中国信息通信研究院技术与标准研究所 2023年5月 确 定 性 承 载 技 术 和 评 测 体 系 研 究 报 告(2023 年)版 权 声 明 本报告版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。转 载、摘 编 或 利用 其 它 方 式 使 用 本 报 告 文 字 或 者观 点 的，应注明“来源：中国 信 息 通 信 研 究院”。违 反 上 述 声明 者，本 院将 追 究 其 相 关 法律 责 任。前 言 数 字经 济时 代，行业 数字 化转 型推 动产 业互 联网 加快 发展,确定性承载需 求渐增，网 络连接从“尽力而 为”加速 向“确定性”演进。确定性网络具 备端到 端 特性，确 定性承 载 作为重要 构成作 用 日趋凸显。本报告研 究了确 定 性承载的 范畴、内 涵和关键 特性，分 析提出了确定性承 载的八 类 通用场景 和 SLA 指标，构建 了多层 多 域的确定 性承载技术 体系。在 此基础上，聚焦 剖 析了分组 队列、TDM 细粒度、智能编排、网络 演 算和异构 协同等 关 键技术进 展及标 准 发展现状。基于对网 络和业 务 维度分类 分级的 设 计思路，本报 告提出 了两维五级的 D-cube 确定 性承载评 测体系，适用于 IP、以太网 和光传输 等多种类型 设备和 网 络的确定 性能力 评 测。在网 络维度，分 析提出了 结合网络规 模和技 术 能力映射 的节点 级、链路级、网络 级、大规模高 隔离和异构 网络确 定 性的分级 方法。在业 务维度，探讨 了性能 建模分析、源宿端扣 除和等 效 继承的端 到端承 载 指标分解 方法，为业 务评估指 标的分级提 供支撑。最后，本报告 对于确 定性承载 技术的 未 来发展和 产业应 用 进行了展望并提 出了相 关 建议。希望本 报告的 研究成果 为确定 性 承载技术 和产业应用 创新提 供 参考，助 力支撑 行 业数字化 转型的 蓬 勃发展。目 录 一、概述.1(一)应用与技术双轮驱 动，确定性网络势在必行.1(二)建设高质量行业专 网，确定性成为重要支撑.1(三)构建端到端网络能 力，确定性承载作用凸显.2 二、确定性承载技术体系构建.2(一)聚焦服务和技术特 性，构建确定性承载体系化内涵.2(二)依托业务需求和网 络能力,明确通用场景和 SLA 指标.5(三)分组和 TDM 技术 融合演进，打造多层多域技术体系.7 三、确定性承载技术进展分析.9(一)园区确定性逐步成 熟，广域确定性取得阶段性突破.9(二)技术标准化多层面 推进，不同技术成熟度存在差异.11(三)分组队列技术持续 创新，推动确定性能力逐步提升.16(四)TDM 细粒度技术 加速推动,支撑高安全隔离应用.19(五)智能计算编排多维 增强，满足差异化确定性需求.21(六)网络演算技术有待 推进，实现确定性时延可承诺.24(七)异构协同调度未来 可期，助力端到端确定性承载.25 四、确定性承载评测方法研究.27(一)从场景到业务和网 络，逐步推进评测体系构建.27(二)立足业务端到端 SLA，探索承载指标分 解方法.27(三)围绕多层多域技术 机制，明确确定性技术指标特性.32 五、确定性承载评测体系（D-cube）构建.33(一)满足网络和业务评 测需求，构建两维五级评测体系.33(二)面向网络规模和技 术能力，提出五级网络维度分级.35(三)基于应用场景和业 务指标，给出五级业务维度分级.36 六、展望与建议.37(一)机遇与挑战并存，未来五年成为发展关键期.37(二)凝聚行业技术共识，构建统一标准化体系.38(三)汇聚产业各方力量，突破共性关键技术瓶颈.39(四)构建评测服务体系，促进技术完善服务提升.39 (五)做好整体发展规划，持续推进技术演进发展.39 图 目 录 图 1 端到端确定性网络构成.3 图 2 确定性承载的内涵.4 图 3 确定性承载 8 类通用场景.6 图 4 确定性承载技术图谱.7 图 5 确定性网络技术发展历程.9 图 6 OIF FlexE 系列标准研制历程.11 图 7 ITU-T MTN 系 列标准研制.12 图 8 CCSA TC6 SPN 网络分层架构.12 图 9 IEEE 802.1 TSN 系列标准.14 图 10 CCSA TC3 确定性相关标准.14 图 11 IETF DetNet 系列 标准.15 图 12 确定性网络系列标准对比分析.16 图 