义确定性分级服务模型，根据时延和抖动指标，对网络中确定性业务的服务质量（Quality of Service，QoS）进行分级，明确确

21、定性服务等级中每个等级对应的服务级别协议（Service Level Agreement，SLA）指标。将确定性业务映射到确定性服务等级，在报文头中封装确定性分级 QoS 信息，包括流标识或分级标记，需求分类和 SLA 指标参数等，确定性网络按照业务的确定性服务等级保障不同业务的确定性转发，满足确定性业务多样化需求。从确定性业务需求的角度，可将网络中确定性 QoS 分成 5 种类型或级别：(1)Level-1：带宽保证类，指标要求包括基本带宽保障及一定的丢包容忍度，时延上限无要求，时延抖动无要求，典型业务包括下载类，如 FTP 等；(2)Level-2：抖动保证类，指标要求包括，抖动50ms，

22、时延300ms，典型业务包括同步语音类，如语音电话等；(3)Level-3：时延保证类，指标要求包括，时延50ms，抖 9 动50ms，典型业务包括实时通信类，如视频、生产监控、通信等；(4)Level-4：低时延，低抖动保证类，指标要求包括，时延20ms，抖动5ms，典型业务包括视频交互类，如 AR/VR，全息通信，云视频，云游戏等；(5)Level-5：超低时延，超低抖动保证类，指标要求包括，时延10ms，抖动800Mbps 下行带宽下行带宽 20Mbps 100Mbps-1Gbps 1-4Gbps 4Gbps 端到端时延端到端时延 40ms 30ms 13ms 8ms 中心云中心云 应用

23、服务器、云渲染服务器 应用服务器、云渲染服务器 应用服务器、云渲染服务器 应用服务器、云渲染服务器 边缘云边缘云 MEC 边缘渲染、边缘服务 MEC 边缘渲染、边缘服务 MEC 边缘渲染、边缘服务 其他其他 网络切片、5G QoS、自动化运维、主动拥塞控制 网络切片、5G QoS、云网协同、智能运维、应用为中心的拥塞控制 4.5 移动通信网络确定性技术场景移动通信网络确定性技术场景 4.5.1 5G 确定性承载架构确定性承载架构 为了满足 5G+垂直行业的各类确定性业务的通信需求，5G 网络需提供端到端的确定性能力。5G 端到端确定性网络包括确定性的核心网、确定性的无线网和确定性的承载网络。7

24、2 图 4-8 5G 承载网结构示意图 按照承载 5G 网络接口类型的不同，5G 确定性承载网络包括前传网络和回传网络两部分（见图 4-8）。其中，前传网络主要完成基站的 AAU（有源天线单元）到 BBU（基带处理单元）间的数据传输和接口连接功能；回传网络主要完成基站 BBU 到 5G 核心网设备间的数据传输和接口连接功能，包括了基站到核心网 UPF 间的用户面接口（N3）和基站到核心网间的控制面接口（N2）。4.5.2 前传网络前传网络 场景描述：场景描述：根据光缆、机房和设备资源情况的不同，前传网络的部署存在多种方案。目前，国内 5G 前传网络技术方案包括光纤直连、无源 WDM、半有源 W

25、DM 等。考虑到基站密度的增加和潜在的多频点组网方案，光纤直驱需要消耗大量光纤，某些光纤资源紧张的地区难以满足光纤需求，需要设备承载方案作为补充。时间敏感网络（TSN）作为新一代以太网技术，实现数据的有界低时延传输。鉴于以太网的前传网络用户数据具有时间敏感性，目前，IEEE 已开展了将 TSN 技术引入前传网络的相关研究。前传网络场景前传网络场景确定性确定性网络需求分析：网络需求分析：基于以太网的 TSN 前传网城域接入5GC核心网BBU(CU+DU)AAUUPF/MEC前传回传城域汇聚城域核心回传UPF/MECN2/N3eX2 73 络由 DU、RU 和之间的交换机组网形成。为了保证用户面数

26、据在天线空口精准发送和接收，需要满足 3GPP 定义的空口时间同步要求。在处理时延方面，简单组网的情况（DU 和 RU 直连或通过 HUB 相连），DU 和 RU 上的前传功能部分可以预先或动态地算出用户面数据需要提前发送和接收的时间量。这个时间量的计算不仅包含了 DU和 RU 自身内部的处理时延，还包括 DU 和 RU 间的传输时延。传输网络中包含 TSN 交换机组网时，所有经过交换机处理及缓存的时间都要计算在内。如果前传网络融合 TSN 技术，交换机需要支持 TSN 协议，DU和 RU 的前传网口部分也需要支持 TSN 协议，并完成 CPRI/eCPRI 接口协议连接和数据转发。融合了 T

27、SN 技术的前传网络如图 4-9 所示，其中 eREC 表示 DU，eRE 表示 RU。图 4-9 基于 TSN 交换机的前传传输网络组网示意图 4.5.3 回传网络回传网络 场景描述：场景描述：回传网络主要完成基站 BBU 到 5G 核心网设备间的数据传输和接口连接功能，包括了基站到核心网 UPF 间的用户面接TSN前传网络TSN交换机TSN交换机TSN交换机eRECeRECeREeRETSN交换机 74 口（N3）和基站到核心网间的控制面接口（N2）。5G 回传网络除了面临 4G 回传网络需要应对的问题：容量、可用性、部署成本，还需要面临两个额外的挑战：超低时延传输以及高密度接入。由于 5

28、G 网络中密集的小蜂窝部署设计以及蜂窝的大流量传输需求，回传网络需要支持核心网数百千兆的流量。回传网络需求分析：回传网络需求分析：1)传输容量方面，5G 网络对比 4G 网络，面临近1000倍的容量密度需求。回传网络链路容量需要达到数十Gbps。2)可用性方面，如果使用光纤系统建设回传网络，当传输路径发生中断，需要在50ms 内自动切换到保护路径；在无线回传场景中，也需要克服多径传播和恶劣天气条件的影响，保证可用性。3)部署开销方面，5G 网络使用密集的小型蜂窝网络来实现大容量传输，因此在无线频谱方面的开销成本将会急剧增大。因此需要设计特定应用的流量工程模型，减小开销。4)超低时延传输，5G

