TSN技术：智慧交通系统的时钟同步与流量调度利器

智慧交通是光路科技战略规划的核心领域之一。自2022年以来，光路科技推出了满足“确定性传输”、“低延时”和“高可靠”需求的TSN时钟敏感网络交换机产品服务，旨在构建智慧交通网络通信的高效、高速、高标准的稳定系统。

在智慧交通系统中，路侧单元（RSU）采用了C-V2X标准，这是一项基于4G/5G蜂窝网络通信技术演进的全球统一通信技术标准，包括LTE-V2X和5G-V2X。该标准在2017年正式确立，并获得我国政府的明确支持，为智慧高速建设应用提供了积极推动。RSU通过支持低时延的V2X数据广播，面向车联网的V2V和车路协同的V2I协作，进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系列交换机为例，介绍TSN技术在智慧交通的应用。

TSN工业交换机的PTP功能支撑

光路科技的FR-TSN系列工业交换机在智慧交通领域得到大量应用。通过其PTP功能，TSN交换机能与交通系统的时钟服务器进行通信，实现网络侧和路侧感知设备之间的时钟同步。它不仅能够标记路侧RSU和未来OBU的数量、通信时间、信息、摄像机智能识别业务、毫米波雷达和激光雷达的流量信息，还能根据交通业务的优先级进行统一的转发。

在智慧交通系统的网络侧使用FR-TSN3412型号的TSN交换机，可将整个系统的网络报文转发延迟提高到纳秒级，为后续多业务混合转发情况下的流量调度提供更灵活的策略控制。这一应用极大地提升了智慧交通系统的效率和灵活性。

方案一：

作为路侧网络设备，FR-TSN交换机汇聚了传输单元、测控单元和传感单元的数据。它通过与全网时钟服务器进行统一报文时间戳对时，实时将RSU路侧单元的V2X数据和传感数据等进行互动转发。除此之外，FR-TSN交换机还能最小化OBU单元所需的交互报文的传输抖动和时延。

方案二：

TSN交换机作为区域云下联区域有线专网设备进行设计，通过路段的下联TSN交换机进行工业环网设计。同时，通过TSN交换机的边界时钟BC模式，实现对区域全网和OBU单元业务报文的统一精度，以确保网络的稳定性。

TSN工业交换机的流量调度功能支撑

正如前文所述，不论采用何种网络连接方案，在以太网通信中，尤其是在智慧高速车路协同系统中，车端、路端、人端、应用中心端都需要频繁交换大量的业务报文。交换机在这一体系中扮演着关键角色，负责承载路端核心单元的业务和处理大量突发报文，其重要性显而易见。

当需要传输的流量在同一时刻超过网络总带宽时，由于带宽不足，就可能引发网络阻塞的情况。

如上图所示，以太网交换机的缓存有限。当前端所有的接入端设备同时向一个上行端口或设备发送大量的交互式突发报文时，可能导致流量拥塞，最终结果是数据丢包。在工业应用场景中，尤其是智慧交通应用中，数据丢包的成本极高。重要数据的丢失可能触发重传机制，而过多的重传将增加数据延迟，进一步加重网络负担。这种情况通常会显著降低网络性能，引发不稳定的情况。

要降低网络拥塞，最简单的方法是升级工业交换机端口的带宽，提高端口的运载能力。然而，这种方法可能导致前端设备的成本上升。光路科技的FR-TSN3412系列工业交换机提供多种流量调度机制，可在网络拥塞时通过流量整形和调度，为关键流量提供带宽和延时的保障，从而解决了提升网络性能的难题。

FR-TSN系列工业交换机

FR-TSN3412是深圳市光路在线科技有限公司推出的新一代工业以太网交换机产品。它不仅能够解决多节点网络的一致性问题，还为标准以太网注入了更多的确定性和可靠性。其目标是确保以太网能够为关键数据的传输提供始终稳定和一致的服务水平。FR-TSN3412目前支持多种时间敏感网络基础协议，包括IEEE 802.1AS、IEEE 802.1Qbv、IEEE 802.1Qci、IEEE 802.1CB和IEEE 802.1Qbu等。

TSN交换机融合了先进技术，引导并发展出低延迟、低抖动，同时具备传输时间确定性的以太网局域网。在汽车等特殊应用环境下，它充当传统以太网的增强功能，为系统提供卓越性能。此外，该交换机还为需要始终连接的关键设备提供了冗余机制。作为一款工业级交换机，FR-TSN3412能够在标准工作温度范围-40℃至85℃下运行，具备IP40防护等级，因此成为适用于恶劣环境的理想选择，包括工业网络、智能交通系统（ITS），以及军事和公用事业市场应用等，其环境适应能力超越商业产品规格。

总结

TSN技术的应用为智能交通系统的发展带来了前所未有的效率和稳定性，实现了网络报文转发延迟纳秒级的时钟同步，进一步优化了道路交通效率和安全性。交换机产品服务的引入，尤其是光路科技的FR-TSN3412系列，不仅在路侧单元的V2X数据广播方面取得了突破，同时通过流量调度机制成功降低了网络拥塞风险，确保了关键数据传输的稳定性和可靠性。这一创新解决方案为智能交通领域奠定了坚实基础，为未来的交通系统提供了可持续、高效的通信架构。