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2019/12/25 16:52

FlexE、SRv6成為下一代IP承載核心技術

C114通信網  張寶亞

面對5G eMBB、uRLLC、mMTC業務、和固移融合以及業務云化的綜合承載需求,同時隨著以太網、IP新技術相繼涌現,承載網需要引入新技術來滿足業務的不斷發展。FlexE、SRv6是業界關注的兩大熱點技術,未來將成為新一代IP承載網的核心技術。

FlexE是什么

傳統以太網MAC速率和PHY的速率始終保持一致,速率從FE、GE、10GE、40GE、到100GE,光模塊也沿著這條技術路線發展。當以太網業務速率提升到100GE以上時遇到瓶頸:物理PHY的提升速度慢下來,且價格下降緩慢,高速PHY的性價比降低,而且光層技術落后于電層技術,導致高速率光模塊成本居高不下,無法通過產業規模優勢降低網絡成本,如400GE速率的光模塊價格遠超4個100GE光模塊價格。 FlexE使芯片的MAC和PHY解耦,同時,FlexE引入時隙,將一個端口劃分為功能完全相同的若干子物理接口。自2016年至今,FlexE已經陸續發布了FlexE1.0、FlexE2.0、FlexE2.1 三個標準,涵蓋了50GE、100GE、200GE、400GE等不同速率以太端口的FlexE標準。FlexE可以解決承載網口的兩大問題:

1.解決傳統以太鏈路捆綁流量負載分擔不均問題,降低組網成本

傳統以太網鏈路捆綁,通過MAC頭、MPLS頭、IP頭HASH按照以太包進行選路,實現流量分擔,鏈路流量由業務數量、CE/PE/P轉發角色、轉發芯片HASH引子的能力等決定分擔均衡度。然而不同的使用場景,分擔均衡度差別很大,尤其是MPLS網絡。而FlexE捆綁,由于是BIT流進行分擔,可實現100%的流量均衡。

FlexE捆綁還可以提供更多速率的靈活以太速率端口,降低組網成本。例如,可以通過n*100GE,跳過200GE端口選擇,通過50GE、2*50GE降低5G承載接入層直接引入100GE的組網成本。

2.實現業務隔離能力,降低轉發時延和抖動

傳統分組網中,一個端口內的業務共享鏈路帶寬。由于網絡逐級收斂以及mesh化流量的特點,網絡中存在大端口向小端口發流、多端口向一個端口發流的情況。由于流量瞬時抖動,造成單節點丟包和時延/抖動增大。

通過FlexE時隙隔離,不同業務只在自己的時隙內轉發,不會占用其他時隙的帶寬,避免了業務之間相互影響,降低丟包、時延/抖動。同時時隙內還是統計復用,兼顧了隔離和統計復用的優點,不會大幅提升設備成本,使IP網絡差異化服務成為可能,解決傳統QOS的不足。

SRv6是什么

SR-MPLS使用4字節標簽標識路徑信息,MPLS標簽僅能標識標簽值、TTL、標簽棧底三個信息,無擴展信息能力,無法滿足帶內測量等新業務需求。同時,鑒于SR-MPLS轉發逐跳剝離標簽的特點,在業務出口無法獲取業務的實際路徑信息。另外,隨著業務云化推動云網協同,傳統云內業務無法支持SR-MPLS技術,這就要求云網轉發采用其它技術實現統一。

為了解決SR-MPLS的局限性,SRv6應運而生。SRv6采用IPv6地址作為路徑節點信息,其路徑列表信息放在IPv6頭內,兼容了傳統IPv6轉發。同時,SRv6頭信息除了標識節點/鏈路信息外,也支持自定義擴展信息,可滿足帶內測量等新需求。SRv6以IP地址作為協議棧,適應未來云網融合業務的端到端編排需求。

總之,SRv6具備TE流量工程能力、擴展性能力、兼容IPv6,也便于未來固移融合,實現IP轉發技術統一。

IP技術歷經兩代,從IP/ETH演進到IP/MPLS

自上世紀80年代TCP/IP誕生之日起,IP技術發展可以分為兩個階段:

第一個階段,IP/ETH時代:掀起了Internet革命,組網技術采用IP+以太網,滿足盡力而為業務服務,網絡承載質量不高,網絡可靠性差,組網規模受限。

第二個階段,IP/MPLS時代:20世紀初MPLS風靡整個IP網絡,網絡進入IP/MPLS VPN的時代,一直延續到現在成為IP網絡的主流技術。IP/MPLS解決了傳統IP/ETH網絡的不足,實現流量工程,可以提供面向連接的服務。在IP/MPLS技術的發展過程中,隨著不同業務需求涌現出不同改進技術,例如MPLS-TP,  SR-MPLS、PWE3等,它們的本質依然是MPLS轉發范疇。IP/MPLS解決了路由隔離、大規模組網、流量工程、以及ALL IP時代電信級業務IP化承載問題,保障了網絡可靠性和業務承載質量。在這個階段的網絡,固、移出現了技術分離,Internet業務依然采用第一階段的IP和以太技術承載,以實現較低成本;電信級業務發展為MPLS VPN+OAM承載方式,實現網絡高可靠性,業務可視化。

IP技術進入第三代,從IP/MPLS演進到FlexE/SRv6

現在IP技術迎來第三階段,進入 FlexE、SRv6時代。隨著5G、云業務的推動,IP網絡進入一個新的時代。FlexE解決了傳統ETH端口靈活性不足,端口內無法實現業務隔離的問題;SRv6解決了傳統MPLS標簽信息擴展性不足的問題,可以攜帶更多的擴展信息,實現業務帶內實時檢測,面向云業務發展,網絡可編程,未來Internet業務和電信級業務實現技術統一。

圖1:IP技術發展階段

為什么SRv6、FlexE是第三代IP核心技術

每一代網絡技術發展本質原因是業務驅動。IP/MPLS引入的根本原因是,IP只能提供盡力而為的服務,無法滿足大規模組網,不能提供面向連接的服務,不具備流量工程能力。2G、3G、LTE等低成本、ALL IP的業務發展需求推動了IP/MPLS的規模引入,并不斷發展,提供高可靠性、業務路徑可視化、多業務承載等功能,滿足電信級業務承載需求。

 另一方面,5G、業務云化發展對網絡又提出新的要求,要求網絡具備可編程、云網互聯、業務KPI差異化能力,提供基于業務級別的QOE測量、感知等功能。SR-MPLS雖然具備網絡可編程能力,但是其4字節標簽無任何擴展性,僅滿足部分路由可控需要,無法滿足其他需求,而SRv6則更好的滿足業務入云,云網數統一,網絡可編程需求,FlexE滿足了固移融合、5G三大類業務差異化承載,面向2B業務高質量承載需求。

新的業務必將推動FlexE、SRv6的發展, 兩者相得益彰。

綜上,SRv6、FlexE滿足未來固移、云網技術統一,是實現業務差異化、網絡實時感知、業務隔離的關鍵技術,能夠更好滿足未來業務發展需求,必將成為下一代IP承載網的核心技術。

中興通訊堅持IP技術創新戰略,實現全系列芯片自研,領先行業一步。自研的新一代ZXIC 5G全系列芯片實現內嵌FlexE并支持SRv6,芯片集成度高,功耗低、時延指標業界領先,SRv6標簽層數滿足運營商商用要求。

中興通訊于2017年發布了FlexE原型機,在TEF、中國移動測試中驗證了FlexE技術相對傳統分組在低時延、業務隔離、低抖動的技術優勢;在2018年國內5G新技術實驗室外場5G試點中,驗證了FlexE已具備商用部署能力。2017年在國際市場推出SRv6原型樣機,并在2019年參加了國內運營商集采測試,證明了SRv6技術已具備引入條件。

中興通訊的芯片、產品均已準備就緒,可以為運營商下一代分組網絡建設提供有競爭力的產品和解決方案。

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