13 SPN 两级切片架构和行业应用方案.20 图 14 fgOTN 映射复用 结构.21 图 15 确定性网络跨域管控系统结构图.23 图 16 确定性网络时隙动态编排系统.23 图 17 网络演算技术原理示意图.24 图 18 确定性承载测评体系构建.27 图 19 可靠性指标（RBN）分解公式.28 图 20 可靠性指标分解示意图.28 图 21 时延指标分解公式.29 图 22 时延指标分解示意图.29 图 23 时频同步指标分解公式.29 图 24 时频同步指标分解示意图.30 图 25 带宽指标分解公 式.30 图 26 带宽指标分解示意图.30 图 27 承载网络时延分解示意图.31 图 28 确定性承载 D-cube 评测体系.34 图 29 确定性承载 D-cube 评测体系网络维度分级.36 图 30 确定性承载 D-cube 评测体系业务维度分级.37 图 31 确定性承载现状和问题分析.38 图 32 确定性承载阶段性发展预判.40 表 目 录 表 1 八类确定性通用场景的承载 SLA 指标.6 表 2 各类分组队列技术特性的对比分析表.16 表 3 各类硬软切片技术性能对比分析表.20 表 4 确定性业 务的多维 SLA 承载需求表.21 表 5 不同承载技术 PE 和 P 节点时延表.31 表 6 承载网时延分配建议表.32 表 7 确定性承载典型技术的 指标特性表.32 确定性承载技术和评测体系研究报告（2023 年）1 一、概述(一)应 用 与 技 术 双 轮驱 动，确 定 性 网络 势 在 必 行 行业数字 化转型 为 确定性网 络提供 广 阔的应用 前景。随着 5G、工业互联网、云计算、大 数据等技术 部署推 广，许多 行业的生 产控制和视频 应用等 场景对带宽保障、业务隔离、低时 延、低抖动 和 高可 靠性等方面均提出了较高确定性要求。确定性网络成为 支撑行业网络高质 量发展的重要技术之一。政策引导 构建端 到 端确定性 网络，保 障 行业专网 业务高 质 量承载。2020年 12 月 22 日，工 信部印发 工业 互 联网创新 发展行 动 计划（2021-2023年），指 出发展工 业互联网的高质量 网络需要开展企业 外网建设，推动基础电信企业提供高 性能、高可靠、高 灵活、高安全的网 络服务。探索云网融合、确 定性网 络、IPv6 分段路由等 新技术的 部署。技术发展为确定性网络的实现奠定坚实基础。行业数字化转型加速ICT 与 OT 深度融合，驱使移动 通信网 络向 确定 性网络 演 进。3GPP 从 R16开始支持 端到 端 TSN 确定性能力，R17 和 R18 将进一步 提供内生 确定性连接能力，包括承 载网的确 定性。国 内 IMT-2030 推进组 发布的 6G 白皮书中，“确定性 网络”成为 6G 十大潜在关 键技术之 一，并 涉 及接入、核心和传输网的 系统性 优 化。(二)建 设 高 质 量 行 业专 网，确 定 性 成为 重 要 支 撑 5G 行业虚拟 专网加 速发展，行 业定制 和业务保 障成为 演 进重点。传统专网技术难以满足企业网络日新月异的信息化业务需求。5G 技术凭借通信性能指标的大幅 提升，将在工厂、能源、矿山、电力、交通等领域发挥确定性承载技术和评测体系研究报告（2023 年）2 重要作用。在当前 阶段，用户 对行业 网络的需 求呈现 差 异化和碎 片化,通用化的网络产品已经 无法完全满足需求，需针对行业用户 提供量身定制的网络服务。截 至 2022 年底，我国 5G 行业 虚拟专网 数已超过 10000 个。电 力、铁路等行 业已开展 5G 自建虚拟专 网的 尝试。深度 适配行 业需求，5G 行业专网已从 通用走 向 行业定制。构建 定制 化网络架 构和端 到 端业务保 障体系，网络“确 定性”成 为重要支 撑特性。(三)构 建 端 到 端 网 络能 力，确 定 性 承载 作 用 凸 显 行业专网中的业务 可大致包括生产控 制类、生产采集类、生产检测类和信息管理类。不 同类型的业务体现 不同的流量 特征和 网络需求特征。在多业务混传和复杂 业务流量流向场景 下，需实现高安全、高优先等级业务的端到端质量保证。对于工业互联网、智能电网等行业，其生产类业务均提出了电信级高可 靠性网络需求，需 要实现端到端的网 络保护机制和电信级运维能 力。部 署 端到端确 定性网 络，确定性 承载至 关 重要。