《基于TSN的轨道交通车辆综合承载网络技术研究》

随着轨道交通行业的快速发展，列控、信号、PIS/PA/CCTV、火灾、乘客服务等系统对于车载网络的实时性、传输带宽等方面的需求越来越高，车载网络的组网也越来越复杂。各个子系统都有自己的一套组网和技术，通信协议也不尽相同，在易用性、互操作性、带宽和设备成本上都存在一些不足，导致各子系统之间通信难度越来越大，急需一种综合承载网络技术来统一车载网络。目前车载网络主要采用工业以太网+TRDP进行综合承载，工业以太网可以实现控制网和维护网的融合，但是由于实时性的限制，无法融合承载更多的大流量网络如PIS/PA/CCTV等，应用也受到了一定限制。所以目前迫切需要一种同时满足实时性和大带宽的网络技术，时间敏感网络TSN由此应运而生。TSN技术才刚刚开始进入产业视野，最初，TSN技术被应用于音频/视频同步的场景，而之后随着汽车工业中无人驾驶/辅助驾驶技术的需要，TSN也被纳入了开发中，在2012年原有的IEEE 802.1Q成立针对工业互联网的实时性工作组，称IEEE802.1TSN。

TSN网络因为其优秀的带宽、时延保证、高可靠性被引入下一代车载TCN网络中，是未来车载网络的发展趋势。当前业内发展较成熟的时间敏感网络基础协议包括：IEEE 802.1AS、IEEE 802.1Qbv、IEEE 802.1Qci、802.1Qbu、IEEE 802.1Qcc和IEEE 802.1CB等。

欧洲铁路项目Shift2Rail已将TSN技术纳入新一代TCMS的规划中。2015年，Shift2Rail IP1 创新项目中提出，提出将通过引入基于集中式功能的新架构，增加TSN网络功能，提高网络传输的低时延和高可靠性能，通过综合承载将各子系统网络合并，减少列车线缆数量，降低车辆制造成本，提高车辆的可维护性。在Shift2Rail项目中，还基于TSN综合承载网络，针对下一代列车提出了整车一体化平台的理念，这个平台能够集成不同安全等级的业务应用，为不同的业务应用功能提供一个执行环境，并在终端系统内部提供一个虚拟总线，实现数据融合与共享。

国内方面，2020年3月，中国城市轨道交通协会发布《智慧地铁城轨纲要》，对智慧城轨进行顶层设计，明确建设目标、确定重点任务，指导智慧城轨有序推进。其中，用很大篇幅鼓励发展多专业集成一体化平台、集约型车辆网络基础平台。因此，基于TSN的轨道交通综合承载网络结合一体化平台，能为下一代轨道交通赋能，实现下一代智能列车的可靠性的提升，能耗及成本的降低，是未来车载网络的发展趋势。