搜索结果: GB/T 45278.1-2025, GB/T45278.1-2025, GBT 45278.1-2025, GBT45278.1-2025
| 标准编号 | GB/T 45278.1-2025 (GB/T45278.1-2025) | | 中文名称 | 信息技术 时间明晰网络 第1部分：协议 | | 英文名称 | Information technology - Time aware network - Part 1: Protocol | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | L78 | | 国际标准分类 | 35.110 | | 字数估计 | 26,230 | | 发布日期 | 2025-02-28 | | 实施日期 | 2025-09-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 45278.1-2025: 信息技术 时间明晰网络 第1部分：协议
CCSL78
中华人民共和国国家标准
信息技术 时间明晰网络
第1部分:协议
2025-02-28发布
2025-09-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
引言 Ⅳ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 缩略语 2
5 TAN协议综述 2
5.1 TAN协议对应OSI参考模型的位置 2
5.2 TAN物理层 3
5.3 TAN控制层 3
5.4 TAN的 MAC层 3
5.5 TAN控制层与 MAC层的交互 3
6 TAN控制层数据帧结构 3
6.1 TAN帧结构 3
6.2 TAN帧的组成部分 4
7 TAN控制层时钟同步及可定义时延的传输控制 8
7.1 TAN时钟同步及时间标签处理流程 8
7.2 时钟同步 9
7.3 可定义时延的传输控制 9
8 TAN控制层数据交换及传输 10
8.1 TAN控制层、MAC层与TAN交换设备物理接口的关系 10
8.2 TAN数据交换流程 10
8.3 数据交换及路径选择 11
8.4 抢占传输 15
附录A(资料性) 时间明晰网络与无线网络互联场景 19
A.1 基于5G网络TAN协议传输的系统架构 19
A.2 基于 WLAN网络TAN协议传输的系统架构 19
A.3 TAN-W帧 19
A.4 透传无线网络的多路径传输 20
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件是GB/T 45278《信息技术 时间明晰网络》的第1部分。GB/T 45278已经发布了以下
部分:
---第1部分:协议。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由全国信息技术标准化技术委员会(SAC/TC28)提出并归口。
本文件起草单位:北京恩易通技术发展有限公司、中国电子技术标准化研究院、深圳赛西信息技术
有限公司、中国移动通信有限公司研究院、中国电子技术标准化研究院华东分院、燕山大学、电子科技大
学、江苏中天科技股份有限公司、无锡物联网产业研究院、上海天臣微纳米科技股份有限公司、中国联合
网络通信有限公司研究院、重庆工业大数据创新中心有限公司、泾丰科技(深圳)有限公司、广东电网有
限责任公司佛山供电局。
本文件主要起草人:王帅兵、王婷、杨宏、陈强、卓兰、郭雄、曲文明、苏静茹、张弛、蔡廷晓、韦安妮、
付根利、安岗、杨博涵、吴海江、葛永新、李晓瑜、袁亚洲、谢书鸿、吴明娟、马锴、刘兰徽、任军民、邓飞、
周立雄、魏梓原、陈锦荣。
引 言
GB/T 45278《信息技术 时间明晰网络》是以太网网络应用领域的基础性标准,GB/T 45278旨在
确立对时间有严格要求和具有数据容错传输能力的 MAC层交换网络的相关准则,拟由以下部分构成。
---第1部分:协议。目的在于规定时间明晰网络的协议规范。通过对协议综述、数据帧结构、时
钟同步及可定义时延传输、数据交换及传输等方面内容的定义,使应用者理解时间明晰网络协
议的主要机制和方法。
---第2部分:交换设备技术要求和测试方法。目的在于规定时间明晰网络交换设备的技术要求
和测试方法。