二、确 定性承 载技术体 系构建(一)聚 焦 服 务 和 技 术特 性，构 建 确 定性 承 载 体 系 化 内涵 端 到 端 确 定性 网 络主 要 包 括 确定 性 有线/无 线 接 入 网、确定 性 承 载 网、确 定 性 核 心 网 和 业 务 网（见 图 1）。其 中，确 定 性 承 载 网 主 要 涉 及 了 基 于L0L3 确定性技术 的 IP 网、以 太网和 光传输网，重点 面 向 5G 承载、算网融合/云网融 合业务 承载和行 业专线 专 网场景。确定性承载技术和评测体系研究报告（2023 年）3 来源：中国 信息 通信 研究 院 图 1 端到端确定性网络构成 确定性承 载的内 涵 从技术和 服务 2 个 维度出发，定义 了 5 个内部基 础能力和 5 个外部 关 键指标（见 图 2）。首先，确 定性承 载 本质提供 的是网 络 确定性承 载服务，并通过多 层技术的组合 实现确 定 性服务质 量的保 障。（1）网络确 定性承 载服务：网络满 足 一种或多 种业务 对 一项或多 项确定性服 务质量（SLA）要求。比如 电 力行业（虚拟）专 网要满足 工业远程控制对 端到端 确 定性时延 的承载 服 务质量要 求，同 时 满足电力 通信中 差动保 护业 务对高 可 靠、低时 延及确 定 性双向时 延差的 承 载服务质 量要求等。（2）网络确 定性承 载技术：网络支 持 满足确定 性承载 服 务相应的 承载技术能 力。从 网 络分层的 角度，通 过 L0L3 不同的层 次技术及 其组合满足确定 性承载 服 务的需求。比如 L1 层 TDM 技术、L2 层 TSN 技术以及 L3 层 DetNet 技 术等。确定性接入确定性核心网和业务网城域网/广域网 局域 网确定性 承载端到端确定性网络数据中心网络确定性承载技术和评测体系研究报告（2023 年）4 来源：中国 信息 通信 研究 院 图 2 确定性承载的内涵 基于服务 和技术 两 个维度，确定性 承 载应该具 备以下 5 个内在能力，以实现确 定性网 络 的外在关 键特性。（1）资源预 留与调 度能力：具备路 径 计算与资 源预留 能 力，从而 实现转发路 径和资 源 保障的确 定性。（2）时延/抖动 控 制能力：通过各 类 队列调度 转发和 时 隙复用等 机制实现业务 时延和 抖 动的精准 控制，从 而保障时 延和抖 动 的确定性。（3）确定性 路由和 转发能力：通过 各 类分组隧 道、TDM 通道和光 波长等技术 实现路 由 和转发的 确定性。（4）精准时 频同步 能力：通 过全网 精 准的频率 同步和 时 间同步技术，支撑“按时、准时”的确定性转发 服 务。（5）保护和 恢复能 力：通过 不同类 型 的保护和 恢复能 力，支持在 多种网络故 障情况 下，提供高 可用的 业 务承载服 务。1 SLA 2 L0L3/+(CIR)(PIR 2 5 5 99.999%(X%)/确定性承载技术和评测体系研究报告（2023 年）5 确定性承 载的 5 个 内在能 力 最终支 撑 提供 5 个外在关 键 指标，包 括时延确定性、带宽 确 定性、高 可用性、时频同步 精度和 安 全隔离性。（1）时延确 定性：具备确定 性的时 延（即时延 的上界）和确定性 的时延抖动（即时 延 的上界和 下界），部 分确定性 业务要 求 低时延和 低抖动特性。（2）带宽确 定性:应在轻载 和拥塞 的 各种场景 下均提 供 承诺的带 宽特性，包 括承诺 保 证带宽(CIR)和容许 保证带宽（PIR）。（3）高可 用 性：需 具备大于 99.999%及以上的 高可用 性，甚至长 期无丢包特 性。高 可 用性涉及 业务和 网 络两个层 面指标，通常通过 业务层 面指标来验 证网络 层 面指标。（4）时频同 步精度：同步业 务和高 等 级时延敏 感类业 务 需承载网 络具备高精 度和超 高 精度的时 频同步 能 力。业界 也在积 极 探索研究 不依赖 全网时频同 步来实现 IP 网的确定 性承载 技术。（5）安全隔 离性：具备基于 物理隔 离 或时隙隔 离的硬 切 片能力，或基于分组 标签逻 辑 隔离的软 切片能 力，适配不 同程度 的 业务安全 隔离需求。(二)依 托 业 务 需 求 和网 络 能 力,明 确 通用 场 景 和 SLA 指标 从行业承载需求出 发，工业互联网、智能电网和云视频 成为确定性需求程度较高的应用 场景。