131 1300 0010
如今，全球多個國家已經(jīng)開始部署5G商用網(wǎng)絡，甚至將其視為國家戰(zhàn)略。而面向5G的承載網(wǎng)是構(gòu)建5G商用網(wǎng)絡的重要組成部分，受到了越來越多的關注。切片分組網(wǎng)（SPN）是中國移動在承載3G/4G回傳的分組傳送網(wǎng)絡（PTN）技術基礎上，面向5G和政企專線等業(yè)務承載需求，創(chuàng)新提出的新一代傳送網(wǎng)技術體系。
4年多來，在產(chǎn)業(yè)界合作伙伴的共同努力下，SPN經(jīng)歷了提出概念、確立技術架構(gòu)、完善關鍵技術、形成標準體系、研發(fā)芯片及設備等關鍵階段，現(xiàn)在已經(jīng)具備規(guī)模商用能力，正處于落地應用階段。筆者將介紹SPN近期的技術、標準、產(chǎn)業(yè)等方面的進展。
新技術、高融合 SPN技術進展飛速
SPN采用ITU-T層網(wǎng)絡模型，以以太網(wǎng)技術為基礎，引入新的基于66B碼塊的TDM交叉技術，實現(xiàn)了分組和TDM的有效融合，將L0~L3多層網(wǎng)絡功能融為一體，能夠滿足5G大帶寬、低時延、網(wǎng)絡切片、超高精度時間同步等新需求，同時能支持多業(yè)務的綜合承載。SPN技術架構(gòu)包括切片分組層（SPL）、切片通道層（SCL）、切片傳送層（STL），以及時鐘/時間同步功能模塊和SDN控制功能模塊。
圖1 SPN技術架構(gòu)分層模型
切片分組層（SPL）：其可實現(xiàn)對IP、以太網(wǎng)、CBR等業(yè)務的承載管道封裝和尋址轉(zhuǎn)發(fā)，提供L2VPN、L3VPN、CBR透傳等多種業(yè)務類型承載能力。對于分組業(yè)務，SPL層支持基于Segment Routing增強的SR-TP隧道，同時提供面向連接和無連接的多類型承載管道。Segment RouTIng源路由技術可在隧道源節(jié)點通過一系列表征拓撲路徑的Segment段信息(MPLS標簽)來指示隧道轉(zhuǎn)發(fā)路徑。相比傳統(tǒng)MPLS隧道技術，Segment RouTIng源路由技術在隧道路徑調(diào)整的靈活性和網(wǎng)絡可編程能力方面有較大提升，不需要在中間節(jié)點上維護隧道路徑狀態(tài)信息。而分組隧道（SR-TP）技術在Segment RouTIng源路由隧道基礎上擴展了支持雙向隧道、端到端OAM檢測等功能。
圖2 SR-TP：提供端到端面向連接能力
切片通道層（SCL）：為網(wǎng)絡業(yè)務和切片業(yè)務提供端到端硬隔離通道，基于以太網(wǎng)PCS層66B交叉技術，可顯著降低時延，單跳設備轉(zhuǎn)發(fā)時延1~10us，較傳統(tǒng)分組交換設備時延降低一個數(shù)量級；創(chuàng)新以太網(wǎng)通道層OAM機制，通過替換Idle塊插入OAM實現(xiàn)通道層端到端監(jiān)視，OAM監(jiān)視周期最小可達百us級，滿足高可靠業(yè)務傳輸需求；SCL能夠提供端到端基于以太網(wǎng)TDM隔離的鏈路，支持網(wǎng)絡拓撲重構(gòu)和切片，滿足5G業(yè)務超低時延、硬隔離切片的需求。
切片傳送層（STL）：切片傳送層基于IEEE 802.3以太網(wǎng)物理層技術和基于WDM簡化的光分叉復用（OADM）技術，實現(xiàn)了高效的大帶寬傳送能力；通過引入G.mtn段層功能實現(xiàn)了MAC與PHY的解耦，支持MAC與PHY的靈活對應，可實現(xiàn)多個PHY綁定，在低成本、低速率光模塊的基礎上實現(xiàn)高速率的以太網(wǎng)接口，對于帶寬擴展性和傳輸距離存在更高要求的應用，SPN采用以太網(wǎng)+DWDM技術，實現(xiàn)10T級別容量和數(shù)百公里的大容量長距組網(wǎng)應用。
