以太網(wǎng)的5G蛻變：FlexE Tunnel

面對5G時代萬物互聯(lián)的多場景、差異化需求，5G的承載將迎來前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，承載網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)的顛覆性變革也將勢在必行。下面就隨網(wǎng)絡(luò)通信小編一起來了解一下相關(guān)內(nèi)容吧。

對于5G承載網(wǎng)絡(luò)，除了大帶寬技術(shù)，同時要考慮業(yè)務(wù)端到端、流量物理隔離、低時延、網(wǎng)絡(luò)保護(hù)等電信網(wǎng)絡(luò)需求。針對5G網(wǎng)絡(luò)的承載需求，中興通訊創(chuàng)新性地提出了Flexhaul解決方案。Flexhaul是全新一代面向5G承載的端到端網(wǎng)絡(luò)解決方案，提供基于SDN的從L3到L0的完整技術(shù)體系，架構(gòu)如下圖1所示。Flexhaul方案在L3支持L2/L3VPN業(yè)務(wù)，在L2支持SR/MPLS技術(shù)，L1支持FlexE技術(shù)，并在標(biāo)準(zhǔn)的FlexE技術(shù)上進(jìn)行了創(chuàng)新和擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)了L1層的端到端隧道FlexE Tunnel，提供L1的交換、OAM和保護(hù); 在L0支持DWDM技術(shù)，提供了網(wǎng)絡(luò)的良好擴(kuò)展性，確保了后續(xù)的平滑演進(jìn)。

圖1. 中興通訊5G Flexhaul承載方案架構(gòu)

Flexhaul支持扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，基于FlexE 技術(shù)實(shí)現(xiàn)多波長、多鏈路的帶寬綁定，可靈活的擴(kuò)展組網(wǎng)容量，極大地增強(qiáng)了帶寬的擴(kuò)展性。為了滿足5G uRLLC低時延業(yè)務(wù)，中興通訊創(chuàng)新的FlexE Tunnel技術(shù)將FlexE從接口級擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)級技術(shù)，并提供基于FlexE Tunnel的網(wǎng)絡(luò)分片，滿足低時延高可靠性的需求。如下圖2所示，F(xiàn)lexhaul可基于FlexE Tunnel將網(wǎng)絡(luò)資源(包括帶寬、時延處理功能、CPU、VPN等)切分出多個虛擬的端到端網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)切片在轉(zhuǎn)發(fā)面、控制面、管理面上實(shí)現(xiàn)邏輯隔離，適配各種類型服務(wù)并滿足用戶的不同需求。同時，基于FlexE tunnel技術(shù)的保護(hù)倒換能做到1ms以內(nèi)，把電信級保護(hù)提升到了工業(yè)控制級。針對uRLLC業(yè)務(wù)， 采用FlexE tunnel技術(shù)，解決了波長穿通方案業(yè)務(wù)顆粒度過大、承載效率偏低的問題，軟切片技術(shù)時延偏大、無法物理隔離的問題。

圖2. 基于FlexE Tunnel的網(wǎng)絡(luò)切片

下面我們來重點(diǎn)解析5G Flexhaul承載解決方案的創(chuàng)新技術(shù)-FlexE Tunnel。

一、FlexE起源--業(yè)務(wù)速率和物理端口的解耦

2011年1月，OIF(Optical Interconnection Forum)成立靈活以太網(wǎng)研究小組，2015年7月發(fā)布草案，2016年3月發(fā)布靈活以太網(wǎng)(FlexE)的1.0標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容(OIF-FLEXE-01.0)，目前正在起草2.0標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容。FlexE 技術(shù)在以太網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)速率和物理通道速率的解耦，物理接口速率不必再等于客戶業(yè)務(wù)速率，可以是靈活的其他速率(比如客戶業(yè)務(wù)速率是400GE，但物理通道PHY 的速率是100GE 或其他速率)?？蛻魳I(yè)務(wù)不一定在一個物理通道上傳遞，而是由多個物理通道捆綁起來形成一個虛擬的邏輯通道來傳遞。業(yè)務(wù)速率和物理通道速率解耦后，客戶業(yè)務(wù)速度可以是多樣的，物理通道的速率也是多種速率，相互獨(dú)立，這樣大帶寬的客戶業(yè)務(wù)可以用標(biāo)準(zhǔn)的25GE/100GE速率接口，通過端口捆綁和時隙交叉技術(shù)輕松實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)帶寬25G->50G->100G->200G->400G->xT的逐步演進(jìn)，解決了高速物理通道性價比不高的問題。

