【编者按】 为跟踪了解新一代信息技术及战略性新兴产业的发展动态,中国通信企业协会与新华三技术有限公司联合在报告中开设“前沿技术跟踪专栏”,邀请行业专家就相关领域的核心技术、应用案例和发展方向进行分析解读。
运营商小粒度切片技术解析
1、IP网络切片技术背景
IP网络切片是指在同一个物理IP网络的基础上,网络管理员通过各种切片技术为特定业务或用户划分出多个逻辑网络,即切片网络。运营商利用IP网络切片技术即可最大化地利用现有的网络物理设施资源,并根据需求为不同的业务或用户划分出多个逻辑网络,在逻辑网络上灵活提供差异化网络服务。IP网络切片有四大价值,即满足差异化SLA需求、满足网络资源隔离需求、满足灵活可靠地定制拓扑需求及满足智能切片管理需求。
2、小粒度切片技术
小粒度切片技术可以有效解决宽带资源隔离问题。目前,市场上有小粒度FlexE切片和子接口切片两种主流技术,表1总结了两种技术的特点。
表1 小粒度FlexE切片和子接口切片技术特点对比
序号 | 技术特点 | 10M粒度FlexE切片 | 子接口切片 |
1 | 带宽隔离 | 硬隔离 | 硬隔离 |
2 | 时延抖动 | 几微秒~几十微秒 | 几十微秒~几百微秒 |
3 | 标准情况 | 中国移动SPN小粒度FlexE企标 | 不涉及,无需设备间对接 |
4 | 支持的接口类型 | 标准5G FlexE业务口、10G以太口 | 标准5G FlexE业务口、全速率以太口 |
5 | 硬件关联 | 强 | 弱 |
3、基于Slice ID的网络切片技术
Slice ID的网络切片技术可以在部署大粒度切片技术阶段将流量引至特定切片内。目前,市场上有基于IPv6源地址和基于HBH两种封装方式,从表2中可以看出,综合来讲基于IPv6源地址Slice ID切片方案从商用的角度来看有较大优势,但该方案当前还处于草案阶段,等待标准进一步完善。
表2 基于IPv6源地址和基于HBH两种封装方式对比
序号 | 封装方式 | 基于IPv6源地址的 Slice ID切片方案 | 基于HBH的 Slice ID切片方案 |
1 | Slice ID长度 | 32bits | 32 bits |
2 | 改造要求 | 需要规划IPv6地址预留Slice ID字段,可通过软件升级进行改造 | 对存量设备要求高,改造难度大 |
3 | 开销/带宽 | 无额外开销,不占用额外的带宽资源 | 扩展头增加开销(16B),占用额外的带宽资源 |
4 | 转发效率 | 基本不影响转发性能 | 需要解析HBH的TLV,转发性能会下降 |
5 | 实现复杂度 | Slice ID位于IPv6基础头,容易解析 | HBH的TLV增加解析深度,当前商业ASIC芯片无法解析 |
6 | 兼容性 | 存量设备兼容性好,支持平滑升级 | 存量设备兼容较差,若设备不支持HBH,一般会丢弃报文 |
7 | 标准限制 | 暂无 | 对于存在多个HBH头的情况,切片的HBH只能放在第一个 |
4、小粒度切片技术使用场景
小粒度切片技术可以帮助运营进入垂直行业领域,开拓巨大的市场空间,下面通过几个例子介绍小粒度切片在运营商网络中的应用。
(1)基于Slice ID网络切片的医疗行业专网
城乡各级医院希望借助ICT技术推进智慧医疗的建设并为更多人群提供专业的医疗服务。智慧医疗的体系中包括疾病预防、居家医疗监控、健康咨询、远程会诊、远程手术教学和国际交流等服务。因此,智慧医疗体系需要建立从患者到城乡各级医院以及各个医院和医疗研究教学等机构之间的医疗行业专网,并建立完备的医疗行业云服务。
医疗行业专网需要任意医疗机构之间打通业务通道,共享系统数据资源,并且提升医疗机构的业务带宽 ,保证医疗行业专网中业务的超低传输时延,以满足特殊实时性需求。
如图1所示的运营商承载网络中,使用Flex Algo技术为医疗行业专网定制网络拓扑,在医疗行业专网中采用基于Slice ID的网络切片技术将行业切片网络划分出业务切片网络,分别承载居家医疗监控、远程咨询会诊这两类业务,并根据业务的SLA需求为不同业务提供不同的质量保证。
图1 运营商基于Slice ID部署医疗行业专网
(2)通过小粒度切片打造电子政务差分服务
传统政务网络是运营商帮助政府客户代为建设和维护的一张网络,之前由独立设备来完成业务流量的承载。有了分级切片技术以后,运营商可以使用城域的一个大粒度切片为政府客户提供政务网络服务,针对政务网络的业务特点,根据客户的不同的业务类型,来部署业务保障机制。
如图2所示,运营商按照应急智指挥、视频会议和公文流转来划分三个小粒度子切片,不同的切片有不同的业务诉求,对于应急响应,通常需要网络有快速响应能力,在发生应急事件以后能立刻在已有网络中划分一个切片来承载响应的流量;对于视频会议,是大带宽的应用,而公文流转需要保证数据流量的稳定传输,针对每个切片,可以基于开销及时延等多个要素进行算路,实现业务的灵活调度
图2 运营商基于二级切片为电子政务提供差分服务
(3)基于Slice ID构建教育城域网
和传统政务网络类似,教育城域网原由专用设备承载,用于连接城域范围内各个学校和电教馆,当运营商具备小粒度切片能力以后,教育城域网可由运营商城域网统一承载。
图3 运营商基于Slice-ID构建教育城域网
如图3所示,运营商城域网通过FlexE技术划分To-B行业切片,教育行业属于To-B行业的一项子业务,运营商可以通过在城域网部署Slice-ID切片实现资源的预留,实现教育机构的接入。
(本文由新华三技术有限公司运营商解决方案部供稿)