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摘要：随着工业数字化转型的不断加快，传统业务的优化升级及新型业务的不断涌现，网络作为基础设施，需要在复杂场景下对综合承载的各类业务实现差异化质量保证。确定性网络已经成为其发展的必然方向。工业互联网作为确定性网络应用的重要场景，对于确定性网络要求高，业务场景复杂，其垂直行业需求呈现碎片化的特点，需要构建灵活统一的技术架构并融合相关新技术，来推动确定性工业网络不断演进。
关键词：工业互联网；确定性网络；时间同步；流量调度
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2022.03.002
引言
随着工业数字经济的加速发展，工业生产正朝着数字化、网络化、智能化的方向不断前进，互联网应用领域也逐步从面向个体用户的消费互联网向面向行业用户的产业互联网扩展。这必将在工业场景下引发传统业务应用的优化升级，并形成一批新型业务应用。工业互联网致力于通过人机物全面互联实现智能化生产、网络化协同、个性化定制和服务化延伸的新型生产模式。
新型工业网络作为工业互联网基础设施，一方面需要面向传统工业网络实现演进升级，构建一张打通生产数据壁垒和信息孤岛，支撑工业数据安全有序流转的高速网络，使其可以满足各类业务差异化的承载质量要求，解决复杂性问题；另一方面需要将互联网应用领域由生活延伸到生产，扩展工业网络空间的边界，支撑端到端的数据深度集成与建模分析，实现智能化的生产决策与设备控制，解决确定性问题。简而言之，新型工业网络应该是可以在复杂工业互联网场景下对综合承载的各类业务实现差异化质量保证的确定性网络。
目前国内外研究机构及标准化组织都已经开展确定性网络技术的相关研究，并将工业领域作为其典型应用场景。随着IEEE主导的以TSN为代表的确定性网络技术的发展成熟，IEEE与IEC于2017年在TSN任务组中成立了P60802工作组，研究将二层确定性网络技术——时间敏感网络技术（TSN）应用于工业控制领域；Internet标准规范最主要的国际标准化协会组织IETF（InternetEngineeringTaskForce）于2015年成立了确定性网络（DeterministicNetworking）工作组，与IEEETSN任务组协同，致力于在第2层桥接段和第3层路由段上构建通用架构以建立端到端确定性转发路径。3GPP在R16阶段的研究报告22.804中将工业作为典型场景之一进行需求梳理，并在标准23.501（5G系统架构）中面向工业领域引入TSN机制，用以支撑5G网络系统的确定性服务，并在R17阶段进行进一步细化增强，且计划在R18阶段重点开展时间敏感通信研究（TSC）。2018年起，中国通信标准化协会（CCSA）各个工作组也积极开展确定性网络相关研究，并在工业互联网特设组（ST8）针对工业场景下确定性网络、时间敏感网络等技术及设备的行业标准启动制定工作。
虽然产业界内对于确定性网络的研究如火如荼，什么是确定性，如何实现确定性仍是目前确定性网络需要明确的2个主要问题。确定性主要体现在对网络传输指标（带宽、时延、抖动、丢包）的精准保证上，这些指标的量化则需要基于行业场景的实际需求才可以确定，确定性则需要根据指标量化选择合适的确定性网络技术来实现。
本文分析了新型工业网络的确定性需求，梳理了工业确定性网络关键技术，并针对工业确定性网络架构及演进策略给出了初步判断。