圖3. FlexE技術(shù)實(shí)現(xiàn)靈活速率

二、FlexE Tunnel技術(shù)--FlexE的端到端網(wǎng)絡(luò)級擴(kuò)展

FlexE技術(shù)起初只是為了解決大帶寬傳輸問題，在標(biāo)準(zhǔn)制定時重點(diǎn)考慮點(diǎn)到點(diǎn)的應(yīng)用場景，所以目前的標(biāo)準(zhǔn)FlexE 技術(shù)是一種物理接口的技術(shù)，在組網(wǎng)應(yīng)用、端到端承載、業(yè)務(wù)保護(hù)上缺少考慮。中興通訊在現(xiàn)有FlexE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行了一系列的技術(shù)擴(kuò)展和完善工作，除了提供大帶寬擴(kuò)展技術(shù)之外，業(yè)界首家基于FlexE提出系列革命性技術(shù)-FLexE Tunnel。FlexE tunnel 是一條超低時延、物理隔離、高可靠性的端到端管道，根據(jù)客戶帶寬需求在FlexE 通道層建立，可以根據(jù)客戶帶寬的動態(tài)需求靈活調(diào)整。通過FlexE時隙交換、OAM擴(kuò)展、超快保護(hù)倒換技術(shù)，將FlexE從點(diǎn)對點(diǎn)接口技術(shù)拓展為端到端組網(wǎng)技術(shù)FlexE Tunnel，為5G承載端到端解決方案提供了重要的技術(shù)支撐。采用中興通訊擴(kuò)展的端到端FlexE Tunnel解決方案能夠?yàn)檫\(yùn)營商提供以下優(yōu)勢：

設(shè)備級超低時延轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)

FlexE技術(shù)通過時隙交叉技術(shù)實(shí)現(xiàn)基于物理層的用戶業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)發(fā)，用戶報文在網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點(diǎn)無須解析，業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)發(fā)過程近乎實(shí)時完成，實(shí)現(xiàn)單跳設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)時延小于0.5?s，為承載超低時延業(yè)務(wù)奠定了基礎(chǔ)。

圖4. FlexE交換實(shí)現(xiàn)超低時延轉(zhuǎn)發(fā)

L1端到端OAM和快速保護(hù)

FlexE Tunnel技術(shù)也做了相應(yīng)的開銷擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)端到端的誤碼檢測和性能監(jiān)控。在FlexE Tunnel中有OAM 信息進(jìn)行端到端監(jiān)控，OAM 信息包括：CC/CV、LM、DM、RDI、LB、LT、LCK、TST、APS 等。

在FlexE Tunnel提供保護(hù)功能，提高客戶業(yè)務(wù)傳輸?shù)目煽啃浴．?dāng)客戶業(yè)務(wù)在一條tunnel 中出現(xiàn)故障時，快速將客戶業(yè)務(wù)倒換到另外一條tunnel 中進(jìn)行傳輸。保護(hù)方式分為1+1 保護(hù)和1：1 保護(hù)。由于FlexE tunnel的保護(hù)切換在物理層實(shí)現(xiàn)，保護(hù)倒換時間大大降低至不到1ms。

任意子速率分片，物理隔離，實(shí)現(xiàn)端到端硬管道

融合FlexE子管道特性和物理層時隙交叉特性，承載網(wǎng)絡(luò)上可以構(gòu)建跨網(wǎng)元的端到端FlexE Tunnel剛性管道，中間節(jié)點(diǎn)無需解析業(yè)務(wù)報文，形成嚴(yán)格的物理層業(yè)務(wù)隔離。示例如下，NE1和NE4之間業(yè)務(wù)建立端到端FlexE Tunnel 1，中間節(jié)點(diǎn)NE2/NE3設(shè)備直接采用物理層交叉轉(zhuǎn)發(fā)，形成從NE1到NE4的一跳直達(dá)硬通道。

