ICS35.240.50 CCS K 07 YD 中华人民共和国通信行业标准 YD/T XXXXX—XXXX 工业互联网 时间敏感网络与 OPC UA 融合 技术要求 Industrial internet-Technical requirements of OPC UA based on TSN network （与国际标准一致性程度的标识） 本次草案完成时间： XXXX -XX-XX 发布 XXXX-XX-XX 实施 中华人民共和国工业和信息化部 发布 YD/T XXXX-202X 目 次 前 言 2 1范围 2规范性引用文件 3术语和定义 4缩略语. 5 5OPCUA与TSN融合模型 5.1概述.... 5.2架构模型. 5.3OPCUAC/S架构与TSN融合模型 5.4OPCUAPub/Sub架构与TSN融合模型 11 5.5OPCUA与TSN融合模型传输机制. 16 YD/T XXXX-202X 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《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。 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。 本文件由中国通信标准化协会提出并归口。 本文件起草单位：中国信息通信研究院、中国科学院沈阳自动化研究所、机械工业仪器仪表综合 技术经济研究所、北京邮电大学、工业互联网创新中心（上海）有限公司、苏州盛科通信股份有限公 司、华中科技大学、中国联合网络通信集团有限公司、广州和氏工业技术有限公司。 本文件主要起草人：杨明、李栋、朱瑾瑜、张恒升、俞雪婷、李志博、刘金娣、徐启宸、张云彦、 吴少威。 XXXX—XXXxX1/0 工业互联网时间敏感网络与OPCUA融合技术要求 1范围 本文件规定了时间敏感网络与OPCUA融合模型和OPCUA与时间敏感网络融合模型传输机制。 本文件适用于OPCUA客户端，OPCUA服务器，OPCUA发布端、OPCUA订阅端接入时间敏感网络。 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/T33863.4-2017OPC统一架构第4部分：服务 GB/T33863.6-20170PC统一架构第6部分：映射 ISo/IEc7498信息技术开放系统互连基本参考模型：基本模型（InformationTechnology Open Systems Interconnection - Basic Reference Model: the Basic Model) ISo/IEC19464:2014信息技术.高级消息队列协议（AMQP）v1.0规范（Informationtechnology AdvancedMessageQueuingProtocol(AMQP)vl.specification) IS0/IEC20922:2016信息技术.消息队列遥测传输（MQTT）v3.1.1（Informationtechnology Message Queuing Telemetry Transport (MQTT)v3.1.1) 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3. 1 时间敏感网络timesensitive networking 通过数据传输最大时间来划分的一种实时性网络，是在传统以太网基础上，使用精确的时间同步， 通过保障带宽来限制传输延迟，提供高级别服务质量以支持各种工业应用。 3. 2 客户端client 向OPCUA服务器发送消息的软件应用。 3. 3 服务器server 执行服务的软件应用。 3. 4 消息message 客户端和服务器传递的数据单元，用于表示特定的服务请求和响应。 3. 5 服务services OPCUA服务器中客户可随时调用的操作。 3 XXXX—XXXXX1/0 3. 6 安全通道secureChannel 在OPCUA客户端和服务器之间建立的通信路径。 3.7 端点endpoint 允许客户端访问一个或多个由服务器提供的服务的网络上可用的物理地址。 注：每个服务器可有多个端点，端点地址必须包含一个主机名称（HostName）。 3.8 会话session 客户端和服务器间长期运行的逻辑连接。 注：会话包含从客户端到服务器的服务调用间的状态信息。 3. 9 订阅subscription 服务器内由客户定义的端点，用于向客户端返回通知。 监视某些条件的存在；（2）当满足相应条件时，服务器向客户端发送通知。 3.10 发现discovery OPCUA客户端获取OPCUA服务器端点和安全信息的过程。 