智慧交通是光路科技戰(zhàn)略規(guī)劃的核心領(lǐng)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(shí)”和“高可靠”需求的TSN時(shí)鐘敏感網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)產(chǎn)品服務(wù)，旨在構(gòu)建智慧交通網(wǎng)絡(luò)通信的高效、高速、高標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定系統(tǒng)。

在智慧交通系統(tǒng)中，路側(cè)單元（RSU）采用了C-V2X標(biāo)準(zhǔn)，這是一項(xiàng)基于4G/5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)演進(jìn)的全球統(tǒng)一通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括LTE-V2X和5G-V2X。該標(biāo)準(zhǔn)在2017年正式確立，并獲得我國(guó)政府的明確支持，為智慧高速建設(shè)應(yīng)用提供了積極推動(dòng)。RSU通過支持低時(shí)延的V2X數(shù)據(jù)廣播，面向車聯(lián)網(wǎng)的V2V和車路協(xié)同的V2I協(xié)作，進(jìn)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(jī)為例，介紹TSN技術(shù)在智慧交通的應(yīng)用。

TSN工業(yè)交換機(jī)的PTP功能支撐

光路科技的FR-TSN系列工業(yè)交換機(jī)在智慧交通領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。通過其PTP功能，TSN交換機(jī)能與交通系統(tǒng)的時(shí)鐘服務(wù)器進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)側(cè)和路側(cè)感知設(shè)備之間的時(shí)鐘同步。它不僅能夠標(biāo)記路側(cè)RSU和未來OBU的數(shù)量、通信時(shí)間、信息、攝像機(jī)智能識(shí)別業(yè)務(wù)、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)的流量信息，還能根據(jù)交通業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行統(tǒng)一的轉(zhuǎn)發(fā)。

在智慧交通系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)側(cè)使用FR-TSN3412型號(hào)的TSN交換機(jī)，可將整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)延遲提高到納秒級(jí)，為后續(xù)多業(yè)務(wù)混合轉(zhuǎn)發(fā)情況下的流量調(diào)度提供更靈活的策略控制。這一應(yīng)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(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，F(xiàn)R-TSN交換機(jī)匯聚了傳輸單元、測(cè)控單元和傳感單元的數(shù)據(jù)。它通過與全網(wǎng)時(shí)鐘服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一報(bào)文時(shí)間戳對(duì)時(shí)，實(shí)時(shí)將RSU路側(cè)單元的V2X數(shù)據(jù)和傳感數(shù)據(jù)等進(jìn)行互動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)。除此之外，F(xiàn)R-TSN交換機(jī)還能最小化OBU單元所需的交互報(bào)文的傳輸抖動(dòng)和時(shí)延。

方案二：

TSN交換機(jī)作為區(qū)域云下聯(lián)區(qū)域有線專網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過路段的下聯(lián)TSN交換機(jī)進(jìn)行工業(yè)環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)。同時(shí)，通過TSN交換機(jī)的邊界時(shí)鐘BC模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域全網(wǎng)和OBU單元業(yè)務(wù)報(bào)文的統(tǒng)一精度，以確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

TSN工業(yè)交換機(jī)的流量調(diào)度功能支撐

正如前文所述，不論采用何種網(wǎng)絡(luò)連接方案，在以太網(wǎng)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(yīng)用中心端都需要頻繁交換大量的業(yè)務(wù)報(bào)文。交換機(jī)在這一體系中扮演著關(guān)鍵角色，負(fù)責(zé)承載路端核心單元的業(yè)務(wù)和處理大量突發(fā)報(bào)文，其重要性顯而易見。

當(dāng)需要傳輸?shù)牧髁吭谕粫r(shí)刻超過網(wǎng)絡(luò)總帶寬時(shí)，由于帶寬不足，就可能引發(fā)網(wǎng)絡(luò)阻塞的情況。

如上圖所示，以太網(wǎng)交換機(jī)的緩存有限。當(dāng)前端所有的接入端設(shè)備同時(shí)向一個(gè)上行端口或設(shè)備發(fā)送大量的交互式突發(fā)報(bào)文時(shí)，可能導(dǎo)致流量擁塞，最終結(jié)果是數(shù)據(jù)丟包。在工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景中，尤其是智慧交通應(yīng)用中，數(shù)據(jù)丟包的成本極高。重要數(shù)據(jù)的丟失可能觸發(fā)重傳機(jī)制，而過多的重傳將增加數(shù)據(jù)延遲，進(jìn)一步加重網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。這種情況通常會(huì)顯著降低網(wǎng)絡(luò)性能，引發(fā)不穩(wěn)定的情況。

要降低網(wǎng)絡(luò)擁塞，最簡(jiǎn)單的方法是升級(jí)工業(yè)交換機(jī)端口的帶寬，提高端口的運(yùn)載能力。然而，這種方法可能導(dǎo)致前端設(shè)備的成本上升。光路科技的FR-TSN3412系列工業(yè)交換機(jī)提供多種流量調(diào)度機(jī)制，可在網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)通過流量整形和調(diào)度，為關(guān)鍵流量提供帶寬和延時(shí)的保障，從而解決了提升網(wǎng)絡(luò)性能的難題。

FR-TSN系列工業(yè)交換機(jī)

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(wǎng)交換機(jī)產(chǎn)品。它不僅能夠解決多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的一致性問題，還為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)注入了更多的確定性和可靠性。其目標(biāo)是確保以太網(wǎng)能夠?yàn)殛P(guān)鍵數(shù)據(jù)的傳輸提供始終穩(wěn)定和一致的服務(wù)水平。FR-TSN3412目前支持多種時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)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(jī)融合了先進(jìn)技術(shù)，引導(dǎo)并發(fā)展出低延遲、低抖動(dòng)，同時(shí)具備傳輸時(shí)間確定性的以太網(wǎng)局域網(wǎng)。在汽車等特殊應(yīng)用環(huán)境下，它充當(dāng)傳統(tǒng)以太網(wǎng)的增強(qiáng)功能，為系統(tǒng)提供卓越性能。此外，該交換機(jī)還為需要始終連接的關(guān)鍵設(shè)備提供了冗余機(jī)制。

作為一款工業(yè)級(jí)交換機(jī)，F(xiàn)R-TSN3412能夠在標(biāo)準(zhǔn)工作溫度范圍-40℃至85℃下運(yùn)行，具備IP40防護(hù)等級(jí)，因此成為適用于惡劣環(huán)境的理想選擇，包括工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、智能交通系統(tǒng)（ITS），以及公用事業(yè)市場(chǎng)應(yīng)用等，其環(huán)境適應(yīng)能力超越商業(yè)產(chǎn)品規(guī)格。

總結(jié)

TSN技術(shù)的應(yīng)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(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)延遲納秒級(jí)的時(shí)鐘同步，進(jìn)一步優(yōu)化了道路交通效率和安全性。交換機(jī)產(chǎn)品服務(wù)的引入，尤其是光路科技的FR-TSN3412系列，不僅在路側(cè)單元的V2X數(shù)據(jù)廣播方面取得了突破，同時(shí)通過流量調(diào)度機(jī)制成功降低了網(wǎng)絡(luò)擁塞風(fēng)險(xiǎn)，確保了關(guān)鍵數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。這一創(chuàng)新解決方案為智能交通領(lǐng)域奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為未來的交通系統(tǒng)提供了可持續(xù)、高效的通信架構(gòu)。