第1部分是对时间明晰网络的协议规范,其中明确了时间明晰网络协议的帧结构,以及时钟同步及
数据时间标签处理、数据交换和传输等主要能力的工作流程和机制。第2部分是对采用时间明晰网络
交换设备的统一技术要求和测试方法,提供交换设备互联互通的技术规范和设计规范。
信息技术 时间明晰网络
第1部分:协议
1 范围
本文件规定了时间明晰网络(TAN)控制层数据帧结构、TAN控制层时钟同步及可定义时延的传
输控制、TAN控制层数据交换及传输等。
本文件适用于对时间有严格要求和具有数据容错传输能力的 MAC层交换设备的研发和应用。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T 9387.1-1998 信息技术 开放系统互连 基本参考模型 第1部分:基本模型
GB/T 15629.3-2014 信息技术 系统间远程通信和信息交换 局域网和城域网 特定要求
第3部分:带碰撞检测的载波侦听多址访问 (CSMA/CD)的访问方法和物理层规范
GB/T 25931-2010 网络测量和控制系统的精确时钟同步协议
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
时间明晰网络 timeawarenetwork
基于以太网和时钟同步,对数据进行时间标记和调度并容错传输的网络。
3.2
TAN交换设备 TANswitch
具备TAN帧交换能力的设备。
3.3
TAN域 TANfield
完全由时间TAN交换设备组成的网络域。
3.4
连接到TAN的任何数据源设备或数据目的地设备。
3.5
累计时延 accumulateddelay
TAN时钟同步帧已经过的全部TAN交换设备所用时间之和。
3.6
入网时间 networkaccesstime
TAN交换设备在以太网接口接收到数据的时刻。
3.7
网络时延 networkdelay
数据进入TAN域的时刻与数据从TAN域出去的时刻之间的时刻差值。
3.8
出网时间 networkoutgoingtime
母时钟交换设备 masterclockswitch
对TAN域所有TAN交换设备进行时钟同步的TAN交换设备。
3.10
外部时钟源 externalclocksource
向TAN域提供精确时间的时钟装置。
注:包括但不限于原子钟、北斗时钟源。
3.11
内部时钟源 internalclocksource
为其他TAN交换设备提供精确时间的TAN交换设备。
3.12
工作时钟源 workingclocksource
4 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
ID:身份标识(Identity)
IP:网际互连协议(InternetProtocol)
TAN:时间明晰网络(TimeAwareNetwork)
5 TAN协议综述
5.1 TAN协议对应OSI参考模型的位置
TAN协议是在GB/T 9387.1-1998OSI模型数据链路层的 MAC子层中增加 TAN 控制层。
TAN控制层包括交换设备ID、路径信息、时间标签等字段,基于时间标签对数据完成可定义时延的传
输控制,基于交换设备ID、路径信息进行数据交换和路径学习。TAN 协议与 OSI参考模型及
GB/T 15629.3-2014的对应关系,见图1。
图1 TAN协议与OSI参考模型和GB/T 15629.3-2014的对应关系
5.2 TAN物理层
TAN物理层见GB/T 15629.3-2014物理层。
5.3 TAN控制层
TAN控制层的TAN帧结构见第6章,时钟同步及可定义时延传输控制的机制见第7章,以及
TAN数据交换及传输的机制见第8章。
5.4 TAN的 MAC层
TAN媒体访问控制层见GB/T 15629.3-2014的 MAC层。
5.5 TAN控制层与 MAC层的交互
TAN控制层与 MAC层采用帧结构的封装与解封装进行交互。TAN控制完成相关工作流程
后,还原为 MAC帧结构,与上层交互由 MAC层完成(见GB/T 15629.3-2014的 MAC层与上层交互
的相关内容)。
6 TAN控制层数据帧结构
6.1 TAN帧结构
TAN帧由前导字段、TAN头部和EPDU组成,TAN头部由源TAN交换设备ID、目标TAN交换
