5G脚步不断临近,5G传输网在网络架构、灵活连接、带宽、时延、同步等方面的需求有着巨大变化。而这些需求的变化,驱动了5G传输技术和组网的革新和重构。

而中国移动早已明确5G回传网络技术路线选择:新建传输网络将采用切片分组传送(SPN)技术。

“中国移动的SPN技术在设计之初就已面向5G需求。”中国移动通信研究院网络与IT技术研究所项目经理韩柳燕在“2019 5G承载技术标准与产业研讨会”上表示。韩柳燕指出,面向5G新需求SPN技术具有三大特征:一是面向大带宽和灵活转发需求,引入L3灵活调度及DWDM光层,同时融合一层到三层的转发能力;二是针对超低时延及垂直行业隔离需求,需同时支持软、硬隔离切片,融合TDM和分组交换;三是引入SDN架构,实现转发与控制分离,利用集中化的控制面实现全局视角的业务调度。同时,SPN兼容已有的分组功能,并针对5G需求引入新功能和提升性能。

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SPN关键技术

SPN在L3网络层、切片SE层、光层、管控等方面的关键技术,保证了高效承载的能力。

在L3网络层,SR-TP结合SDN增强,构建可管可控、灵活可靠的L3网络,作为分组业务的统一承载方式。基于源路由隧道技术,进行面向传输领域运维能力增强的新隧道技术,提供SR-TP和SR-BE两种类型隧道。其中,SR-TP隧道用于面向连接的、点到点业务承载,提供基于连接的端到端监控运维能力;SR-BE隧道用于面向无连接的、Mesh业务承载,提供任意拓扑业务连接并简化隧道规划和部署。

在SE层,SE层网络技术通过SE-XC连接构成端到端TDM硬管道通路,实现了网络资源分片。具体来看,一是基于以太网提出TDM时隙交叉,实现超低转发时延和硬隔离:通道层,基于IEEE 802.3码流的通道,实现端到端切片硬通道L1层组网;基于以太网PCS层66B交叉技术,显著降低时延,单跳设备转发时延1~10us,较传统分组交换设备提升5~10倍。二是实现通道层OAM,通过替换Idle块插入OAM实现通道层端到端监视:采用替换Idle块的机制,OAM监视周期最小可设置为百us级,满足电信级要求;经过测试,SCL层保护倒换时间达到百us级。

而在SPN光层,韩柳燕表示:“面临5G业务高带宽和灵活组网需求,5G承载需引入新的光层技术。也需要业内推动低成本、高带宽的SPN光层关键技术,加速标准和产品成熟。”尤其值得一提的是,SPN实现超高精度同步,推动端到端产业链优化同步处理。超高精度时间服务器(200ns -> 20ns)主要改进卫星接收技术;超高精度SPN设备(30ns -> 5ns)涉及系统设计、芯片、器件、光模块等同步处理能力。“对于同步组网,中国移动希望通过光层技术,采用单纤双向彻底消除组网的链路不对称性。核心汇聚层在引入彩光之后,会引入GE的OLC通道实现时间同步。对于同步网络的运维,在管控层面引入智能时钟的功能,解决同步网络规划、检测等问题。”韩柳燕表示。

在管控层方面,中国移动以“管控一体,集中为主,分布为辅”为设计思路,通过SDN集中控制面增强业务动态能力,采用云化平台构建SDN控制器,管控网络节点规模达到数十万量级;在接口方面引入成熟的Netconf、PCEP和BGP-LS技术,通过扩展PCEP支持SR-TP实现对SR-TP新业务的SDN灵活业务创建,支持多层多域的协同机制,将管控融合的能力进一步提升。

“对于管控层面有两个方面需要进一步提升。一方面是进一步增强面对业务的智能运维能力,包括开通和维护各阶段的功能的增强。另一方面是将传输资源开放,实现与业务协同。”韩柳燕如此表示。

组网应用实现业务与传输网络的有机融合

不同类型5G业务以及其他承载业务对传输的需求侧重点不同。随着5G垂直行业用户,以及集客业务的发展,除了大带宽,传输所能提供的承载隔离性以及低时延和确定性时延将成为重要的需求。

SPN针对不同业务要求,提供软、硬隔离的切片通道:通过切片以太网通道,在以太网物理PCS层实现66B码块的交叉通道,实现切片硬隔离;通过以太网包交换通道,实现MPLS-TP或者SR的包交换通道,再通过QoS实现切片软隔离。

“传输网络切片有硬隔离和软隔离,对应业务的影响在时延、抖动、丢包率。硬隔离切片主要提供了低时延、确定时延和高隔离性的能力。”韩柳燕介绍称。以时延为例,硬隔离可以做到单节点转发3微秒以下,软隔离经过优化可以做到10微秒;对于抖动,硬隔离在百纳秒以内,软隔离抖动在数十微妙;拥塞情况下,硬隔离时延不变,没有丢包,但是软隔离会相应地产生一些影响,时延增大。对于硬切片来说无论拥塞前还是拥塞后时延是确定的,也不会产生丢包。但是软切片虽然没有丢包,但是时延会有变化。

2019年5G试商用,初期垂直行业会有一些基础的eMBB行业切片、视频切片、以及特殊行业如电网切片等。初期可以以行业作为切片,以SE层切片管道作为各行业业务隔离的基础,同一切片内不同用户,可以进一步采用TSN等处理机制,保证确定时延;对于eMBB业务,可以预留一个较大带宽的缺省切片。总之,5G试商用通过各类业务应用示范,将逐步开展切片组网的应用模式。

SPN产业推动,标准先行

此外,在标准方面,SPN无论是国内还是国际,均被视作下一代5G承载的重要的标准化的技术。所以ITU-T、OIF、IETF、IEEE、CCSA等组织都开展了各种工作。2018年SPN在ITU—T正式立项,作为新一代传送网标准;OIF推动了FlexE 2.1标准的立项;IETF SPN分组层Path Segment标准已立项;IEEE制定了IEEE 1914.3 RoE标准,解决了前传接口开放和标准化问题;CCSA已立项SPN总体技术要求、SPN设备技术要求、超高精度时间同步接口要求等系列标准。其中大部分标准正在制定中,需要业界共同努力推动。

“SPN具备低时延、大带宽、超高精度同步、灵活管控、网络切片等技术能力,已形成端到端的产业链,具备规模试商用的条件。针对5G试商用和规模商用,5G承载需要面向eMBB和垂直行业用户,开放切片等组网特性,推动业务与承载网络的有机融合。”韩柳燕最后说。

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