29、网络的主要需求之一是往返时延约为 1ms，一些 5G 用例与服务，如实时监控、自动驾驶、触觉互联网等对超低时延有严格的要求。5)超密集组网，5G 使用更高的 RAN 频率，小区站点覆盖范围变小，使用密集部署是 5G 网络支持 1000 倍以上传输容量的唯一有效方法。超密集组网对小区站点的同步提出了前所未有的挑战，精度要求达到 1.5us 至约 0.5us。75 五五、确定性网络产品确定性网络产品 5.1 FlexE 产品产品 1、H3C CR16010H-F/CR16018-F 系列核心路由器系列核心路由器 H3C 自主研发 CR16010H-F 和 CR16018-F 系列核心路由器，支持灵

30、活以太网协议 FlexE。设备采用先进的正交 CLOS 架构，实现控制面与转发面分离；支持高密度 10GE、40GE、100GE 接口、1588v2、同步以太网以及 Flex-E 灵活以太接口，单槽位性能灵活扩展，实现业务自动分发，网络灵活调度，业务多维保障，网络智能运维等功能，已在园区间互联、运营商城域网等场景中得到广泛应用。CR16000-F 产品可通过多种类型的子卡配合相应的线卡板，提供多种 FlexE 灵活以太接口，每个线卡板可支持配置 2 个灵活以太子卡。目前，该板卡已支持 4 种灵活以太子卡，分别对应 100G 接口的灵活以太 FlexE 和 50G 接口的 FlexE。图 5-1

31、 左为 CR16010H-F，右为 CR16018-F 76 2、中兴、中兴 ZXCTN 9000 系列系列核心路由器核心路由器 中兴通讯自主研发 ZXCTN 9000 系列核心路由器，包括-18EA/-18E/-8EA/-8E/-5E/-3EA/-3E 等产品型号，单槽位最大支持 4T 的接入能力，适应客户不同网络规模和业务需求。设备采用业界最先进的分布式大容量无阻塞交换架构，融合分组与传送技术的优势，具备丰富的业务功能，支持 SDN 与 5G 承载，可提供电信级的可靠性，满足MBH、Metro-E、FMC 等多场景的承载需求，并致力于为客户降低网络建设和运维成本。ZXCTN 9000-E

32、系列支持标准以太网/灵活以太网 FlexE 接口能力，包括基于 FlexE 的子速率（Sub-rate）、通道化（Channelization）和绑定（Bonding）功能，将传统 QoS 的 8 种业务扩展到 160 种以上业务服务能力，提供 SDH 级的承载质量。支持 Inband-OAM 实现随流的逐业务、优先级流量精细测量，实现网络高精度感知，为用户精准服务提供保障可实现超低时延转发，时延由 ms 级降到 10us 级。面向 5G 2B、政企专网等场景，保证精品业务 0 丢包、0 抖动、6 个 9 高可靠，实现用户业务确定性转发。同时，其接口模式可配置，具备静态和动态时隙配置模式（Ca

33、lendar Mode），接口速率完全覆盖 25GE-400G 等高速接口，支持“即插即用”功能，大大降低建网成本。统一的管控平台 ZENIC ONE 具备一键式业务创建功能，业务开通时间缩短到分钟级。可提供业务割接、网络扩容、巡检等一系列自动化工具，方便运维，满足 5G 时代高带宽需求。77 图 5-2 ZXCTN 9000-E 系列 3、华为、华为 NetEngine 8000 系列路由器系列路由器 NetEngine 8000系列路由器是华为推出的面向云时代的全业务智能路由器平台。NetEngine 8000 F8 支持转控分离、独立交换，整机2Tbps转 发 能 力，未 来 可 平 滑

34、 演 进 到6.4Tbps；支 持24*100GE/240*10GE/320*GE 等，端口密度为业界同款的 2 倍，提供电信级可靠性，性价比较高。华为 NetEngine 8000 系列路由器支持 10GE/50GE/100GE FlexE，拥有 M 级颗粒度的同时，还能提供 10K 级数量的网络切片，在面向对业务可靠性要求极高的能源、交通等生产网场景，能够提供更好的差异化体验保障。基于 NetEngine 8000 全系列智能路由器，华为CloudWAN 3.0 云广域网络解决方案全新升级，以一键开通、一网承载以及一体化运维三大能力，帮助金融、能源、交通和 ISP 等客户打造以体验为中心的

35、广域网络。78 图 5-3 华为 NetEngine 8000 系列路由器 5.2 SPN 产品产品 1、中兴中兴通信通信 ZXCTN 61 系列和系列和 67 系列系列设备设备 基于中兴通讯自研芯片打造的 ZXCTN 61 系列和 67 系列产品定位于承载网络接入层，支持 SPN 相关技术，融合了 FlexE/SDN/SR/网络切片/高精度时钟等一系列创新技术，满足 eMBB、URLLC、mMTC等 5G 场景对网络高效承载的需求，助力运营商、政企客户家庭以全新姿态迎接 5G 到来。ZXCTN 61 系列和 67 系列产品以分组为内核，支持 100GE、50GE、25GE、10GE、GE、F

36、E 等接口，满足 3G/4G/5G 不同组网需求，支持前传、中传、回传等场景统一承载。支持三种接口模式：标准以太网、灵活以太网 FlexE 和切片以太网 MTN，端口模式可灵活配置。支持的 MTN 交叉容量从 100G 级别到 T 级别，具备 5G 颗粒的端到端确定性转发能力，支持硬件实现 MTN OAM 引擎和保护倒换功能，实现 50ms 以内的保护倒换时间要求。最新 SPN 2.0 产品已进一步支持 79 10M 小颗粒硬隔离确定性通道转发能力。图 5-4 ZXCTN 61 系列和 67 系列 5.3 TSN 产品产品 1、昆高新芯昆高新芯 KG6524 交换芯片交换芯片 KG6524 交

37、换芯片由昆高新芯研发生产，是昆高新芯 KG6XXX系列芯片一员，是一款支持时间敏感网络（TSN）功能的工业级交换机芯片，它支持24*1G+4*10G的接口（6*QSGMI和4*10G SFI/XFI），最大交换容量达 128GB，同时支持 KR SERDES，支持多芯片级联。内置 RISC-V CPU，并支持多种外部 CPU 接口。支持 AVB/TSN 全协议栈，并支持无缝冗余（HSR）和并行冗余协议（PRP），具有高可靠性、确定的超低时延和抖动等高性能的特点。芯片支持时钟同步精度小于 50ns，时延抖动小于 1us，最小门控窗口可达 5us 等，可满足100KHz 的数据采样传输或控制需求。

