以太网的5G蜕变--FlexE Tunnel

面对5G时代万物互联的多场景、差异化需求，5G的承载将迎来前所未有的机遇和挑战，承载网络和技术的颠覆性变革也将势在必行。

对于5G承载网络，除了大带宽技术，同时要考虑业务端到端、流量物理隔离、低时延、网络保护等电信网络需求。针对5G网络的承载需求，中兴通讯创新性地提出了Flexhaul解决方案。Flexhaul是全新一代面向5G承载的端到端网络解决方案，提供基于SDN的从L3到L0的完整技术体系，架构如下图1所示。Flexhaul方案在L3支持L2/L3VPN业务，在L2支持SR/MPLS技术，L1支持FlexE技术，并在标准的FlexE技术上进行了创新和扩展，实现了L1层的端到端隧道FlexE Tunnel，提供L1的交换、OAM和保护； 在L0支持DWDM技术,提供了网络的良好扩展性，确保了后续的平滑演进。

图1. 中兴通讯5G Flexhaul承载方案架构

Flexhaul支持扁平化的网络架构，基于FlexE 技术实现多波长、多链路的带宽绑定，可灵活的扩展组网容量，极大地增强了带宽的扩展性。为了满足5G uRLLC低时延业务，中兴通讯创新的FlexE Tunnel技术将FlexE从接口级扩展到网络级技术，并提供基于FlexE Tunnel的网络分片，满足低时延高可靠性的需求。如下图2所示，Flexhaul可基于FlexE Tunnel将网络资源(包括带宽、时延处理功能、CPU、VPN等)切分出多个虚拟的端到端网络，每个网络切片在转发面、控制面、管理面上实现逻辑隔离，适配各种类型服务并满足用户的不同需求。同时，基于FlexE tunnel技术的保护倒换能做到1ms以内，把电信级保护提升到了工业控制级。针对uRLLC业务， 采用FlexE tunnel技术，解决了波长穿通方案业务颗粒度过大、承载效率偏低的问题，软切片技术时延偏大、无法物理隔离的问题。

图2. 基于FlexE Tunnel的网络切片

下面我们来重点解析5G Flexhaul承载解决方案的创新技术-FlexE Tunnel。

一、FlexE起源--业务速率和物理端口的解耦

2011年1月，OIF（Optical Interconnection Forum）成立灵活以太网研究小组，2015年7月发布草案，2016年3月发布灵活以太网（FlexE）的1.0标准内容（OIF-FLEXE-01.0），目前正在起草2.0标准内容。FlexE 技术在以太网技术的基础上实现了业务速率和物理通道速率的解耦，物理接口速率不必再等于客户业务速率，可以是灵活的其他速率（比如客户业务速率是400GE，但物理通道PHY 的速率是100GE 或其他速率）。客户业务不一定在一个物理通道上传递，而是由多个物理通道捆绑起来形成一个虚拟的逻辑通道来传递。业务速率和物理通道速率解耦后，客户业务速度可以是多样的，物理通道的速率也是多种速率，相互独立，这样大带宽的客户业务可以用标准的25GE/100GE速率接口，通过端口捆绑和时隙交叉技术轻松实现业务带宽25G->50G->100G->200G->400G->xT的逐步演进，解决了高速物理通道性价比不高的问题。

图3. FlexE技术实现灵活速率

二、FlexE Tunnel技术--FlexE的端到端网络级扩展

FlexE技术起初只是为了解决大带宽传输问题，在标准制定时重点考虑点到点的应用场景，所以目前的标准FlexE 技术是一种物理接口的技术，在组网应用、端到端承载、业务保护上缺少考虑。中兴通讯在现有FlexE技术标准的基础之上进行了一系列的技术扩展和完善工作，除了提供大带宽扩展技术之外，业界首家基于FlexE提出系列革命性技术-FLexE Tunnel。FlexE tunnel 是一条超低时延、物理隔离、高可靠性的端到端管道，根据客户带宽需求在FlexE 通道层建立，可以根据客户带宽的动态需求灵活调整。通过FlexE时隙交换、OAM扩展、超快保护倒换技术，将FlexE从点对点接口技术拓展为端到端组网技术FlexE Tunnel，为5G承载端到端解决方案提供了重要的技术支撑。采用中兴通讯扩展的端到端FlexE Tunnel解决方案能够为运营商提供以下优势：

