随着工业物联网的快速发展,工业无线网络逐步接入到工厂骨干网。工厂骨干网中由于采用传统以太网带冲突检测的载波监听多路访问技术,数据冲突时将造成较大的传输时延和丢包率。为了提高网络性能,时间敏感网络(Time Sensetive Networking,TSN)被引入,用于连接工业现场网络与用户管理层之间的通信。安全性是工业网络应用的基础。现场层的工业无线网络接入TSN后数据实时性和确定性要求将不一样,而其安全策略又会对实时性和确定性产生影响。为了平衡网络的安全性和实时性,本文设计了一种基于工业无线网络安全分级的TSN数据调度机制,主要研究工作如下:1.提出了一种工业无线网络接入TSN网络传输架构,并在此架构下,对工业无线网络接入TSN后的安全目标和需求进行了分析。2.针对不同类型工业数据的安全需求,本文将工业无线网络安全策略划分为4种不同安全级别,每种级别包含不同安全强度的认证机制和加密/校验机制,基于级别对数据进行差异化安全处理,为后续调度方案提供基础。3.针对工业数据传输实时性需求,结合TSN的IEEE 802.1Qbv标准,提出一种基于安全策略级别与传输时延的调度优先级算法。网关根据该算法确定调度优先级,并设置虚拟局域网(Virtual Local Area Network,VLAN)标签。TSN交换机根据数据标签进行调度和流量整形,为高优先级数据提供稳定、高效的传输保障,以满足工业数据实时性和确定性需求。4.搭建了基于国际标准WIA-PA的工业无线网络接入TSN试验验证平台,在网关处实现了本文所提的调度优先级算法,对不同安全策略下的工业无线网络接入TSN后,分别测试了采用本文调度机制和不采用本文调度机制时的传输时延和丢包率,并和轮转(Round-Robin,RR)调度算法进行了比较。测试结果显示,采用本文所提的调度方法后,传输性能最优,并且现场设备数量的增多对调度性能影响较小,传输时延和丢包率均小于50ms和1%,有效平衡了数据的安全性、实时性和确定性。