设备ID、预留1、路径信息、数据帧类型、预留2、数据帧ID、TAN帧长度、断包标识、断包序列号、交换设
备跳数、时间信息、静态校验和、动态校验和组成,共16个八位位组。TAN帧结构见图2。
图2 TAN帧结构
6.2 TAN帧的组成部分
6.2.1 前导字段
前导字段长度8个八位位组,位于TAN头部之前,用于与TAN物理层达到稳定交互(前导字段见
GB/T 15629.3-2014中3.2.1前导码字段和3.2.2起始帧定界符字段),所有TAN帧发送时都应具备
前导字段,本文件所有章节省略前导字段的重复描述。
6.2.2 源TAN交换设备ID字段
源TAN交换设备ID字段指明源数据终端设备所接入的TAN交换设备编号,长度9位。
6.2.3 目标TAN交换设备ID字段
目标TAN交换设备ID字段在源TAN交换设备ID之后,指明目的数据终端设备所接入的TAN
交换设备编号,长度9位。它可以是单播地址或广播地址,111111111为广播地址。
6.2.4 预留1字段
预留1字段在目标TAN交换设备ID字段之后,长度1位。预留1字段暂无具体内容定义。
6.2.5 路径信息字段
指明两台数据终端设备在TAN域上的传输路径关系的信息,用于TAN交换设备多路径传输,长
度5位。
6.2.6 数据帧类型字段
6.2.6.1 TAN帧的不同类型
数据帧类型字段用于区分四种不同类型的TAN帧:TAN时钟同步帧、TAN快速帧、TAN常规
帧、TAN管理帧(预留),长度2位。数据帧类型字段取值见表1。
表1 数据帧类型取值表
TAN帧类型 取值
TAN时钟同步帧 00
TAN快速帧 01
TAN常规帧 10
TAN管理帧 11
6.2.6.2 TAN时钟同步帧格式
TAN时钟同步帧由TAN头部和PTP报文组成,PTP报文格式按照GB/T 25931-2010中第13
章的要求。TAN时钟同步帧格式见图3。
图3 TAN时钟同步帧格式
6.2.6.3 TAN快速帧格式
TAN快速帧在数据帧类型字段取值01,其格式见图4。
图4 TAN快速帧格式
6.2.6.4 TAN常规帧格式
TAN常规帧在数据帧类型字段取值10,根据断包标识字段区分为正常帧和断包帧两种格式。
a) 正常帧在断包标识字段取值0,其格式见图5。
图5 正常帧格式
b) 断包帧在断包标识字段取值1,断包序列号字段取值0或1,其格式见图6。
图6 断包帧格式
6.2.7 预留2字段
预留2字段在数据帧类型字段之后,长度6位。预留字段暂无具体内容定义。
6.2.8 数据帧ID字段
数据帧ID紧跟预留之后,标识不同数据帧类型下该 TAN 交换设备发出的数据帧号码,长度
24位。
6.2.9 TAN帧长度字段
写入TAN帧总体长度的位组数值,长度8位,范围从源TAN交换设备ID字段~CRC字段。
6.2.10 断包标识字段
指示该TAN常规帧是否为断包帧,长度1位。断包标识取值表见表2。
表2 数据帧类型取值表
TAN常规帧类型 取值
正常帧 0
断包帧 1
6.2.11 断包序列号字段
用于校验和重组断包帧,长度1位。
6.2.12 交换设备跳数字段
TAN帧在TAN交换设备上的传输跳数,长度14位。
6.2.13 时间信息字段
6.2.13.1 描述
时间信息字段长度24位,用于标识累计时延、入网时间或入网时间与需执行的网络时延相加之和。
6.2.13.2 时间信息的分类
TAN帧的时间信息分为三类:累计时延;数据进入到TAN域的入网时间;数据进入到TAN域的
入网时间与网络时延相加之和。
6.2.14 静态校验和字段
TAN帧在传输过程维持不变的信息以字节为单位的绝对累加和,包括源TAN交换设备ID、目标
TAN交换设备ID、数据帧类型、数据帧ID,长度12位。
6.2.15 动态校验和字段
静态校验和之前的所有信息以字节为单位的绝对累加和,长度12位。
6.2.16 EPDU字段
GB/T 15629.3-2014的3.1.1以及3.5中MAC帧结构从“目的地址”起始,到“扩展”终止的所有内
容,长度64个~1518个八位位组。其中CRC应是包含TAN头部及EPDU所有内容的CRC值。
7 TAN控制层时钟同步及可定义时延的传输控制
7.1 TAN时钟同步及时间标签处理流程
TAN交换设备启动后,根据各自的时钟优先级选举出母时钟交换设备(MCS),MCS通过时钟同步