■  设备级超低时延转发技术

FlexE技术通过时隙交叉技术实现基于物理层的用户业务流转发，用户报文在网络中间节点无须解析，业务流转发过程近乎实时完成，实现单跳设备转发时延小于0.5µs，为承载超低时延业务奠定了基础。

图4. FlexE交换实现超低时延转发

■  L1端到端OAM和快速保护

FlexE Tunnel技术也做了相应的开销扩展，实现端到端的误码检测和性能监控。在FlexE Tunnel中有OAM 信息进行端到端监控，OAM 信息包括：CC/CV、LM、DM、RDI、LB、LT、LCK、TST、APS 等。

在FlexE Tunnel提供保护功能，提高客户业务传输的可靠性。当客户业务在一条tunnel 中出现故障时，快速将客户业务倒换到另外一条tunnel 中进行传输。保护方式分为1+1 保护和1:1 保护。由于FlexE tunnel的保护切换在物理层实现，保护倒换时间大大降低至不到1ms。

■  任意子速率分片，物理隔离，实现端到端硬管道

融合FlexE子管道特性和物理层时隙交叉特性，承载网络上可以构建跨网元的端到端FlexE Tunnel刚性管道，中间节点无需解析业务报文，形成严格的物理层业务隔离。示例如下，NE1和NE4之间业务建立端到端FlexE Tunnel 1，中间节点NE2/NE3设备直接采用物理层交叉转发，形成从NE1到NE4的一跳直达硬通道。

图5. 物理层隔离的FlexE Tunnel

三、FlexE Tunnel实践与合作

2017年6月，世界移动大会（上海）期间，中兴通讯首次现场演示了关键技术FlexE Tunnel，展示内容包括：业务隔离、超低时延转发、端到端OAM、快速保护倒换等。本次现场演示采用三台5G Flexhaul承载预商用设备ZXCTN 609与测试仪表（数据测试仪 IXIA XM2型号）连接，设备之间通过100GE链路组网。

图6. 上海展演示组网拓扑

本次演示验证了中兴通讯革命性的FlexE技术可提供：

♦  FlexE Tunnel业务端到端隔离方案

♦  小于1ms级别业务保护倒换技术方案

♦  小于0.5µs的单跳设备时延技术方案

基于验证的性能数据，中兴通讯认为FlexE技术在实现超低时延转发和安全隔离的网络切片上有天然的优势，是5G承载转发技术的最佳选择。

2017年8月，中兴通讯携手Telefonica集团在西班牙马德里完成5G承载第一期测试，完美验证了基于FlexE Tunnel的5G Flexhaul方案在CPRI/eCPRI统一承载，超低时延，快速倒换的优异性能。

2017年9月，中兴通讯成功通过中国移动5G承载SPN（Slicing Packet Network）原型设备实验第一阶段测试，各项测试指标均符合技术规范要求，特别是单节点转发时延小于0.5µs，为5G商用的加速打下坚实基础和有力技术支撑。

随着5G无线标准研究的深入，5G承载的标准研究工作也在逐步展开。中兴通讯积极参与各标准组织推动5G承载标准的研究。在ITU-T标准推进中，中兴通讯除了与中国移动等单位联合提交两篇5G承载需求架构及标准差距分析相关提案外，还独立贡献了三篇有关 5G承载需求及解决方案的提案。 其中《FlexE层网络模型（FlexE layer network model）》在业界首次提出基于FlexE （Flexible Ethernet）的层网络模型架构，创新性地将当前仅限于链路的FlexE技术扩展为网络技术，为基于FlexE技术的5G承载标准研究奠定了基础。

中兴通讯是业界首家完备的5G端到端产品解决方案提供商，持续全方位推进5G承载解决方案的落地与试点，目前已在全球多个国家进行了5G承载领域的探讨与合作，其中包括中国、西班牙、法国、意大利、日本、韩国、新加坡、澳大利亚等国家的标杆运营商。

5G的发展是技术不断刷新的过程，作为5G时代的引领者，中兴通讯将在5G承载的技术、方案和设备研制上持续创新，为运营商提供有竞争力的高性价比解决方案。5G建设，承载先行，中兴通讯已准备好迎接5G时代全新的发展机遇！