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2019/12/25 16:52

FlexE、SRv6成为下一代IP承载核心技术

C114通信网  张宝亚

面对5G eMBB、uRLLC、mMTC业务、和固移融合以及业务云化的综合承载需求,同时随着以太网IP新技术相继涌现,承载网需要引入新技术来满足业务的不断发展。FlexE、SRv6是业界关注的两大热点技术,未来将成为新一代IP承载网的核心技术。

FlexE是什么

传统以太网MAC速率和PHY的速率始终保持一致,速率从FE、GE、10GE、40GE、到100GE,光模块也沿着这条技术路线发展。当以太网业务速率提升到100GE以上时遇到瓶颈:物理PHY的提升速度慢下来,且价格下降缓慢,高速PHY的性价比降低,而且光层技术落后于电层技术,导致高速率光模块成本居高不下,无法通过产业规模优势降低网络成本,如400GE速率的光模块价格远超4个100GE光模块价格。 FlexE使芯片的MAC和PHY解耦,同时,FlexE引入时隙,将一个端口划分为功能完全相同的若干子物理接口。自2016年至今,FlexE已经陆续发布了FlexE1.0、FlexE2.0、FlexE2.1 三个标准,涵盖了50GE、100GE、200GE、400GE等不同速率以太端口的FlexE标准。FlexE可以解决承载网口的两大问题:

1.解决传统以太链路捆绑流量负载分担不均问题,降低组网成本

传统以太网链路捆绑,通过MAC头、MPLS头、IP头HASH按照以太包进行选路,实现流量分担,链路流量由业务数量、CE/PE/P转发角色、转发芯片HASH引子的能力等决定分担均衡度。然而不同的使用场景,分担均衡度差别很大,尤其是MPLS网络。而FlexE捆绑,由于是BIT流进行分担,可实现100%的流量均衡。

FlexE捆绑还可以提供更多速率的灵活以太速率端口,降低组网成本。例如,可以通过n*100GE,跳过200GE端口选择,通过50GE、2*50GE降低5G承载接入层直接引入100GE的组网成本。

2.实现业务隔离能力,降低转发时延和抖动

传统分组网中,一个端口内的业务共享链路带宽。由于网络逐级收敛以及mesh化流量的特点,网络中存在大端口向小端口发流、多端口向一个端口发流的情况。由于流量瞬时抖动,造成单节点丢包和时延/抖动增大。

通过FlexE时隙隔离,不同业务只在自己的时隙内转发,不会占用其他时隙的带宽,避免了业务之间相互影响,降低丢包、时延/抖动。同时时隙内还是统计复用,兼顾了隔离和统计复用的优点,不会大幅提升设备成本,使IP网络差异化服务成为可能,解决传统QOS的不足。

SRv6是什么

SR-MPLS使用4字节标签标识路径信息,MPLS标签仅能标识标签值、TTL、标签栈底三个信息,无扩展信息能力,无法满足带内测量等新业务需求。同时,鉴于SR-MPLS转发逐跳剥离标签的特点,在业务出口无法获取业务的实际路径信息。另外,随着业务云化推动云网协同,传统云内业务无法支持SR-MPLS技术,这就要求云网转发采用其它技术实现统一。

为了解决SR-MPLS的局限性,SRv6应运而生。SRv6采用IPv6地址作为路径节点信息,其路径列表信息放在IPv6头内,兼容了传统IPv6转发。同时,SRv6头信息除了标识节点/链路信息外,也支持自定义扩展信息,可满足带内测量等新需求。SRv6以IP地址作为协议栈,适应未来云网融合业务的端到端编排需求。

总之,SRv6具备TE流量工程能力、扩展性能力、兼容IPv6,也便于未来固移融合,实现IP转发技术统一。

IP技术历经两代,从IP/ETH演进到IP/MPLS

自上世纪80年代TCP/IP诞生之日起,IP技术发展可以分为两个阶段:

第一个阶段,IP/ETH时代:掀起了Internet革命,组网技术采用IP+以太网,满足尽力而为业务服务,网络承载质量不高,网络可靠性差,组网规模受限。

第二个阶段,IP/MPLS时代:20世纪初MPLS风靡整个IP网络,网络进入IP/MPLS VPN的时代,一直延续到现在成为IP网络的主流技术。IP/MPLS解决了传统IP/ETH网络的不足,实现流量工程,可以提供面向连接的服务。在IP/MPLS技术的发展过程中,随着不同业务需求涌现出不同改进技术,例如MPLS-TP,  SR-MPLS、PWE3等,它们的本质依然是MPLS转发范畴。IP/MPLS解决了路由隔离、大规模组网、流量工程、以及ALL IP时代电信级业务IP化承载问题,保障了网络可靠性和业务承载质量。在这个阶段的网络,固、移出现了技术分离,Internet业务依然采用第一阶段的IP和以太技术承载,以实现较低成本;电信级业务发展为MPLS VPN+OAM承载方式,实现网络高可靠性,业务可视化。

IP技术进入第三代,从IP/MPLS演进到FlexE/SRv6

现在IP技术迎来第三阶段,进入 FlexE、SRv6时代。随着5G、云业务的推动,IP网络进入一个新的时代。FlexE解决了传统ETH端口灵活性不足,端口内无法实现业务隔离的问题;SRv6解决了传统MPLS标签信息扩展性不足的问题,可以携带更多的扩展信息,实现业务带内实时检测,面向云业务发展,网络可编程,未来Internet业务和电信级业务实现技术统一。

图1:IP技术发展阶段

为什么SRv6、FlexE是第三代IP核心技术

每一代网络技术发展本质原因是业务驱动。IP/MPLS引入的根本原因是,IP只能提供尽力而为的服务,无法满足大规模组网,不能提供面向连接的服务,不具备流量工程能力。2G、3GLTE等低成本、ALL IP的业务发展需求推动了IP/MPLS的规模引入,并不断发展,提供高可靠性、业务路径可视化、多业务承载等功能,满足电信级业务承载需求。

 另一方面,5G、业务云化发展对网络又提出新的要求,要求网络具备可编程、云网互联、业务KPI差异化能力,提供基于业务级别的QOE测量、感知等功能。SR-MPLS虽然具备网络可编程能力,但是其4字节标签无任何扩展性,仅满足部分路由可控需要,无法满足其他需求,而SRv6则更好的满足业务入云,云网数统一,网络可编程需求,FlexE满足了固移融合、5G三大类业务差异化承载,面向2B业务高质量承载需求。

新的业务必将推动FlexE、SRv6的发展, 两者相得益彰。

综上,SRv6、FlexE满足未来固移、云网技术统一,是实现业务差异化、网络实时感知、业务隔离的关键技术,能够更好满足未来业务发展需求,必将成为下一代IP承载网的核心技术。

中兴通讯坚持IP技术创新战略,实现全系列芯片自研,领先行业一步。自研的新一代ZXIC 5G全系列芯片实现内嵌FlexE并支持SRv6,芯片集成度高,功耗低、时延指标业界领先,SRv6标签层数满足运营商商用要求。

中兴通讯于2017年发布了FlexE原型机,在TEF、中国移动测试中验证了FlexE技术相对传统分组在低时延、业务隔离、低抖动的技术优势;在2018年国内5G新技术实验室外场5G试点中,验证了FlexE已具备商用部署能力。2017年在国际市场推出SRv6原型样机,并在2019年参加了国内运营商集采测试,证明了SRv6技术已具备引入条件。

中兴通讯的芯片、产品均已准备就绪,可以为运营商下一代分组网络建设提供有竞争力的产品和解决方案。

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