针对不同的 确定性业务分类、承载需求特性和网络应用范 围定义 了 确定性承 载的八 类 通用场景，包括 现 场生产控 制、远程生产控制、生产 监 控、生产 采集、视 频 AI、AR/VR 高体验视频、关键控 制类和精准 测 量定 位 类（见 图 3 错误!未找到引 用源。）。确定性承载技术和评测体系研究报告（2023 年）6 来源：中国 信息 通信 研究 院 图 3 确定性承载 8 类通用场景 基于典型 行业的 确 定性业务 端到端 SLA 指标，从带宽、时延、抖 动、可靠性、时频同步、隔离度等维度聚 类分解了 八类确定 性通用场景的承载SLA 指标如下表 所示。表 1 八类确定性通用场景的承载 SLA 指标 来源：中国 信息 通信 研究 院 总体分析，在 云化 应用和远 程控制 场 景下，城域/广域 确 定性承载 需求 SLA 1 PLC+=N*2Mbps=2ms 100usTDM()99.9999%2 PLC/+=N*2Mbps=5ms 100usTDM()99.9999%3/+=N*2Mbps=50ms 99.9%4/+=N*50Mbps=20ms5ms 99.999%5AR/VR AR/VR AR/VR/+=N*100M1Gbps=3ms 10ms 99.999%6 AI/+=N*100Mbps=10ms 99.9999%7/=N*100M1Gbps=3ms 10msTDM 99.9999%8 PMU 1us 确定性承载技术和评测体系研究报告（2023 年）7 初步呈现，时 延/抖 动确定性 和高可 靠 性指标严 苛。不同 场景 的确 定性承 载需 求 呈 现差 异。工业 控 制 类场 景 对时延/抖 动 确 定性 和 高可 靠 性 需求 显 著；基于 AR/VR 高体验视频场 景对带 宽 和时延确 定性提 出 要求；针 对电网 生产控制大 区和行 业 涉及安全 生产的 关 键控制业 务呈现 了 TDM 硬隔离和超高可靠性 需求；面 向视频 AI 场景的 机器视觉 和高清 质 检应用提 出了低 时延抖动、大带宽 和 高可靠的 确定性 需 求。(三)分组和 TDM 技术融合演进，打 造多层多域技术 体系 L0L3技术协同发展 构建多层 多域确 定 性承载技 术体系。确 定性承载 技术以5 个确定 性关键 指标需求 为驱动，通 过不同的 技术机 制 和能力组 合应用，最终实现 了覆盖 多 层多域网 络的确 定 性承载技 术体系（见 图 4）。基于不 同技术实现 机制，可 分 为分组融 合类和TDM 类；遵循协议分 层 架构涉及L0L3层网络技 术；依 据 网络覆盖 能力包 括 面向局域、城域 和 广域的技 术方案。来源：中国 信息 通信 研究 院 图 4 确定性承载技术图谱 2.1.3.4.+/OSI 分层L1L2L3L4L5L7MTN OTNWDM/ROADM/OXCFlexETSN确定性IP/EDNDetNet局域 城域 广域DetNet+TSNTSN over 5G分组融合类DetWiFiDCN无损网络TDM类L0确定性承载技术和评测体系研究报告（2023 年）8 确定性承 载按照 TDM 和分组融合 两类 技术不断 演进，构 建了多层 多域的确定性 承载技 术 体系（见 图 5）。分组和 TDM 技术相互借鉴 且不断 融合，寻求 资源利 用 率与网络 性能间 的 平衡。TDM 类技术 主 要包 括了工作 在 L0 层的 WDM/ROADM/OXC 光波长、L1 层的光传送网（OTN）的 ODUkj 等各级通道、城域传 送网（MTN）层网络（包 括 MTNS 和 MTNP，属于切 片分组网 络（SPN）的一个 层网络）和灵活以 太网（FlexE）接口技术。其 中，WDM/OTN 和 ROADM/OXC 主要是面向 城域和 广 域的高速 光互联 场 景；MTN 主要面向 城域场景的 5G 回传和专线 承载等 应 用，MTN 技术兼具 分组转发 灵活性和 TDM 通道隔离优势。FlexE 技 术 可应 用于城 域或广 域场 景提供 以太网 接口 上的时 隙硬隔 离承载；分 组融合 类 技术 是在 原有分 组 转发机制 中引入 TDM 机制，实 现确定性能力。最典 型 的技术包 括工作 在 L2 层 TSN 技术，其主要面 向局域 应用范围实 现音视 频、工业控制 和移动 前 传等确定 性承载。同 时，L3 的 IP 网络也融合 或借鉴 TSN 开展技术创 新和 应用扩展，已涌 现 出 DetNet、确定 性IP（DIP：Deterministic IP）和 增强确定 性网 络（EDN：Enhanced DetNet）等 技术。