管控一體的SDN控制平臺：以“管控一體，集中為主，分布為輔”為設計思路，通過SDN集中控制面增強業(yè)務動態(tài)能力，采用云化平臺構(gòu)建SDN控制器，可管控網(wǎng)絡節(jié)點規(guī)模達到數(shù)十萬量級；在接口方面引入成熟的Netconf、PCEP和BGP-LS技術，通過擴展PCEP支持SR-TP實現(xiàn)對SR-TP新業(yè)務的SDN靈活業(yè)務創(chuàng)建，并支持多層多域的協(xié)同機制，將管控融合的能力進一步提升。
圖3 SPN管控一體控制平臺
超高精度時間同步：在時間源方面，通過共模共視或者雙頻段接收等降低衛(wèi)星接收噪聲，提升衛(wèi)星授時的精度，改善時間源的長期穩(wěn)定性和短期穩(wěn)定性，實現(xiàn)超高精度時間基準源；在傳輸節(jié)點方面，通過對光模塊、芯片處理的內(nèi)部時延的精準控制和補償，對系統(tǒng)時鐘算法的濾波特性和跟蹤特性的優(yōu)化，對時間同步協(xié)議中倒換瞬變響應能力的提升，實現(xiàn)單節(jié)點5ns級的時間誤差精度。
2018年以來，為滿足5G業(yè)務現(xiàn)網(wǎng)試點和商用產(chǎn)業(yè)化，中國移動聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈各方對SPN技術推向市場進行了大量的完善和測試驗證，形成了初具商用規(guī)模的能力。
多項SPN標準已立項 標準體系逐步完善
SPN定位L0～L3層融合架構(gòu)，在網(wǎng)絡層次上分為SPL、SCL和STL3層，涉及多個國際標準組織。在產(chǎn)業(yè)界共同努力下，ITU-T、IETF、IEEE、OIF等多個國際標準組織已完成或立項了多項SPN核心標準，形成了完善的標準體系。
SCL層
SCL層是SPN新引入的網(wǎng)絡層次，通過66B碼塊的交換，實現(xiàn)了分組交換與TDM的完美融合，是SPN的核心技術。國際電信聯(lián)盟第15研究組（以下簡稱ITU-T SG15）是研究光傳送網(wǎng)及接入網(wǎng)基礎架構(gòu)等技術標準的研究組，已經(jīng)發(fā)布了多個廣泛應用的傳送網(wǎng)技術體系，如SDH、OTN、PTN等。在ITU-T SG15，中國運營商、設備商和研究機構(gòu)基于SPN技術提交了上百篇面向5G的SPN方案提案，最終實現(xiàn)了SPN的核心標準G.mtn標準立項，并由中國移動專家擔任該標準的Editor席位，負責G.mtn標準的起草，實現(xiàn)了我國在傳輸標準方面的突破。同時，ITU-T還將圍繞G.mtn繼續(xù)在技術架構(gòu)、保護機制、同步方案和網(wǎng)管信息模型等進行立項，未來將形成新一代的傳送網(wǎng)標準體系。
SPL層
IETF是Internet工程任務組（Internet Engineering Task Force）的簡寫，主要負責制定互聯(lián)網(wǎng)相關技術標準。SPL層主要采用基于Segment RouTIng的L3組網(wǎng)，其關鍵的技術標準主要在IETF進行標準化。
由于Segment Routing over MPLS Data Plane（以下簡稱SR-MPLS）不能很好地創(chuàng)建端到端雙向隧道，在OAM方面無法很好支持流量統(tǒng)計、性能測量和快速保護倒換等功能，難以滿足5G業(yè)務對承載網(wǎng)高可靠易運維的需求，因此SPN對SR基礎Segment段類型進行了創(chuàng)新性擴展，提出了一種新的SR Segment類型——Path Segment。并向IETF Spring工作組提出SR-MPLS path segment技術提案。歷經(jīng)3次IETF標準會議的討論和完善，該提案終于在2019年3月成為IETF工作組標準文稿，并且得到了Cisco、博通、Juniper等業(yè)界專家的認可和支持。