协议,对其他所有TAN交换设备进行授时。MCS从外部时钟源获取时间作为基准时间,当 MCS没有
外部时钟源时,使用自身时间作为基准时间。
当数据从TAN交换设备的以太网接口(TAN交换设备接口定义见8.1)进入时,先判断是否对数
据基于时间进行控制,若无需控制,TAN交换设备将当前自身时刻写入TAN帧中的时间信息字段,用
以表明此数据进入TAN域的入网时间。若需要控制,TAN交换设备将当前自身时刻与网络时延相加
之和,或者出网时间写入TAN帧中的时间信息字段,目标TAN交换设备按照时间信息字段的时间数
值,对数据进行发送。时间标签处理流程见图7。
图7 时间标签处理流程
7.2 时钟同步
7.2.1 TAN时钟同步帧格式
TAN时钟同步帧格式见6.2.6.2。
7.2.2 时钟同步要求
7.2.2.1 时钟源的仲裁要求
一个TAN域中应只有一个工作时钟源,由外部时钟源或内部时钟源仲裁出工作时钟源。仲裁工
作时钟源时,外部时钟源优先级大于内部时钟源。
在一个TAN域中,应可接入一个或者多个外部时钟源。所有外部时钟源按照优先级排序。由
TAN根据优先级选取其中一个外部时钟源作为工作时钟源,提供标准时间。当TAN无法从现有工作
时钟源获取时间,TAN选取其他外部时钟源作为工作时钟源,直至所有外部时钟源均无法提供时间。
当一个TAN域没有外部时钟源时,时间来源由内部时钟源提供,当正在工作的内部时钟源失效
时,重新选取其他内部时钟源作为工作时钟源,直至所有内部时钟源失效。
7.2.2.2 时钟源的切换要求
当一个TAN域的所有外部时钟源失效时,应由内部时钟源作为工作时钟源,完成外部时钟源向内
部时钟源的切换。
若一个TAN域的工作时钟源是内部时钟源,当有效的外部时钟源(新接入或恢复)接入 TAN
时,工作时钟源应从内部时钟源切换到外部时钟源。
7.2.2.3 时钟同步
MCS对所有TAN交换设备进行时钟同步。工作时钟源为外部时钟时,工作时钟源直接连接的
TAN交换设备是 MCS。工作时钟源为内部时钟时,MCS为此工作时钟源所在的TAN交换设备。
MCS对所有TAN交换设备进行时钟同步,时钟同步方法应符合GB/T 25931-2010中第10章~
第13章描述的相关要求。
7.3 可定义时延的传输控制
7.3.1 执行条件
当TAN帧的“时间信息字段”为入网时间与网络时延相加之和时,执行可定义时延的传输控制。
7.3.2 可定义网络时延
TAN的入网时间由源TAN交换设备进行TAN帧封装时将数值添加到“时间信息”字段中。
TAN的网络时延数值应可定义和修改。TAN的网络时延数值由源TAN交换设备添加到TAN
帧的时间信息字段中,时间信息字段数值应为入网时间与网络时延相加之和。
目标TAN交换设备接收到TAN帧后,根据TAN帧“时间信息”字段中最高位组,识别此TAN帧
的时间信息字段包含网络时延要求,此时间为TAN帧的出网时间。出网时间小于自身时间时,丢弃数
据。当出网时间大于或等于自身时间时,对数据进行存储、等待。存储到自身时刻等于出网时间时,目
标TAN交换设备将TAN帧还原为GB/T 15629.3-2014中规定 MAC帧结构,进行数据发送。
8 TAN控制层数据交换及传输
8.1 TAN控制层、MAC层与TAN交换设备物理接口的关系
TAN控制层数据交换的机制与TAN交换设备物理接口的类型和端口号相关,TAN交换设备物
理接口类型分为TAN接口、以太网接口和TAN-W接口。
a) TAN 接口:用于发送和接收 TAN 帧,处理 TAN 控制层相关要求。物理层符合 GB/T
15629.3-2014物理层的要求。TAN交换设备应全部使用TAN接口相互联接。
b) 以太网接口:用于发送和接收GB/T 15629.3-2014MAC帧,处理 MAC层相关协议。物理层
符合GB/T 15629.3-2014物理层的要求。以太网接口完成TAN域与数据终端设备的数据
接收和发送。
c) TAN-W 接口:用于发送和接收 TAN-W 帧,完成 TAN域与无线通信系统连接的接口,在
TAN帧的外层再次封装MAC头部和IP头部,物理层符合GB/T 15629.3-2014物理层的要
求。TAN-W是TAN协议的扩展协议,在保留TAN属性的前提下,再次封装可透传无线通
信系统的帧结构。TAN-W透传无线系统参考架构见附录A中A.1和A.2。TAN-W 帧格式
