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时间敏感网络系列报告1:工业与车载的下一代网络升级方向

传统以太网已经难以满足工业互联网以及汽车智能化对网络的各种新兴需求,网络架构向时间敏感网络(TSN)方向升级有望成为大趋势。


TSN 解决传统以太网的三大问题:1)流量传输不确定性,传统以太网采用“尽力而为”的传输方式,导致其在传输数据的延时波动大,且具有极高的不确定性,TSN 通过冗余链路、白名单等方式能够确定网络最大时延。2)时间不同步,TSN 具有精准的时钟同步在时间敏感的领域有广阔的应用空间(例如工业、自动驾驶功能汽车等)3)通信协议不统一:在网络架构中通常不同的设备会使用不同的通信协议,而不同的通信协议之间难以实现直接的互联互通,TSN 旨在提升以太网的性能,使其更具备确定性、鲁棒性、可靠性,通过IEEE802 网络保证数据包的延迟、抖动、丢包,实现不同设备产生的数据流量的统一承载,实现周期性数据与非周期性数据在同一网络中的传输。


TSN 是工业自动化与汽车智能化的刚性需求。与商业互联网领域对网络拥堵的态度不同,工业、汽车医疗等领域一旦出现严重网络问题则有可能导致致命后果或巨大经济损失,因此上述等领域对网络卡顿、延时容忍度极低,TSN的出现为解决上述领域的应用问题提供了可行的解决方案,并衍生出了多种协议,为工业、车载等领域提供了多样的选择。


设备之间无缝交互是实现真正工业自动化的前提条件,TSN 大有可为。工业场景中传统工业不同层级之间相互孤立,设备之间也互不兼容,而TSN 实现各个层级以及设备之间通信协议的统一,为打破各个层级之间数据孤岛提供基础。我们认为在制造场景中TSN 技术是实现真正的工业自动化与工业互联网愿景的必然趋势。


传统汽车网络架构已无法满足汽车智能化时代的网络需求。1)据北汇信息估算,一辆自动驾驶的汽车每小时产生的数据量有望高达4TB,传统汽车网络架构已经难以满足自动驾驶时代汽车的数据传输需求;2)自动驾驶需要对不同雷达、传感器之间对路况的判断进行时间同步,否则将极大影响算法判断的准确度;2)自动驾驶系统对于网络堵塞、延迟等容忍度极低,设置充足的冗余网络也是汽车智能化时代中自动驾驶的必要要求。4)由于新一代智能汽车与互联网将会产生连接,因此必须考虑在网络攻击以及单点功能失效造成的流量过载等因素对于汽车行驶安全的威胁。TSN 网络所具备的特性可以很好的解决上述问题,因此我们认为未来车载领域有望大规模应用TSN 技术。


TSN 解决方案已经逐渐成熟,产业链投资机会有望逐步涌现。由于TSN 具有的特性非常契合当前工业、车载等下游领域的痛点,众多工业自动化以及汽车领域企业已经开始研究和应用TSN 的解决方案,已有部分芯片厂商和设备厂商推出支持TSN 特性的交换芯片和支持部分特性的TSN 交换机。上市公司中,三旺通信加速布局TSN 方向,22 年发布端对端的整体方案,与紫金山实验室共同推进TSN 的应用。东土科技于2022 年9 月中旬中国首颗自主设计的TSN 芯片——KD6530,成为首款进入我国工信部工业互联网产业联盟公布“时间敏感网络(TSN)产业链名录计划”名录的TSN 芯片。我们认为未来随着科技领域的国产替代进程加快,国产TSN 领域的投资机会将逐步涌现。


风险提示:市场推广不及预期、新技术出现


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转自招商证券股份有限公司 研究员:董瑞斌/余俊/李哲瀚


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