DetNet 是由 IETF 规范的可 支持跨 域 TSN 网络 互联的技 术架构，目前已发 布了工 作 在 L3 层 IP/MPLS 等数据面 的基础 架 构和技术 要求。确定性 IP 技术通过 采 用循环周 期调度 等 机制实现 IP 网络内 确定性和 非确定性业务的 混合承 载。EDN 通过 TDM 时隙化队 列和调 度 等机制增 强了大 规模确定性 网络能 力。目前，确定性 IP 和 EDN 均在 CCSA 开展标准化 工作。确定性承载技术和评测体系研究报告（2023 年）9 来源：中国 信息 通信 研究 院 图 5 确定性网络技术发展历程 三、确 定性承 载技术进 展分析(一)园 区 确 定 性 逐 步成 熟，广 域 确 定性 取 得 阶 段 性 突破 随着园区 网络确 定 性技术的 日趋成 熟，TSN 和 5G 园区虚 拟 网逐步 走向商用。园区确定性 网络主要的应用场 景是工业互联网中 的设备内或车间级的集中/远程 控制。TSN 作为 IEEE802.1 标准化的 技术方 案，用于解决 以太网二层网 络的确 定 性时延和 丢包问 题。TSN 通过一系列协 议标准实 现零拥塞丢包的传输，提 供有上界保证的低 时延和抖动。为了 实现园区确定性网络，TSN 支持基于 IEEE802.1AS 规范的 gPTP 精确网络时 间同步机 制，具备调度不 同优先 级 流量的整 形控 制、资 源预留和 时间敏 感 流量的配 置能力。目前，面 向园区的 TSN 交换机产品 逐渐 丰富，已 经有多 款 交换机完 成了工业互联网 产业联 盟（AII）组织 的互通 测试。随着 5G 技术的 发展，目前 5G+TSN 已成 为业界研 究的焦 点。5G+TSN主要指 5G 网络与 TSN 系统在技 术方 案上的融 合创新 以 及在工业 控制领2000 2015 2022 TSN+SDNDetNet:TSN L3 DIP:MTN/SPNOTN FlexOFlexE1.0/2.0MTN/SPN OTN OSU 1 TDM 2 SDH/MSTPDWDMOTNEDN:确定性承载技术和评测体系研究报告（2023 年）10 域的协同 部署，主 要包含 TSN Over 5G uRLLC、TSN 用于 5G 前传以及 5G 作为 TSN 系统网桥三种 技术方 案。国际 上，高通、爱 立信、英特尔 和诺基 亚等纷纷开展 相关技术与部署方 案的研究。国内三 大运营商和中国信息通信研 究院也 积 极开展 TSN Over 5G uRLLC 测试平台 的建设与 应用方案的验证。广域确定 性承载 技 术主要应 用于工 业 远程控制、云 化监控/检测以及政企专线等 场景。以 OTN/WDM、SPN/MTN 为 代表光传 输网络 技 术天然具 备广域和城域范 围的确 定 性承载能 力。以 DIP、DetNet 和 EDN 为代表的 L3 层 IP技术正积极开展广 域确定性的有益探 索，并实现了广域 确定性能力的阶段性技术突 破。DIP 技术创新 性的提 出 了基于 SRv6 的指 定周期排 队转发 方案。该方案在调 度 上通过时隙映射、周期性排队转发方 式实现了时延抖动的精准控 制。DIP 技术可以 保证在 最 差情况下 的端到 端 时延的有 界，且最差时延抖 动仅为 两 倍转发周 期。现阶 段，典型的 最小转 发周期为 10us。确定 性网络（DetNet）在架构 层面为 网络 提供了 一种低 丢包 率、有 界端到 端延迟的数 据流传 输 能力，用 于承载 实 时的单播 或多播 数 据流。EDN 通过增强 DetNet 架 构和方 案支 持大规 模和跨 域的 确定性 承载方 案，目前已 经在CCSA 立项开展 研 究。综合分 析，DIP/EDN 正处于标准 研 制和技术 验证阶段，在应用方面尚 无商用案例，已开 展规模实验网的测 试 验证，但仍需在复杂流量模型和组 网拓扑下，继续推 动大规模、全场景 的确定性业务承载能力的全 面试验 验 证。面向工业 制造等 场 景，实时 高可靠 成 为必选项。5G+TSN 工业控制 等场景除了对确定性 时延抖动有严格要 求，还通常要求网 络的高可靠性，即确定性承载技术和评测体系研究报告（2023 年）11 要求网络提供实时 高可靠能力。