38、可广泛用于工业控制、能源、交通、车载等领域。芯片的具体功能如下：80 表 5-1 KG6524 交换芯片功能 典型交换机功能典型交换机功能 支持支持 AVB/TSN 功能功能 支持常规二层交换转发、三层路由（IPV4/IPV6）功能,支持 802.1Q、802.1Q-in-Q 及 L2/L3 组播功能。基于端口/协议/MAC/IP/Flow 的 VLAN 划分 支持基于端口/COS/DSCP/IP/MAC/Flow 的优先级映射 支持基于端口/VLAN/Flow 的 Srtcm/Trtcm Polcing 及统计；支持 STP/RSTP/MSTP、链路聚合、端口/流/VLAN镜像、ACL、sF

39、low、NAT、ECMP 等；支持端口隔离、MAC/IP 绑定、802.1x 认证/802.1ae MacSec 功能、未知单播/组播/广播风暴抑制、DOS 等病毒抵御和防止等；支持 IEEE1588V2/IEEE802.1AS 高精度时间同步 支持 IEEE802.1Qav 时间敏感流的转发和排队（CBS）支持 IEEE802.1Qbv 流量增强调度（TAS）支持 IEEE802.1Qci 时间敏感流过滤、整形 支持 IEEE802.1Qbu/IEEE802.3br 报文抢占 支持 IEEE802.1Qcr 异步流控制（ATS）支持 IEEE802.1CB（FRER）帧复制与消除冗余保护 支

40、持 IEC 62439-3 HSR/PRP 功能 图 5-5 昆高新芯 KG6524 TSN 交换芯片实物图 2、新华三新华三 IE4320 系列系列产品产品 新华三技术有限公司于2021年发布了两款TSN时间敏感网络工业交换机 IE4320 系列，该系列 TSN 时间敏感网络交换机满足工业IP40 防护等级，支持标准以太网接口、支持 RS232 标准串口，具备完善的 IPv4/IPv6 双栈、静态路由转发、QoS、安全、及 TSN 协议（IEEE802.1as，IEEE 802.1Qbv，IEEE 802.1Qcc）等功能，提供集二层，三层转发等功能为一体的支持时间敏感网络技术的工业交换机。

41、实现了工业设备的融合接入、融合互联、及融合管理等功能，促进 OT网络和 IT 网络的高效融合和扁平化发展。该系列 TSN 工业交换机已 81 在在港口，智慧工厂，通信，智慧交通，电力，矿山，车载等行业推广应用。图 5-6 新华三 IE4320 系列 表 5-2 TTTech TSN IP 套件功能 标准标准 功能描述功能描述 IEEE 802.1AS 定时与同步 IEEE 802.1AS-Rev 用于可靠性的时间同步 IEEE 802.1Qcc 流预约协议，用于配置（分布式和集中式）TSN 网络的接口，支持 TSN 动态调度的配置模型 IEEE 802.1Qci 流粒度的过滤和管控，防止错误或

42、恶意的端点和开关，将故障隔离到网络中的特定区域 IEEE 802.1Qbv 时间敏感流量调度机制，即使在聚合的基础设施中，也为标准以太网上的时间关键流量提供了可靠的通信延迟 IEEE 802.1Qbu 帧剥夺机制，允许对与计划流量并行发送的非计划后台流量进行最佳带宽利用 IEEE 802.1CB 帧复制与无缝冗余，允许对与计划流量并行发送的非计划后台流量进行最佳带宽利用 IEEE 802.1Qca 路径控制和保留，防止错误或恶意的端点和开关，将故障隔离到网络中的特定区域 IEEE 802.1Qch 循环排队和转发，使用以下命令定义转发队列流量的循环，802.1Qci 分配缓冲区，802.1Qb

43、v 分配流量 IEEE 802.1Qcr 异步数据流整形，在没有时间同步的情况下提供有限的延迟和抖动 IEEE 802.1Qcp 用于桥的 YANG 模型，允许使用 NETCONF 在桥之间通信基本的桥接配置数据 IEEE 802.1Qcw 用于 Qbv/Qbu/Qci 的 YANG 模型，结合 NETCONF 将 802.1Qcp 的功能扩展到桥之间调度、抢占和监控数据的通信 IEEE 802.1CBcv 用于 CB 的 YANG 模型，将 802.1Qcp 的功能扩展到与 NETCONF 相结合的桥之间的冗余配置数据通信 3、Intel&TTTech 的的 TSN 解决方案解决方案 Int

44、el与TTTech 合作开发基于FPGA的TSN解决方案，将TTTech的 TSN 以太网 IP 与 Intel 的 SoC FPGA 平台相结合。工程师可以购 82 买 TTTech TSN IP 和 Intel FPGA 器件进行研究开发，也可以直接采购Intel 定制带 TSN IP 的 FPGA 器件进行开发。目前，TTTech TSN IP 目前可实现的标准如表 5-2 所示。4、ADI 的的 TSN 解决方案解决方案 ADI 的 TSN 方案是 TSN Drivers+fido5000(5100&5200)，ADI 的参考设计是基于 ADI fido1000+fido5000 系列

45、，如图 5-7 所示。图 5-7 基于 ADI fido1000+fido5000 系列的 ADI 设计 ADI 的 fido5000 系列器件有 fido5100 和 fido5200 两种型号，其中 fido5100 不支持 EtherCAT，而 fido5200 支持 EtherCAT。fido5000系列器件有两个以太网端口，目前只能支持 10Mbps/100Mbps，不支持 1Gbps。协议标准可支持 IEEE 802.1AS、802.1AS-Rev、802.1Qbv、802.1Qci、802.1CB、802.1Qcc、802.1Qbu 等。83 5.4 DetNet 产品产品 1、

46、H3C CR16000-F 系列系列产品产品 新华三 DetNet 产品研发基于具有自主知识产权的核心路由器CR16000-F，通过线卡板上配置不同的 DetNet 子卡模块，可支持 100G接口、10G/GE 接口的广域网确定性功能。每个线卡板可最多配置 2个 DetNet 模块。其中，CR16010H-F 整机可最多配置 32 个 DetNet 模块，提供 64 个 100G 接口的确定性接入或 640 个 10GE/GE 自适应接口的确定性接入。通过高精度时钟同步、测量与标定、确定性协同、队列映射与确定性调度五大关键技术，H3C CR16000-F 可实现跨越确定性传输。目前，基于相关产