3.11 通知notification 用于宣布发现一个事件或一个改变的属性值的数据的通用项。 3.12 安全协议securityprotocol 确保OPCUA应用程序间交换的UA消息的完整性和隐私性。 3.13 数据编码data encoding 对OPCUA消息和数据结构序列化的方法。 3.14 传输协议transportprotocol 表示交换OPCUA应用程序间序列化OPCUA消息的方法。 3.15 本地发现服务器localdiscoveryserver；LDS 包含所有已经注册过的服务器的列表的服务器 注：通常服务器与本地发现服务器在同一台主机上。 4 XXXX—XXXXX 1/△A 3.16 全局发现服务器globaldiscoveryserver；GDS 包含并维护并管理本地发现服务器和可用的OPCUA应用程序列表的服务器。 注：GDS也可能提供证书管理服务。 4缩略语 下列缩略语适用于本文件。 C/S：客户端/服务器模式（Client/Server） CUC：集中用户配置（CentralizedUserConfiguration） HTTP：超文本传输协议（HyperTextTransferProtocol） IANA：互联网数字分配机构（TheInternetAssignedNumbersAuthority） IRT：等时实时通信（IsochronousRealTimeCommunication） GDS：全局发现服务器（GlobalDiscoveryServer） LDS：本地发现服务器（LocalDiscoveryServer） NRT：非实时通信（Non-RealTimeCommunication） OASIS：结构化信息标准促进组织（OrganizationfortheAdvancementofStructured Information Standards) OPC：OPC基金会（非赢利工业协会）（OPCFoundation（anon-profitindustry association）） OPCUA：OPC统一架构（OPCUnifiedArchitecture） Pub/Sub：发布/订阅模式（Publish/Subscription） RT：实时通信（RealTimeCommunication） SOAP：简单对象访问协议（SimpleObjectAccessProtocol） TCP：传输控制协议（TransmissionControlProtocol） TLS：传输层安全（TransportLayerSecurity） TSN：时间敏感网络（Time-sensitiveNetwork XML：可扩展标记语言（ExtensibleMarkupLanguage） 5OPCUA与TSN融合模型 5.1概述 OPCUA是对工业设施在多层次操作过程中组件间使用的协议，多层次操作过程涵盖上层企业管理 到对底层设备的直接过程控制，可以运行于组织网络中的不同位置，用于应对不同的工作环境。其中 引入TSN网络可替代传统以太网，使以太网具有实时性和确定性，是建立从现场层、控制层、管理层 直到云端的全面的数据通讯基础，见图1。企业级网络（IT网络）层级中，OPCUA客户端通常为数据请 求方，具体可以是数据存储服务器，数字李生系统，数字化模型系统等；从车间级网络（IT网络）层 级看，OPCUAserver为数据信息的来源方，具体可以是数采设备、数采网关等，OPCUAclient为数 据信息的请求方，具体可以是数据显示终端，存储终端等；从工控级网络（OT网络）层级看，OPCUA server为数据信息的来源方，具体就是承接工业操作的终端系统，如可编程逻辑控制器，工业机器人， 机床等。 5 YD/T XXXXX—XXXX OPCUA OPCUA 客户端 客户端 企业级网络(IT网络) OPCUA 服务器 OPCUA OPC UA 客户端 客户端 车间级网络(IT网络） OPCUA OPCUA 服务器 服务器 OPCUA OPCUA 客户端 客户端 工控级网络（OT网络） OPCUA OPC UA 服务器 服务器 图 1 基于时间敏感网络的OPCUA模型 5.2架构模型 OPCUA系统架构分为OPCUA客户端/服务器模式（Client/Server模式，下文简称C/S模式）和 发布/订阅模式（Publish/Subscribe模式，下文简称Pub/Sub模式）。 OPCUA系统架构将OPCUA客户端和服务器建模为交互伙伴。每个系统可以包含多个客户端和服 务器。每个客户端可同时与一个或多个服务器交互，每个服务器可以与一个或多个客户端交互，如图 2。 在Pub/Sub中，参与的OPCUA应用程序可以承担发布者和订阅者的角色。发布者是数据的来源， 而订阅者使