传统 保障可靠性的方法 是双发选收，然而此类技术在保证可 靠性的同时，也引 入了新的问题，即 同一报文会通过两条路径发送，然后 在出口网关（或者 中间某些网络设备）上进行去重和排序。当路径 较远或者 跳数较多 的时候，两 条路径之 间会存 在 较大时延 差（ms级），因此 需要占 用 网关设 备 较大的 缓 存资源来 执行去 重 和排序。在缓 存资源受限情 况下，会 极大影响 网络的 接 入能力。基于 DIP 等技术，可以 在短路径上进行主动的 周期延迟以进行时 延补偿，从而减小 甚至消除双路径之间的时延 差，减 小 网关设备 的缓存 压 力。(二)技 术 标 准 化 多 层面 推 进，不 同 技术 成 熟 度 存 在 差异 聚焦不同场景，多 个标准化组织并行 开展确定性承载技 术研究。面向数据中心 互连需 求，OIF 拓展以太 网物 理接口支持 L1 的TDM 时隙技术，提出 FlexE 系列标准。目前，FlexE IA 系列标 准 已 覆 盖50GE/100GE/200GE/400GE 接口速率，并扩展支持时间同步、设备发现/管理功能 及 以太网/OTN 的互通模式（见 图 6）。来源：中国 信息 通信 研究 院 图 6 OIF FlexE 系列标准研制历程 满足5G 承载和行业 专线确定 性需求，MTN（城域传 送网）成为 ITU-T SG15 的新型 传送技 术标准体 系。目前 已经完成 MTN 架构（G.8310）、MTN 接确定性承载技术和评测体系研究报告（2023 年）12 口（G.8312）、MTN 设备功能（G.8321）、MTN 管控（G.8350）和 MTN 保护（G.8331）系 列标 准的 研制 和发布。在2022 年 9 月的SG15 全会上,我国 牵头推动的MTN 细粒 度 到MTNP 服务层的 映射技术（G.fgMTN）已成功 立项（见来源：中 国信息 通 信研究院 图 7），在2023 年4 月全会取得了 技术 方案的重 大进展，预计在 2023年11 月提交 批准通 过。来源：中国 信息 通信 研究 院 图 7 ITU-T MTN 系 列标准研制 MTN 是 SPN(切片分组网络)的切片通道层技术方案。MTN 技术扩展了FlexE 接口的N 5GbpsTDM 时隙复用 机制，将业务 在SPN 节点内部 直接 根据L1 层的TDM 时隙进 行映射、复用、交 叉和转发，并增 强 了通道层 的告警 和性能检测 等运营 管 理维护（OAM）能力、50ms 电信级 网络 保护机制，提 供类SDH 安全隔离、低 时 延、低抖动和 高可 靠的确定 性能力（见 来源：切片 分组网络（SPN）细粒度 承载技术 要求 图 8）。ITU-T 新一代5G 传送网MTN 技术标准体系框架需求特性 时频同步 网络架构 网络接口 设备功能 管理控制 网络保护 GSTR-TN5G报告 G.8300：5G传 送 网络 特性(2020 年3月 正 式发 布)G.8310:MTN架构(2018 年10 月立 项，2020 年9 月批准 通 过，12月 正 式发 布)G.8312:MTN接口(2018 年10 月 立 项，2020 年9 月批准 通 过，12月 正 式发布)G.8321:MTN设备(2019 年7月 立 项，2022 年9 月 通过)G.8331:MTN保护(2019 年7月 立 项，目前 已 通 过)G.8350:MTN管控(2019 年7月立项，2022 年9 月通过)G.mtn-sync:MTN同步(2020 年9 月 立项)已发布 在 研细粒度MTN G.fgMTN:细粒度MTN（2022 年9 月全 会 立 项）新立项确定性承载技术和评测体系研究报告（2023 年）13 来源：切片 分组 网络（SPN）细粒 度承 载技 术要 求 图 8 CCSA TC6 SPN 网络分层架构 OTN 技术具备高速 率、大带宽、硬隔 离和低时延抖动的 确定性承载能力。目前，细粒 度 OTN（fgOTN）技术正 在 ITU-T SG15 开展技术标 准化工作。通过 将 PDH、SDH 和以太 网等不 同 类型的低 速率（Sub1G）客户 业务封装映射 到 fgOTN 容器，然后 复用到 OTN 的 ODUkflex 服务 层 实现对 多种业务的统一 承载，并支 持复用到 单波长 100G/200G/400G 及以上 速率 实现 高效传输。OTUCn 或FlexO 技术通过 特定的 帧格式处 理，用 N 100G 接口实现超100G 信号的 传输。