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”和“高可靠”需求的TSN時鐘敏感網(wǎng)絡(luò)交換機產(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、高標準的穩(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標準，這是一項基于4G/5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)演進的全球統(tǒng)一通信技術(shù)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(shè)應(yīng)用提供了積極推動。RSU通過支持低時延的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(shù)在智慧交通的應(yīng)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(lǐng)域得到大量應(yīng)用。通過其PTP功能，TSN交換機能與交通系統(tǒng)的時鐘服務(wù)器進行通信，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)側(cè)和路側(cè)感知設(shè)備之間的時鐘同步。它不僅能夠標記路側(cè)RSU和未來OBU的數(shù)量、通信時間、信息、攝像機智能識別業(yè)務(wù)、毫米波雷達和激光雷達的流量信息，還能根據(jù)交通業(yè)務(wù)的優(yōu)先級進行統(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型號的TSN交換機，可將整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)報文轉(zhuǎn)發(fā)延遲提高到納秒級，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交換機匯聚了傳輸單元、測控單元和傳感單元的數(shù)據(jù)。它通過與全網(wǎng)時鐘服務(wù)器進行統(tǒng)一報文時間戳對時，實時將RSU路側(cè)單元的V2X數(shù)據(jù)和傳感數(shù)據(jù)等進行互動轉(zhuǎn)發(fā)。除此之外，F(xiàn)R-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(wǎng)設(shè)備進行設(shè)計，通過路段的下聯(lián)TSN交換機進行工業(yè)環(huán)網(wǎng)設(shè)計。同時，通過TSN交換機的邊界時鐘BC模式，實現(xiàn)對區(qū)域全網(wǎng)和OBU單元業(yè)務(wù)報文的統(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)報文。交換機在這一體系中扮演著關(guān)鍵角色，負責承載路端核心單元的業(yè)務(wù)和處理大量突發(fā)報文，其重要性顯而易見。

當需要傳輸?shù)牧髁吭谕粫r刻超過網(wǎng)絡(luò)總帶寬時，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)交換機的緩存有限。當前端所有的接入端設(shè)備同時向一個上行端口或設(shè)備發(fā)送大量的交互式突發(fā)報文時，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)重傳機制，而過多的重傳將增加數(shù)據(jù)延遲，進一步加重網(wǎng)絡(luò)負擔。這種情況通常會顯著降低網(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(dǎo)致前端設(shè)備的成本上升。光路科技的FR-TSN3412系列工業(yè)交換機提供多種流量調(diào)度機制，可在網(wǎng)絡(luò)擁塞時通過流量整形和調(diào)度，為關(guān)鍵流量提供帶寬和延時的保障，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

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)交換機產(chǎn)品。它不僅能夠解決多節(jié)點網(wǎng)絡(luò)的一致性問題，還為標準以太網(wǎng)注入了更多的確定性和可靠性。其目標是確保以太網(wǎng)能夠為關(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交換機融合了先進技術(shù)，引導(dǎo)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(wǎng)局域網(wǎng)。在汽車等特殊應(yīng)用環(huán)境下，它充當傳統(tǒng)以太網(wǎng)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(guān)鍵設(shè)備提供了冗余機制。

作為一款工業(yè)級交換機，F(xiàn)R-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(wǎng)絡(luò)、智能交通系統(tǒng)（ITS），以及公用事業(yè)市場應(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，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)報文轉(zhuǎn)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(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，同時通過流量調(diào)度機制成功降低了網(wǎng)絡(luò)擁塞風險，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)域奠定了堅實基礎(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)。