47、品，已成功开通了覆盖山东的全球首张确定性网络。图 5-8 CR16000-F 产品家族 2、中兴、中兴 EDN 系列产品系列产品 中兴通讯的增强确定性网络（EDN：Enhanced Deterministic Network）产品基于 IETF DetNet 架构和模型设计。同时，针对部分特性进行了有效增强：通过基于内生确定性路由的三层确定性架构支持灵活的跨域、异构跨层组网；通过扩展 IP 支持内生确定性路由实现增强确定性路由功能；通过时隙化队列和调度机制增强转发面的大规 84 模确定性时延和抖动控制。图 5-9 中兴 EDN 产品 5.5 DetWiFi 产品产品 1、锐捷、锐捷 RG-AP

48、850-AR(V2)/RG-AP850-A 系列产品系列产品 RG-AP850-AR(V2)是锐捷网络面向企业、教育、政府、金融、商业等室内高密场景推出的 802.11ax 四路双频通用级高密放装型 AR系列无线接入点（AP）产品。RG-AP850-AR(V2)支持 802.11ax、802.11ac Wave2、802.11ac Wave1 和 802.11n 等协议；采用硬件独立的四射频设计，整机最大可提供 4.134Gbps 的无线协商速率，高速的无线协商速率让无线性能不再成为瓶颈。同时，RG-AP850-AR(V2)支持锐捷独有的 AI Radio 设计，额外的智能射频卡为用户带来更优

49、接入体验、实时的全频段安全防护，解决用户 Wi-Fi 6 环境中无线体验、无线安全问题。RG-AP850-A 是支持 802.11ax 的无线接入点（AP）产品，采用三射频技术，其中第一路支持 2.4G 和 5G 切换，切换至 2.4G 提供最高 575Mbps 的接入速率，切换至 5G 最高 1.2Gbps。第二路 5G 提供最高 1.2Gbps 接入速率。第三路 5G 支持最高 867Mbps。当三射频分别工作在 2.4G、5G、5G 模式时，整机最大可以提供 2.642Gpbs；当三射频分别工作在 5G、5G、5G 模式时，整机最大可提供最高 85 3.267Gpbs 的接入速率。同时，

50、RG-AP850-A 支持丰富的服务质量保证（QoS），支持 WLAN/AP/STA 多种模式的带宽限制、支持对不同业务数据定义优先级的 WMM（Wi-Fi Multimedia）等，实现及时、定量的时间敏感类业务传输，保证顺畅的无线应用体验。图 5-10 左为 RG-AP850-AR(V2)，右为 RG-AP850-A 2、Atheros AR5xxx、AR9xxx 系列产品系列产品 Atheros 公司研发的 AR5xxx、AR9xxx 系列产品，对 802.11 协议的 CSMA（Carrier Sense Multiple Access，载波监听多路访问）机制进行改进，在 MAC 层采

51、用 TDMA（Time division multiple access，时分多址）机制取代 CSMA 机制，使节点只能在指定时隙发送数据而在其他时隙只能处于等待状态，因此可以保证数据可以在指定时间顺利到达目的节点，从而保证了数据的实时性。同时，Atheros 公司推出的对应开源驱动程序，ath5k 和 ath9k。用户可以根据场景需要进行修改，将传统的 802.11 协议修改成 MAC TDMA 协议。基于 Atheros 的硬件设备，可以在提供 IEEE802.11 支持的 FreeBSD 系统中实现 FreeBSD TDMA Support 功能，实现传统的802.11 协议和 MAC

52、TDMA 协议同网共存。86 图 5-11 Atheros AR5xxx、AR9xxx 系列 3、EnJet ENS500、EnSation 系列产品系列产品 EnGenius 技术公司的无线 AC（Access Controlle，接入控制器）使用 802.11ac Wave 2.0 技术，内置高性能 CPE 与长距离输送高清内容的 MU-MIMO 技术，同时配置 EnJET 技术（TDMA 抗干扰）让客户端设备使用预先指定的时隙来最大限度地提高广播时间效率。EnGenius 面向户外场景，研发 EnJet 技术，消除了隐藏的节点冲突，并优化了普适环境下的广播时间效率，专门用于远距离网络传输

53、在点对点或点对多点部署中以一致的无线速度传输大量数据。与传统的CSMA 户外无线点对点或其类中的多点系统相比，EnJet 技术具有避免冲突，减少延迟、增加吞吐量和可伸缩性的强大优势。图 5-12 左为 EnJet ENS500，右为 EnSation 87 六六、确定性网络案例确定性网络案例 6.1 智能变电站应用案例智能变电站应用案例 6.1.1 应用场景及需求应用场景及需求 为实现碳达峰碳中和的战略决策，在以新能源为供给主体，向清洁化、数字化、智能化方向发展的背景下，智能数字电网面临着业务数据量剧增、控制/传感信息传输实时性/可靠性要求严苛等问题。具体而言，在智能变电站的应用场景中，业务特

54、征如下：表 6-1 智能变电站业务特征 报文类型报文类型 周期信号周期信号 重要性重要性 QoS 要求要求 长度长度 允许丢包允许丢包 SV 报文 周期/250us 高 Deadline 3001542B 否 GOOSE 报文 非周期 高 时延保证 1691542B 否 MMS 视频 周期 中 带宽保证 641542B 是 MMS 文件等 非周期 低 无 641542B 是 6.1.2 解决方案解决方案 在智能变电站的应用场景中，将站控层网络和过程层网络合并为一个千兆 TSN 网络。88 防火墙监控主站工程师站运动主机路由器GPSTSN交换机保护1测控1TSN交换机保护N测控NTSN交换机合并

55、单元1电子式互感器1智能单元1断路器1TSN交换机合并单元N电子式互感器N智能单元N断路器N间隔层过程层站控层智能变电站间隔1间隔NTSN交换芯片KG6XXX系列PHY芯片KG7XXX系列 图 6-1 智能变电站场景解决方案系统架构 对两网的数据流进行统一规划，根据各数据流的需求进行流识别，并适配相应的网络资源和调度算法进行集中控制。表 6-2 业务流资源配置和调度算法 报文类型报文类型 调度算法调度算法 配置配置 说明说明 SV 报文 TAS 周期 250us，传输窗口 20us-GOOSE 报文 802.1Qbu 非尾帧长为 64B-MMS 视频 CBS 根据视频流大小确定-MMS 文件等

56、 尽力而为-6.1.3 部署效果部署效果 在模拟/实验网络中，各设备通过 2 台 TSN 交换机相连。在 MMS视频和 MMS 文件传输或其他 IT 网络数据的载荷达到从 080%的变化幅度情况下，SV 报文的网络时延抖动始终小于 2us，GOOSE 报文的网络时延抖动小于 50us。89 6.2 物流中心运营案例物流中心运营案例 6.2.1 应用场景及需求应用场景及需求 广州某物流中心通过“自建物流仓储+落地配送”的运营模式，提升用户体验，在全国有七大仓储中心，总面积已达 300 万平方米。其中，位于广东肇庆的华南物流中心是华南最大的 B2C 仓库，占地面积 3 万平方米，采用先进的复式货架