fgOTN 技术突 破了现 有 OTN 的1.25Gbps 时隙限制，采 用新型帧结 构对现 有 ODUk 净荷进 行划分，支持小 于 1G 速率 业 务 的 确定 性承载。面向工业 以太网 场 景，IEEE 802.1 标准任务组 制定 TSN（时延敏感 网络）技术标 准。TSN 系列标准 已基本 成 熟，2018 年已发布 的 IEEE 802.1 标准体系中包含了时 间同步、转发时延 控制、业务可靠性 及资源管理共四个TSN 通用标准组 件(见 图 9)。目前，正 在制定 802.1ASds 半双工以 太网同步能力、802.1ASdm 时间同步 主备保 护、802.1Qdd 资源分配 协议和802.1Qdj配置增强 等 技术 标 准。近期，IEEE 802 工作组正在结合 TSN 技术与典 型应确定性承载技术和评测体系研究报告（2023 年）14 用场景制 定相应 的TSN 应用配置，包 括TSN 应用到前 传场景 的IEEE 802.1CM 2.0、基于TSN 车联网应用的IEEE 802.1DG 及针对航空 应用 的802.1DP/SAE AS6675 等。此外，IEEE 802 工作组 与3GPP、IETF 共同推进 了 5G over TSN、TSN 和DetNet 网络互通等技 术方案 的 标准化工 作。来源：中国 信息 通信 研究 院 图 9 IEEE 802.1 TSN 系列标准 面向广域 长距离 确 定性应用 需求，CCSA TC3 开展了电信 网 络的 确定 性IP 网络和确 定性承 载技术标 准的研 究。CCSA TC3 于2020 年开始制定电信网络的 确 定性 IP 网络（DIP）系列行业 标准。目前，相 关的 标准涉及到 DIP总体架构和技术要 求、控制面技术要 求、DIP 设备技术要求及设备测试方法等。近 期，CCSA TC3 联合TC6 开启了 确定性承 载相关 标 准研制工 作，包括确定性 承载业 务 质量指标 与评估 方 法以及测 试方法 等 标准。现阶 段，CCSA TC3 电信网络的 确定性 IP 标准已 陆续报 批，确定性 承载标 准仍处在 起步阶段（见 图 10）。确定性承载技术和评测体系研究报告（2023 年）15 来源：中国 信息 通信 研究 院 图 10 CCSA TC3 确定性相关标准 针对广域 确定性 场 景，IETF DetNet 工作组研制L3 层确定 性网络技 术。2015 年互联网 工程 任务组（IETF）创 建了 DetNet 工作组。目前，DetNet已确立标 准体系 框 架，并制定完 成 架 构、用例、安全、信 息模型和 IP/MPLS及TSN 互通相关 数 据面等标 准。现 阶 段，工作 组重点 开 展 DetNet OAM 和管控面 的标 准化。近 期，IETF DetNet 已将大规 模组网 需 求 及相应 的队列 技术增强内容列入工 作组计划，DIP/EDN 架构、数据面和 控制面技术相关标准将成为 后续IETF DetNet 工作组和CCSA TC3 的新热点（见 图 11）。来源：中国 信息 通信 研究 院 图 11 IETF DetNet 系列 标准 2020.7 2020.7 IP 2021.7 2023.4 2021.3 2021.8 2021.10 L3 2023.4(TC6)2021.72022.5(TC6)2022.11确定性承载技术和评测体系研究报告（2023 年）16 多个组织并行开展 标准制定，不同确 定性技术的标准化 成熟度存在差异（见 图 12）。TDM 时隙化是业 界共识 的确定性 转发方 案，包括 ITU-T 规范SDH、OTN 和MTN 技术以及OIF 规范 的FlexE 接口技 术。FlexE 和MTN 技术标准发 展成熟，在5G 承载场 景已实 现规模商 用部署；TSN 技术标准 基本成熟，产业成熟度 和 规模部署能力仍 有待提升。TSN 相关的芯片研发、设备测试、推广及 产品 认证工作 正在有 序 开展；确 定性 IP/EDN 技术正在CCSA TC3 进行标准化，目 前已开展 了广域 场 景下的试 验网测 试，但无商用 案例；IETF DetNet 的L3 确定性技 术标准 有 待深化研 究，面 向 大规模场 景的增 强DetNet 成为新兴热点。来源：中国 信息 通信 研究 院 图 12 确定性网络系列标准对比分析(三)分 组 队 列 技 术 持续 创 新，推 动 确定 性 能 力 逐 步 提升 确定性网络应用场 景的不断扩展，驱 动分组队列技术持 续演进。