TSN工業(yè)交換機成智慧交通系統(tǒng)的時鐘同步與流量調度利器

智慧交通是光路科技戰(zhàn)略規(guī)劃的核心領域之一。自2022年以來，光路科技推出了滿足“確定性傳輸”、“低延時”和“高可靠”需求的TSN時鐘敏感網絡交換機產品服務，旨在構建智慧交通網絡通信的高效、高速、高標準的穩(wěn)定系統(tǒng)。

在智慧交通系統(tǒng)中，路側單元（RSU）采用了C-V2X標準，這是一項基于4G/5G蜂窩網絡通信技術演進的全球統(tǒng)一通信技術標準，包括LTE-V2X和5G-V2X。該標準在2017年正式確立，并獲得我國政府的明確支持，為智慧高速建設應用提供了積極推動。RSU通過支持低時延的V2X數據廣播，面向車聯(lián)網的V2V和車路協(xié)同的V2I協(xié)作，進一步提高了道路交通效率和道路交通安全水平。

下面以光路科技FR-TSN系列交換機為例，介紹TSN技術在智慧交通的應用。

TSN工業(yè)交換機的PTP功能支撐

光路科技的FR-TSN系列工業(yè)交換機在智慧交通領域得到大量應用。通過其PTP功能，TSN交換機能與交通系統(tǒng)的時鐘服務器進行通信，實現網絡側和路側感知設備之間的時鐘同步。它不僅能夠標記路側RSU和未來OBU的數量、通信時間、信息、攝像機智能識別業(yè)務、毫米波雷達和激光雷達的流量信息，還能根據交通業(yè)務的優(yōu)先級進行統(tǒng)一的轉發(fā)。

在智慧交通系統(tǒng)的網絡側使用FR-TSN3412型號的TSN交換機，可將整個系統(tǒng)的網絡報文轉發(fā)延遲提高到納秒級，為后續(xù)多業(yè)務混合轉發(fā)情況下的流量調度提供更靈活的策略控制。這一應用極大地提升了智慧交通系統(tǒng)的效率和靈活性。

方案一：

作為路側網絡設備，FR-TSN交換機匯聚了傳輸單元、測控單元和傳感單元的數據。它通過與全網時鐘服務器進行統(tǒng)一報文時間戳對時，實時將RSU路側單元的V2X數據和傳感數據等進行互動轉發(fā)。除此之外，FR-TSN交換機還能最小化OBU單元所需的交互報文的傳輸抖動和時延。

方案二：

TSN交換機作為區(qū)域云下聯(lián)區(qū)域有線專網設備進行設計，通過路段的下聯(lián)TSN交換機進行工業(yè)環(huán)網設計。同時，通過TSN交換機的邊界時鐘BC模式，實現對區(qū)域全網和OBU單元業(yè)務報文的統(tǒng)一精度，以確保網絡的穩(wěn)定性。

TSN工業(yè)交換機的流量調度功能支撐

正如前文所述，不論采用何種網絡連接方案，在以太網通信中，尤其是在智慧高速車路協(xié)同系統(tǒng)中，車端、路端、人端、應用中心端都需要頻繁交換大量的業(yè)務報文。交換機在這一體系中扮演著關鍵角色，負責承載路端核心單元的業(yè)務和處理大量突發(fā)報文，其重要性顯而易見。

當需要傳輸的流量在同一時刻超過網絡總帶寬時，由于帶寬不足，就可能引發(fā)網絡阻塞的情況。

如上圖所示，以太網交換機的緩存有限。當前端所有的接入端設備同時向一個上行端口或設備發(fā)送大量的交互式突發(fā)報文時，可能導致流量擁塞，最終結果是數據丟包。在工業(yè)應用場景中，尤其是智慧交通應用中，數據丟包的成本極高。重要數據的丟失可能觸發(fā)重傳機制，而過多的重傳將增加數據延遲，進一步加重網絡負擔。這種情況通常會顯著降低網絡性能，引發(fā)不穩(wěn)定的情況。

要降低網絡擁塞，最簡單的方法是升級工業(yè)交換機端口的帶寬，提高端口的運載能力。然而，這種方法可能導致前端設備的成本上升。光路科技的FR-TSN3412系列工業(yè)交換機提供多種流量調度機制，可在網絡擁塞時通過流量整形和調度，為關鍵流量提供帶寬和延時的保障，從而解決了提升網絡性能的難題。

FR-TSN系列工業(yè)交換機

FR-TSN3412是深圳市光路在線科技有限公司推出的新一代工業(yè)以太網交換機產品。它不僅能夠解決多節(jié)點網絡的一致性問題，還為標準以太網注入了更多的確定性和可靠性。其目標是確保以太網能夠為關鍵數據的傳輸提供始終穩(wěn)定和一致的服務水平。FR-TSN3412目前支持多種時間敏感網絡基礎協(xié)議，包括IEEE 802.1AS、IEEE 802.1Qbv、IEEE 802.1Qci、IEEE 802.1CB和IEEE 802.1Qbu等。

TSN交換機融合了先進技術，引導并發(fā)展出低延遲、低抖動，同時具備傳輸時間確定性的以太網局域網。在汽車等特殊應用環(huán)境下，它充當傳統(tǒng)以太網的增強功能，為系統(tǒng)提供卓越性能。此外，該交換機還為需要始終連接的關鍵設備提供了冗余機制。

作為一款工業(yè)級交換機，FR-TSN3412能夠在標準工作溫度范圍-40℃至85℃下運行，具備IP40防護等級，因此成為適用于惡劣環(huán)境的理想選擇，包括工業(yè)網絡、智能交通系統(tǒng)（ITS），以及公用事業(yè)市場應用等，其環(huán)境適應能力超越商業(yè)產品規(guī)格。

總結

TSN技術的應用為智能交通系統(tǒng)的發(fā)展帶來了前所未有的效率和穩(wěn)定性，實現了網絡報文轉發(fā)延遲納秒級的時鐘同步，進一步優(yōu)化了道路交通效率和安全性。交換機產品服務的引入，尤其是光路科技的FR-TSN3412系列，不僅在路側單元的V2X數據廣播方面取得了突破，同時通過流量調度機制成功降低了網絡擁塞風險，確保了關鍵數據傳輸的穩(wěn)定性和可靠性。這一創(chuàng)新解決方案為智能交通領域奠定了堅實基礎，為未來的交通系統(tǒng)提供了可持續(xù)、高效的通信架構。