57、，货品日吞吐超过百万件。为进一步提升吞吐效率，规划新建一个智慧仓库，面积总计 5000 平米，并配备智能仓储 AGV 机器人 100 台，装备先进的智能拣选系统，订单处理能力达 9000 件/天。智能拣选系统由一系列的移动机器人、可移动货架、补货、拣货工作站、WMS 系统、RCS 系统等硬件、软件系统组成。以人工智能算法软件系统为核心，在工作站完成包括上架拣选、补货、退货、盘点等仓库内全部作业流程。在双 11、618 大促时，100 多辆小车会同时启动搬运作业，Wi-Fi 网络需要保障小车搬运行驶时不会出现卡顿问题，保障搬运效率。6.2.2 解决方案解决方案 方案采用同频组网（SFN，Same

58、 Frequency Net）技术提升无线带宽利用率，提升无线传输的服务体验。同频组网是一种实现工业无线零漫游的组网方式，被 Gartner 称为 WLAN 第四代技术。同频组网把网络中的多台物理 AP 虚拟成一台大的“虚拟 AP”。从 STA 端看，多 90 台 AP 组成的一个同频组是“一台大 AP”，因而 STA 在移动过程中认为自己一直关联在同一台 AP 上，无需进行漫游，达到“零漫游”的效果；STA 实际关联在哪台物理 AP 上，由 AC 根据信号强度和网络负载等因素决定。STA 从一台 AP 切换关联到另一台 AP 过程中，STA无感知，通信不受影响。同频组网的零漫游特性能够很好满

59、足仓储物流等实时性要求高的应用需求。同时，同频组网使用单一信道部署网络，不仅能实现零漫游，还能实现高密度部署，并且简化部署和维护。同频组网部署示意图如图 6-2。AP1Channel=1AP2Channel=1AP4Channel=1AP5Channel=1AP3Channel=1 图 6-2 同频组网部署示意图 6.2.3 部署效果部署效果 通过部署工业无线零漫游解决方案，仓库内 AGV 小车在移动行驶过程中不出现卡顿，无线整体丢包率0.5%，无线漫游时不出现连续丢包。91 6.3 紫光恒越紫光恒越 5G 确定性智慧园区案例确定性智慧园区案例 6.3.1 应用场景及需求应用场景及需求 为了实

60、现降本增效的经营目标，紫光恒越致力于建设“五位一体”工厂，包括泛在感知工厂、科技赋能宜产工厂、高效睿智精治工厂、绿色节能生态工厂、便捷创新亲民工厂。在生产车间内部，实现生产自动化、工业设备及配套设备数字化、厂区内人员范式信息化，形成标识解析体系。当前阶段，紫光恒越 5G 智慧工厂拟实现 5G+MEC+AI 融合的视觉检测类应用、5G+MEC+AI 融合的机器人应用、5G+AR 厂区巡检、5G+移动大屏等应用。其中 5G+MEC+AI 融合的视觉检测类应用与5G+MEC+AI 融合的机器人应用对网络带宽与确定性要求最高，其升级改造需要解决下列问题：基础网络：有线网络建设周期长、Wi-Fi 抗干扰

61、能力差；产线效率：人工质检效率低，成本高；生产设备众多，能耗高；信息化技术：传统点位单机部署，成本高，部署周期长；数据安全：数据是企业的核心资产，数据不出场是企业信息化改造的第一大要求。6.3.2 解决方案解决方案 紫光恒越联合杭州移动、新华三技术有限公司等合作伙伴，融合 92 5G、大数据、物联网、边缘计算等技术，实现 5G 智慧工厂专网及创新型应用。图 6-3 多业务融合的 5G 网络 如图 6-3 所示，项目以各资源池为底座，引入 5G“专享”行业专网，融合 5G、有线、WiFi、UWB 等不同制式网络，各取所长，统一纳管，降低新建/运维成本，实现厂区内 5G 全域覆盖协同网络。为提升系

62、统效率，部署多种采集终端，通过 5G 工业专网传输到系统平台，进行数据清洗和加工。同时，在平台上部署品控云等业务子系统，通过运营管理中心呈现给最终用户。在安全方面，通过 5G 专网与现有网络认证系统的融合，实现厂区内终端统一认证管理。通过 5G 智慧网关下沉，保证企业数据不出场，进一步强化企业数据安全。为实现特定业务的端到端低时延传输，通过空口技术迭代、独立组网+边缘云的方式降低空口时延，具体包括：5G 终端芯片，完善芯片供应链、提升芯片处理能力；5G 独立组网，基站到 5GC 或边缘云业务的时延可以控制在1ms 左右，时延损耗主要发生在空口；93 5G 空口技术，引入 URLLC 专有的调制

63、编码方案，增强空口传输的可靠性；通过预调度机制，为终端上行数据分配固定资源，支持 mini-slot PUSCH 重复发送。6.3.3 部署效果部署效果 项目采用 5G 网络的高带宽、低时延、多接入技术特性，成功解决了多终端连接、时延敏感业务的网络瓶颈；通过边缘计算进行本地分流，实现了工业数据不出园区的核心安全诉求，最终支持管理智能化，为制造业降本增效。同时，实现了下面的应用创新：5G 确定性网络用于视觉检测类应用：确定性网络用于视觉检测类应用：引入 5G 上行增强特性（3U1D）、空口调度优先级、预调度等参数/算法配置保障空口速率、端到端时延、可靠性满足流水线视觉检测类应用需求，提高流水线生

64、产效率。5G 确定性网络用于控制确定性网络用于控制/巡检类机器人应用：巡检类机器人应用：通过融合 UWB 定位、基站定位技术提高定位精度。构建控制类业务端到端网络切片，空口侧预留资源、预调度，传输网硬切片保证带宽，UPF 本地部署、业务识别加速等方式降低端到端时延。满足流水线机械臂与场内巡检机器人应用需求，减少生产线网线部署，提升板卡使用年限。94 6.4 DetNet 广域网超低抖动远广域网超低抖动远距离通信距离通信 6.4.1 应用场景及需求应用场景及需求 区别于较为成熟的 TSN 技术，DetNet 技术主要解决广域网场景下的超低抖动远距离通信问题。目前，大部分 DetNet 技术研究仅