分组队列技术是分组架 构基于排队服务模 型的关键组件，是 支持确定性时延和抖动的基础。按照 是否需要时间同步 机制划分，分组队 列包括同步队列和异步队列 两种类 型。各类分 组队列 技 术特性的 对比分 析 如 表 2 所示。2018 2020 20192022TSN FlexE 2.0 FlexE 2.1400 ZR TSN IEC G.mtn MTN MTN:G.mtn-arch G.mtn-eqpt G.mtn-prot G.mtn-mgmtG.mtn,G.mtn-arch 发布FlexE2.2 802.1AS 802.1Q-2018 802.1Qci 802.1Qbv 802.1Qch DetNet DetNet DIP DIP G.mtn-eqpt G.mtn-prot G.mtn-mgmt.,2017 2015 DetNet OAM 802.1CM 802.1DGFlexEMTNTSNDIPDetNet技术标准成熟，实现规模商用部署技术标准成熟，实现规模商用部署技术 标准 基本 成 熟，规模部署能力待提升、存量补充、需推动应用落地。技术 标准 有待成熟，设备样机与试验网部署。技术 标准 逐步 开 展，已实现规模实验网部署。技术标准成熟度高低确定性承载技术和评测体系研究报告（2023 年）17 表 2 各类分组队列技术特性的对比分析表 来源：中国 信息 通信 研究 院 聚焦局域确定性需 求，信用整形（CBS）和时间感知整形（TAS）成为TSN 交换机 的主流 队列技术。IEEE802.3Qav 规范了 CBS 技术机制，CBS采用了基 于信用 整 形队列机 制，将 需 要优先调 度的时 间 敏感业务 分为 class A 和 class B 两类。由于 CBS 未涉及抖 动控制机 制，且 时 延随跳数 累计，因此不适用在大规 模网络中使用，也 无法满足低时延低 抖动确定性业务需求。为 此，IEEE802.3Qbv 提 出 了 适 配 工 业 互 联 网 业 务 模 型 和 承 载 需 求 的TAS 队列技术。TAS 采用了基于 严格 时间同步 的门控 队 列调度机 制，实 现对关键业 务的“路 灯转发”。为避免 低 优先级数 据对高 优 先级数据 帧传输 的影响，TAS 引入了 保护带（Guard Band）机制，即 在高优 先 级业务数 据帧窗口开启之前需要 预留一段保护带时 长。当保护带到达 时，可以继续传输正在传输 的数据 帧，但不可 以开始 传 输新的数 据帧。为 了简化 TAS 中门控开关和业 务帧特 性 等配置的 复杂度，CQF 技术机制 应运而 生。与 TAS 相同，CQF 需支持全 网时 间同步，但其 提出了 双队列的 门控调 度 机制。不同于 TAS，CQF 仅对两个数 据 缓冲队列 的出 入 端 口进行门 控，控制两 类流量的 存储与/CBS classA classB TSN TAS 802.1AS TSN CQF 802.1AS TCQF 2/CSQF SRv6 SID 2/确定性承载技术和评测体系研究报告（2023 年）18 转发过程。因此，大大简化 了队列 控 制和配置 复杂度。扩 展 城 域和 广 域确定 性 应 用，循 环周期 队 列 技术 不 断发展 演 进。TAS和 CQF 均假设传 输 链路零时 延，通过严 格的全网 时间同 步 实现不同 站点的周期对齐。在 大规模 组网场景 下，光纤链 路的时延 不容忽 视。显然，TAS 和CQF 均无法直接应用城域和广域网络。在现有队列技术的基础上，TCQF/CSQF 结合 IPV6/SRV6 封装提出 了面向城 域和广 域 网络的确 定性技术方案。TCQF/CSQF 在队列机 制上 与 CQF 相同，但是 放宽了对 时间同 步的要求，业务 流与 周期映射 可采用 IPv6 扩展头部和 SRv6 SID。CSQF 在异步周期的情况下，通过增加额外的容 忍队列来解决异步 周期边界对齐的问题，但是 会带来 多周 期队列管 控的复 杂 性。EDN（Enhanced DetNet Network）通过增强 DetNet 的部分管理 和控制 面 功能，解决 现有大 规 模确定性 队列机制的问题。面向城域和广域应 用场景，纯异步确 定性技术成为未来 的研究方向。上述 TCQF、CSQF 等以循环 周期队 列 为核心的 技术，仍 然 存在着对 设