见A.3。
TAN控制层与 MAC层的交互体现为TAN接口与以太网接口的数据交互。数据由TAN接口到
以太网接口,TAN控制层解封装TAN帧格式,还原 MAC帧结构,再由 MAC层按收GB/T 15629.3-
2014规范与上层进行交互。数据由以太网接口到TAN接口,将 MAC帧结构封装为TAN帧格式,由
TAN控制层按本文件要求进行数据交换。
8.2 TAN数据交换流程
TAN交换设备从一个物理端口接收数据后,检索其目的 MAC、目标TAN交换设备ID,根据目标
MAC、目标TAN交换设备ID在数据交换表(见表4)中记录的物理端口号进行数据发送。同时,将数
据的其源TAN交换设备ID、数据帧类型、数据帧ID、源 MAC地址与其物理端口号或根据多路径选择
方法(8.3.6)所得TAN接口物理端口号记录到自身的数据交换表中,反方向向此 MAC或TAN交换设
备ID传输的数据,按对应的物理端口号进行数据发送,完成数据交换。
TAN交换设备接收到数据,当交换表中无对应目的 MAC信息或目标TAN交换设备ID时,除接
收数据的物理端口外,向所有其他端口进行广播。向以太网接口广播的数据不封装TAN帧格式,向
TAN接口广播的数据封装TAN帧格式。
当数据交换表存在对应目的 MAC或目标TAN交换设备ID内容时,按照交换表中的物理端口进
行数据转发。转发端口为自身以太网接口,去除或不封装TAN帧格式。转发端口为TAN接口时,保
留或封装TAN帧格式。数据交换过程中数据处理流程见图8。
图8 数据交换过程中数据处理流程
8.3 数据交换及路径选择
8.3.1 数据交换表建立
TAN交换设备在接收到数据帧后,应根据数据帧上的源TAN交换设备ID、数据帧类型、数据帧
ID、源 MAC以及TAN交换设备的物理端口号,建立数据交换表。
TAN交换设备接收的数据有两种格式:符合GB/T 15629.3-2014的 MAC帧数据和TAN帧数
据。TAN交换设备的以太网接口接收符合GB/T 15629.3-2014MAC帧格式的数据,并建立源 MAC
与以太网接口物理端口号的 MAC表,见表3。TAN交换设备的TAN接口接收TAN帧格式的数据。
TAN交换设备接收到TAN帧时,根据TAN帧上的源TAN交换设备ID、数据帧类型、数据帧ID、源
MAC与路径选择所得的TAN接口物理端口号,形成数据交换表,见表4。
表3 MAC地址表
MAC 以太网接口端口号
MAC1 x
表4 TAN数据交换表
MAC TAN交换设备ID 数据帧类型 数据帧ID TAN接口端口号
MAC1 1 01 5388 1,3,4,x
当TAN交换设备接收到目标TAN交换设备ID在TAN数据交换表时,根据TAN数据交换表的
TAN端口号信息,选取多条路径进行TAN帧的复制转发。当接收到的TAN帧的目标TAN交换设
备ID在TAN数据交换表中不存在时,对TAN帧进行广播转发。数据交换流程见8.2。
8.3.2 本地数据发送
当TAN交换设备从TAN接口接收到TAN帧中,目标TAN交换设备ID是自身ID时,即明确数
据的目的地正是此TAN交换设备本身,应进行本地数据发送,不再向其他TAN交换设备进行数据的
发送。本地数据发送时,应去除TAN头部,将TAN帧还原为GB/T 15629.3-2014中规定的 MAC帧
格式,并根据8.3.1中建立的源 MAC与物理端口的关系表(见表3)进行数据发送。
8.3.3 数据转发
当TAN交换设备从TAN接口接收到TAN帧,且目标TAN交换设备ID不是自身ID时,应从其
他TAN接口按8.3.1TAN数据交换表(见表4)发送此TAN帧。在数据转发的过程中,不去除TAN
头部,只对“路径信息”和“交换设备跳数”字段进行信息的修改。
8.3.4 数据封装
如果用户数据从以太网接口进入,经过自身TAN接口向其他TAN交换设备传输,自身TAN设
备的ID应填入TAN帧的源TAN交换设备ID字段,按6.1给出的TAN帧格式进行封装。
TAN交换设备的TAN接口接收到数据后,不进行数据封装。
8.3.5 路径学习
8.3.5.1 路径学习的阶段
TAN中所有TAN交换设备都应进行独立的路径学习,基于TAN帧的源交换设备ID、目标交换
......
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