65、停留在需求调研、架构规划、机制设计、模型分析阶段。为进一步推动技术研究，需要对若干典型场景进行实物测试，验证相关技术路线的有效性和可行性。6.4.2 解决方案解决方案 针对新型互联网应用对广域网确定性能力的需求，在山东省未来网络研究院建设的大规模广域网确定性网络上部署了相关测试。该确定性网络的控制平面基于山东省未来网络研究院开发的控制器构建，可编程数据转发平面基于 H3C 的高性能 DetNet 路由器构建。整个网络覆盖山东全省 16 市，建设里程合计约 5600 公里。本次测试在济南、青岛、临沂三个网络节点间进行，测试“济南-青岛-济南（920km）”、“济南-临沂-济南（820km）”和“

66、济南-青岛-临沂-济南（1540km）”3 条链路，组网拓扑如图 6-4 所示。95 图 6-4 测试组网拓扑图 6.4.3 部署效果部署效果 在上述三条链路上测试“12G 确定性（1005000 条）业务+80G非确定性（10000 条）业务”的混合流量、1289000 字节变长数据包场景下的确定性网络传输性能。确定性流和非确定性流转发的时延分布情况如图 6-5 所示，抖动情况如图 6-6 所示（时间单位为 us）。图 6-5 转发时延分布 96 图 6-6 转发抖动分布 经测试，在上述远距离链路下，确定性流量转发的平均时延抖动小于 7 微秒、最大时延抖动小于 16 微秒，实现了广域网端到端

67、确定性流量抖动低于 20 微秒的目标。相同组网下，非确定性流量转发的最大时延抖动接近 1 毫秒。确定性流量转发的最小时延虽然略高于非确定性流量，但确定性转发的平均时延、最大时延、时延抖动均远低于非确定性流量。图 6-7 展示了确定性流和非确定性流共享网络带宽能力。接入测确定性流带宽分别为 112Gbps 的情况下，确定性流和非确定性流的总带宽可以保持 93.1Gbps。因转发链路有隧道封装，链路的实际转发带宽为 100Gbps。表明为确定性流预留的带宽，在未转发确定性流量时，可以给非确定性流使用，实现了带宽的共享。97 图 6-7 确定性流和非确定性流共享网络带宽 图 6-8 展示了确定性流条

68、数变化对其转发抖动的影响；图 6-9 展示了确定性流负载变化对其转发抖动的影响。由图中可以看出，在规定范围内，增加确定性流条数和带宽，其抖动仍然有界。图 6-8 确定性流条数对抖动的影响 98 图 6-9 确定性流负载对抖动的影响 因此，确定性网络能够为大规模机器通信、远程操控等广域网应用场景提供低时延、低抖动、大带宽、高可靠的远程通信服务，是未来新型网络业务的重要技术和硬件支撑。6.5 校园网全光网改造校园网全光网改造 6.5.1 应用场景及需求应用场景及需求 随着信息技术的发展与应用，互联网、云计算、大数据等信息技术已经与高校教育教学融为一体，信息化手段已经成为保障教育教学质量和提升工作效

69、率的重要方式。智慧校园以信息化技术为基础，依托大数据、物联网、移动互联、云计算等先进技术，借助于多种应用系统将学校教学、科研、学生学习、校园生活、服务等方面深度融合，形成智能、智慧化环境。而网络基础设施建设作为智慧校园建设的重 99 要组成部分，需要大幅提升基础网络性能和网络安全防御能力，建成高速、稳定、安全的有线无线网络，实现海量承载、大带宽、低延时的信息互联。6.5.2 解决方案解决方案 华南地区某中学使用广州芯德的 GPON OLT 和 ONU 产品对校园网进行全光网改造。方案使用光纤覆盖教学区域与宿舍区域，简化校园网络结构，提高网络质量。全光网每个接入点带宽峰值可达千兆，并且在网络中减

70、少了汇聚层交换机的使用，有效降低了传输时延，提高系统稳定性。芯德 OLT 产品可对 PON 注册测距窗口值进行设置。根据园区面积，方案设定开窗时间为 70 微秒，最长传输距离为两公里左右，有效降低延时。ONU 产品带 Wi-Fi6 热点功能，支持1200Mbit/s 的传输速率。由于不需额外 AP 设备，减少了无线数据转发次数，进而降低传输时延。6.5.3 部署效果部署效果 经过全光网改造以及对 PON 接入网的优化，实现校园网端到端的延时从原来 10ms 级别降低到 1ms 级别，接入平均带宽从 20Mbit/s提升到 100Mbit/s。100 图 6-10 校园网全光网网络架构方案 6.

71、6 SPN 在电力配网自动化的应用案例在电力配网自动化的应用案例 6.6.1 应用场景及需求应用场景及需求 由于现代电力需求不断增大，导致传统人工无法满足电力配网运维需求，大多数电力单位开始采用自动化系统来代替人工。从效果上来看，自动化系统确实给电力配网带来了改善。然而，根据国家能源局第 14 号令、第 36 号文对电力业务安全隔离的要求，电力生产 I 区业务与其他分区需要实现物理隔离，管理区业务之间实现逻辑隔离。为此，中兴通讯针对电力配网自动化网络进行部署探索，使用网络切片技术，实现网络传输的逻辑隔离，保障电力配网自动化的安全运行。6.6.2 解决方案解决方案 根据运营商现网部署情况，本次试

72、验选取现网 1 个 2.6G 站点，校园网全光网网络架构方案WiFi APOLT分光器OLT分光器POE ONUONUIP-PBX防火墙防火墙行为监控行为监控IMS 软交换/PSTN认证计费网管中心认证计费网管中心互联网互联网校园信息中心校园信息中心核心交换机核心交换机监控或教学摄像头多媒体讲台话机走廊摄像头笔记本宿管话机POE 电子白板教学办公区学生宿舍区POL网络办公电脑BRAS集群手机手机ONU：每个宿舍间一个ONU，1G到桌面；支持WiFi6/WiFi5/WiFi4上网，无线增益可调，避免无线干扰ps：改造前手机只能通过无线网卡或笔记本电脑热点上网 101 和一个在 ToB UPF 开