同時，基于基礎path segment的提案，在IETF已啟動針對控制協(xié)議提案的制定，主要的文稿包括pce-sr-path-segment、draft-pce-sr-bidir-path、draft-pce-binding-label-sid，已基本得到業(yè)界認可，即將納入工作組文稿。
STL層
STL層盡量重用以太網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈和FlexE處理邏輯，主要推動IEEE 802.3高速長距以太網(wǎng)接口的標準制定和OIF FlexE的標準完善。
SPN推動了50G PAM4高速接口和長距以太網(wǎng)的標準化進程，其中基于50G PAM4的短距400GE/200GE標準IEEE 802.3bs標準在2017年12月完成發(fā)布，短距50GE標準IEEE 802.3cd標準于2018年11月完成發(fā)布。400GE/200GE/50GE的40km標準經(jīng)過IEEE 802.3 Beyond 10km工作組討論后專門立項了IEEE p802.3cn，100GE/200GE over DWDM系統(tǒng)也專門立項IEEE p802.3ct，IEEE將制定系列化高速長距的以太網(wǎng)接口標準。同時，OIF即將發(fā)布400GE 80km以上長距以太網(wǎng)標準400GZR。另外，SPN推動了50GE BiDi單纖雙向的標準，IEEE已經(jīng)完成p802.3cp立項。
隨著50GE以太網(wǎng)標準的成熟，中國移動聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈推動OIF標準于2018年10月成功立項FlexE IA2.1項目，著手制定50GE FlexE標準，目前已完成標準的初稿。
SPN各組成部分均已產(chǎn)業(yè)化
下一代傳輸網(wǎng)以5G承載為核心業(yè)務，兼顧家客、集客業(yè)務綜合承載，SPN是面向未來統(tǒng)一高效綜合業(yè)務傳輸網(wǎng)絡的優(yōu)選方案。隨著國際標準的推進和制定，SPN設備、芯片、光模塊均已取得良好的產(chǎn)業(yè)化進展。
在SPN設備方面，多廠家已經(jīng)成功研發(fā)出SPN相關設備，取得了多項突破：一是單設備容量達到12.8T，滿足5G前傳回傳大帶寬需求；二是單設備時延達us級別，滿足5G uRLLC業(yè)務要求；三是設備時間同步精度可達5ns，提供超高精度的地面時間同步。
在SPN芯片和光模塊方面，SPN芯片及光模塊等關鍵組件也發(fā)展迅速，目前華為、中興、烽火、博通、光迅等廠商均進行了SPN核心芯片和光模塊的開發(fā)，尤其國內(nèi)廠商在相關芯片和模塊研發(fā)上占據(jù)先發(fā)地位。
在互通測試和網(wǎng)絡應用方面，中國移動2018年組織了多廠家互聯(lián)互通測試，并在OFC、光博會和移動合作伙伴大會等展會上進行了聯(lián)合演示，完成了SPN 5G傳輸?shù)膶嶒炇覝y試和現(xiàn)網(wǎng)百站規(guī)模試點驗證，包括5G業(yè)務連接能力、切片能力、同步能力、管控能力等多項驗證，結(jié)果表明全球主流傳輸廠商生產(chǎn)的SPN設備均滿足5G傳輸核心指標要求，具備規(guī)模商用能力。
數(shù)百億規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化前景
當前SPN已具備規(guī)模試商用條件，中國移動正在聯(lián)合廠商積極推進SPN標準、設備、芯片、測試儀表形成規(guī)模供應能力，打通完整的5G傳輸產(chǎn)業(yè)鏈，為規(guī)模商用部署奠定基礎。
近期中國移動將在多地市采用SPN進行5G預商用承載網(wǎng)建設，滿足5G預商用基站承載能力；在預商用中將對低時延和切片等5G關鍵新業(yè)務進行試點承載，全面試點5G各種業(yè)務類型，為5G規(guī)模商用做好準備。