圖5. 物理層隔離的FlexE Tunnel

三、FlexE Tunnel實(shí)踐與合作

2017年6月，世界移動大會(上海)期間，中興通訊首次現(xiàn)場演示了關(guān)鍵技術(shù)FlexE Tunnel，展示內(nèi)容包括：業(yè)務(wù)隔離、超低時延轉(zhuǎn)發(fā)、端到端OAM、快速保護(hù)倒換等。本次現(xiàn)場演示采用三臺5G?Flexhaul承載預(yù)商用設(shè)備ZXCTN 609與測試儀表(數(shù)據(jù)測試儀 IXIA XM2型號)連接，設(shè)備之間通過100GE鏈路組網(wǎng)。

圖6. 上海展演示組網(wǎng)拓?fù)?/p>

本次演示驗(yàn)證了中興通訊革命性的FlexE技術(shù)可提供：

FlexE Tunnel業(yè)務(wù)端到端隔離方案

小于1ms級別業(yè)務(wù)保護(hù)倒換技術(shù)方案

小于0.5?s的單跳設(shè)備時延技術(shù)方案

基于驗(yàn)證的性能數(shù)據(jù)，中興通訊認(rèn)為FlexE技術(shù)在實(shí)現(xiàn)超低時延轉(zhuǎn)發(fā)和安全隔離的網(wǎng)絡(luò)切片上有天然的優(yōu)勢，是5G承載轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的最佳選擇。

2017年8月，中興通訊攜手Telefonica集團(tuán)在西班牙馬德里完成5G承載第一期測試，完美驗(yàn)證了基于FlexE Tunnel的5G Flexhaul方案在CPRI/eCPRI統(tǒng)一承載，超低時延，快速倒換的優(yōu)異性能。

2017年9月，中興通訊成功通過中國移動5G承載SPN(Slicing Packet Network)原型設(shè)備實(shí)驗(yàn)第一階段測試，各項(xiàng)測試指標(biāo)均符合技術(shù)規(guī)范要求，特別是單節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)時延小于0.5?s，為5G商用的加速打下堅實(shí)基礎(chǔ)和有力技術(shù)支撐。

隨著5G無線標(biāo)準(zhǔn)研究的深入，5G承載的標(biāo)準(zhǔn)研究工作也在逐步展開。中興通訊積極參與各標(biāo)準(zhǔn)組織推動5G承載標(biāo)準(zhǔn)的研究。在ITU-T標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)中，中興通訊除了與中國移動等單位聯(lián)合提交兩篇5G承載需求架構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)差距分析相關(guān)提案外，還獨(dú)立貢獻(xiàn)了三篇有關(guān)5G承載需求及解決方案的提案。其中《FlexE層網(wǎng)絡(luò)模型(FlexE layer network model)》在業(yè)界首次提出基于FlexE(Flexible Ethernet)的層網(wǎng)絡(luò)模型架構(gòu)，創(chuàng)新性地將當(dāng)前僅限于鏈路的FlexE技術(shù)擴(kuò)展為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為基于FlexE技術(shù)的5G承載標(biāo)準(zhǔn)研究奠定了基礎(chǔ)。

中興通訊是業(yè)界首家完備的5G端到端產(chǎn)品解決方案提供商，持續(xù)全方位推進(jìn)5G承載解決方案的落地與試點(diǎn)，目前已在全球多個國家進(jìn)行了5G承載領(lǐng)域的探討與合作，其中包括中國、西班牙、法國、意大利、日本、韓國、新加坡、澳大利亞等國家的標(biāo)桿運(yùn)營商。

5G的發(fā)展是技術(shù)不斷刷新的過程，作為5G時代的引領(lǐng)者，中興通訊將在5G承載的技術(shù)、方案和設(shè)備研制上持續(xù)創(chuàng)新，為運(yùn)營商提供有競爭力的高性價比解決方案。5G建設(shè)，承載先行，中興通訊已準(zhǔn)備好迎接5G時代全新的發(fā)展機(jī)遇!

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