73、通的生产区硬切片，为配网自动化三遥业务提供网络承载。切片设计以 2 个切片为主，切片 1 为生产区硬切片，承载配网自动化三遥，同时与其他业务实现物理隔离；切片 2 为互联网切片，业务选取移动公网接入（如手机终端），可使用当前现网网络的默认切片。各子切片实施方案如表 6-3 所示：表 6-3 SPN 切片实施方案 切片名称切片名称 数量数量 切片类型切片类型 说明说明 无线子切片 2 切片 1：PRB 资源预留 切片 2：默认切片 切片 1：选一个站点，使用 RB 资源预留方式，RB推荐值：1%传输子切片 2 切片 1：MTN 小颗粒 切片 2：默认切片 切片 1：使用 FlexE 硬切片，颗粒

74、度 5G，采用 10M小颗粒，初期采用 5G 大颗粒。核心网子切片 2 切片 1：共用地市移动 2B UPF 切片 2：默认切片 切片 1：使用地市移动现有的 2B UPF。5G CPE 2 普通终端接入 SPN 切片方案中，电力行业切片通过无线 PRB 资源预留，传输SPN通过MTN 5G或10M小颗粒切片进行部署，UPF采用TOB UPF；电力主站和 TOB UPF 采用 SPN 的集客切片与 100M 带宽 VPN 隔离专线提供保证带宽（见图 6-11）。图 6-11 SPN 切片方案组网结构 光纤数据连接TOB UPF郑州大区5GC省干新大楼 孝感核心1 6700-32新大楼 孝感核心

75、26700-32新大楼哦 孝感骨干26700-24新大楼哦 孝感骨干16700-24银湖科技 孝感汇聚16700-12诸赵社区 孝感汇聚26700-12诸赵社区 CRAN26190H诸赵社区 CRAN1银湖科技 CRAN6崇礼路南宏站电力主站国贸汇聚6700-12孝感电力大楼6180H100M带宽专线50GGE光/电100G200G专享/尊享切片ToB专享或尊享切片电力专线。三遥终端+CPE三遥终端+CPE。102 6.6.3 部署效果部署效果 经过网络改造以及优化，电力生产 I 区业务与其他分区实现了物理隔离，管理区业务之间实现了逻辑隔离。网络有效保障了电力配网自动化的安全运行。6.7 SP

76、N 在地铁传输网中的应用案例在地铁传输网中的应用案例 6.7.1 应用场景及需求应用场景及需求 地铁是现代城市轨道交通的重要组成，肩负着城市交通运输任务，需要保证乘客安全，要应用高水平的运营管理调度模式。为实现这一点，地铁内部需要配备健全的监控以及广播等设备，要通过构建高水平通讯传输网络，保证运营管理调度系统的应用质量。在进行传输网络建设时，需要满足以下几项功能要求：（1）可以传输车站实时监控图像信息，帮助管理部门直观了解车站内部各项情况；（2）可以进行广播信号传输，向站内人员发送传播信息；（3）可为运营调度系统创造出专用信息传输通道，为铁路信号以及防灾报警系统提供信息传输渠道；（4）能够为通

77、信网络管理系统、自动化售检票系统以及电力监控系统提供信息渠道，且网络自身安全系数以及可靠程度较高。6.7.2 解决方案解决方案 某市域铁路 S2 线一期工程线路全长 63.63km，全线设车站 20 座。为满足地铁运营和未来业务演进的需求，首次在地铁传输中采用 SPN 103 技术。本工程在控制中心、各车站、车辆段及停车场共 23 个节点分别新设一套 100G 光传输设备，与控制中心一起组成传输环网络。图 6-12 SPN 轨道交通解决方案 对于基站到控制中心的业务，或者是重要的业务如 SACADA、信号等，采用 L2VPN over SR-TP 隧道的方式承载，保证业务 QoS 及安全可靠；

78、各通信子系统业务之间基于 MTN channel 硬切片承载（如图 6-12 中调度业务、PIS 业务分别采用不同的 MTN channel 承载），保障业务的低时延传送，保证不同类型业务之间的硬隔离。即使某类业务产生突发流量导致拥塞，也能确保不同类业务之间不会相互影响。同时通信子系统内部相同类型的业务流可基于软切片（如 VPN 等方式）进行统计复用，实现同类业务的带宽共享，提高传输通道的利用率。在控制中心侧部署管控融合平台，实现基于 SDN 的网络集中管理，并基于云化的架构实现弹性扩展。通过管控平台的部署，可以实现基于 SR-TP 隧道的重路由，保证在网络中多处断纤的情况下，传输的业务仍不受

79、影响，确保重要业务的安全可靠。另外，主备时钟源可以部署在控制中心站点，通过 SPN 网络的 1588V2 方式进行时间信号 104 的逐级传送，实现整个地铁通信系统的高精度授时。6.7.3 部署效果部署效果 利用 SPN 技术搭建传输环网络，保障业务的低时延传输，并且实现不同业务之间的硬隔离，避免了不同业务之间的相互影响。同时，可以实现基于 SDN 的集中式管控，利用 SR-TP 隧道重路由实现重要业务的安全可靠，并且SPN网络可支撑地铁通信系统的高精度授时。6.8 陕西某煤矿的陕西某煤矿的 SPN 骨干环网应用案例骨干环网应用案例 6.8.1 应用场景及需求应用场景及需求 煤矿工业以太环网系

80、统是指利用计算机技术、光纤通信等现代化技术在复杂多变、人员装备分散、应用特殊设备的煤矿场景中构建一个符合防爆需求的高速互联网。整个系统的核心是在煤矿中建立具有冗余控制的工业数字化网络系统，以网络的方式对矿井中的各种类型信息进行传输，实现矿井生产环节的自动化与信息化系统相连接，形成一个统一完整的生产有机整体。这对于推动煤矿工业自动化、信息化、智能化建设具有重要的意义。从以太网在煤矿工业生产中的应用情况来看，目前存在接口数量不足、网络带宽不足、技术功能不足、缺乏应用协议等问题。105 6.8.2 解决方案解决方案 陕西某煤矿采用 SPN 作为骨干环网方案，承载井下多个类型的业务。整个 SPN 架构

81、扁平化，只部署 1 个层次，1 个环网综合接入各种类型的业务，结构简单，安全易维护。井下部署 4 端设备（按需增加，SPN 支持灵活的扩缩环），井上部署 2 端设备。SPN 环网可以接入工业以太环网，以及井上的 1 张办公系统环网。通过 1 套 SPN 网管，还可以后续根据业务需要接入 MEC、5G 核心网和各系统服务器，进行多系统的统一纳管。除 SPN 网管、MEC、各系统服务器为 10GE 接口接入外，井下业务环网采用 50GE/100GE口接入；井上办公系统采用 10GE 端口接入。为使 SPN 环网可满足10GE、25GE、50GE 和 100GE 的带宽接入，根据井下环网现状需求，本

82、次环网带宽设计为 50GE。采用 ZXCTN 6180/6190H 设备进行组网。设备本身支持主控 1+1和电源 1+1 冗余备份，高度 3U/5U，支持槽位 8/14 个，支持单板类型有 100G MTN 单板、50G MTN 单板、25GE/10GE 自适应单板、10GE 单板和千兆单板等。SPN 环网预留 8 路 GE/FE 光接口和 8 路GE/FE 电接口供小环网设备接入，预留 2 路 25GE/10GE 自适应光接口供 5G BBU 设备接入。106 图 6-13 SPN 在智能煤矿的典型应用案例 6.8.3 部署效果部署效果 应用SPN技术构建了智能煤矿环网，通过环网实现了井下皮

83、带、架空乘人装置等系统的地面远程控制，做到井下现场无人值守、地面集中控制运行，大幅提高煤矿生产能力和安全生产管理水平，有效整合了各类生产资源，提升煤矿的生产效率。107 七七、总结及展望总结及展望 7.1 总结总结 确定性网络技术通过细粒度逐流整形、高精度资源调度、高可靠服务保护机制等，实现网络端到端传输服务质量的确定可控，包括确定性带宽、确定性时延，以及有界抖动。随着研究与实践的不断深入，确定性网络技术体系逐渐完善，基础协议与算法体系逐渐完备。确定性网络技术的概念、特点、能力正被越来越多的设备商、运营商、垂直行业用户所认可和接受。相关标准化组织，包括 3GPP、ITU、TSN工作组、DetN

84、et 工作组、6TiSCH 工作组、CCSA 等也正如火如荼地制定相关行业标准，推动确定性网络技术的部署与落地。目前，设备商、运营商、垂直行业相关单位，纷纷开始部署相应的示范应用，一个覆盖芯片、转发设备、管理软件的完整生态正在形成。可以预期，确定性网络技术将成为未来网络差异化、确定性服务的重要使能技术之一。7.2 展望及建议展望及建议 目前，确定性网络技术的发展也面临一些挑战，具体如下：当前确定性网络技术缺乏学术界严格的定义，同时其评价体系尚当前确定性网络技术缺乏学术界严格的定义，同时其评价体系尚未未完全完全成形。成形。由于发展时间短、技术边界不明确、市场尚未成熟，为实现各种场景下的差异化服务

85、保障，确定性网络行业正处于混沌的百 108 家争鸣时期，各种类型的确定性技术不断涌现。因此，有必要面向不同的应用场景，对确定性网络的内涵、意义和适用范围进行精准定义，形成体系化的研究。同时，明确相关技术指标的制定方式（分级、定量等），形成具有共识的、统一的评价指标体系，减少行业发展的不确定性。当前确定性网络技术主要聚焦网络传输部分，无法支撑业务层面当前确定性网络技术主要聚焦网络传输部分，无法支撑业务层面的端到端确定性传输。的端到端确定性传输。从目的上看，确定性网络技术旨在为顶层业务提供带宽、时延、抖动有界的端到端服务能力。然而，业务层的端到端确定性（例如时延、抖动等）涉及多个领域，包括无线通信

86、、网络传输、计算处理等。目前，确定性网络技术已吸引了大量通信、网络领域的专家和学者。然而，还需要进一步联合相关学科（如计算机、自动化等），完善各领域分工与协同，共同针对相关场景需求，构建跨学科、跨领域的试验平台，进行系统化的研究分析。需要从国家战略层面出发，定义确定性网络落地的场景范围，制需要从国家战略层面出发，定义确定性网络落地的场景范围，制定分阶段的发展路线。定分阶段的发展路线。作为未来网络差异化服务的重要使能技术之一，确定性网络技术有能力服务于国家的重大战略规划，例如“数字中国”、“制造强国”、“东数西算”等。为了凸显我国集中力量办大事的政治优势，充分体现中国精神和中国力量，有必要针对国

87、家战略需求问题，制定确定性网络技术的发展路线图和时间表。同时，与国家经济发展、生产控制、军事应用等场景紧密结合，提出有针对性的解决方案，迎合国家发展规划，体现中国的优势。109 附录 A：术语与缩略语 中文中文名称名称 英文缩写英文缩写 英文全拼英文全拼 灵活以太网 FlexE Flexible ethernet 时间敏感网络 TSN Time-sensitive networking 确定性网络 DetNet Deterministic networking 确定性 WiFi DetWiFi Deterministic WiFi 5G 确定性网络 5GDN 5G deterministic

88、networking 城域传输网络 MTN Metro transport network 切片分组网 SPN Slicing packet network 服务质量 QoS Quality of service 服务水平协议 SLA Service level agreement 多协议标签交换 MPLS Multi-protocol label switching 信道占用时间 COT Channel occupancy time 时间敏感通信辅助信息 TSCAI Time sensitive communication assistance information 网络处理器/交换芯片

89、NP Network processor 数字信号处理器 DSP Digital signal processor 信息物理系统 CPS Cyber physical system 可编程控制器 PLC Programmable logic controller 运营技术/操作技术 OT Operation technology 制造执行系统 MES Manufacturing execution system 窄带物联网 NB-IoT Narrow band internet of things 面向服务的架构 SOA Service-oriented architecture 多接入边缘计

90、算 MEC Multi-access edge computing 计算机数字控制机床 CNC Computerised numerical control machine 自动导引运输车 AGV Automated guided vehicle 自主移动机器人 AMR Autonomous mobile robot 分布式控制系统 DCS Distributed control system 炉膛安全监控系统 FSSS Furnace safeguard supervisory system 数据采集系统 DAS Data acquisition system 模拟量控制系统 MCS Mod

91、ulation control system 顺序控制系统 SCS Sequence control system 汽轮机跳闸保护系统 ETS Emergency trip system 数字电调系统 DEH Digital electric hydraulic control system 过程现场总线-分布式外围设备 Profitbus-DP Process field bus decentralized peripherals 控制器局域网 CAN Controller area network 面向通用对象的变电站事件 GOOSE Generic object oriented substation event 110 中文中文名称名称 英文缩写英文缩写 英文全拼英文全拼 采样值 SV Sampled value 简单网络时间协议 SNTP Simple network time protocol 制造报文规范 MMS Manufacturing message specification 高精度时间同步协议 PTP Precision time protocol 混合现实 MR Mixed reality 小颗粒硬切片技术 FGU Fine granularity unit