面向5G&B5G和算力网络的传送网技术发展探讨

韩柳燕 5G/B5G及算力网络发展 1 传送网关键技术演进探讨 2 3 总结 中国移动5G网络发展情况 SPN向综合业务承载发展 SPN已成为新一代传送网技术体制 已有6项ITU-TMTN国际标准发布（G.8312、G.8310G.Sup69、G.8331、G.8350、G.8321）标志着SPN/MTN新一代传送网国际标准体系基本完成 面向5G回传、垂直行业、政企专线、算力等既支持软切片，又支持硬切片，具备端到端切片时隙交叉，安全性高，P节点转发时延低至2us 5G-A网络发展趋势及挑战 2021年4月，3GPP正式确定5G-Advanced为5G演进标准名称，全球5G技术和标准发展进入新阶段 Rel-18为5G-A首个重要版本，计划2024年6月冻结。Rel-19SA1最早进行需求场景讨论，其他研究组已进入准备阶段 5G-A研究的新特性和业务场景重点包括：高清视频实时交互、全场景物联、通感一体、天地一体增强、A智能、绿色节能等。 目前B5G标准仍在讨论中，引入特性以及指标要求等尚未完全确定。根据当前研究热点探过分析传送网需求，核心性能指标带宽、确定性等需提升至少10倍以上，需向低成本大带宽、确定性网络、融合承载、天地一体、智能化、节能等方向演进 中国移动算力网络战略 全力构建基于5G+算力网络+智慧中台的“连接+算力+能力”的新型信息服务体系 网络作为连接用户、数据和算力的桥梁，需要与算力深度融合，“以光筑底、以算为核”，形成算网一体化新型基础设施，为用户提供低时延、高可靠、端到端的算力连接 算力时代网为根基 算力时代以网为根基，需要发挥网络领先优势，实现算网共生 算网一体 以网连算 以网强算 网络连接云边端泛在的算力资源满足新型业务需求 突破后摩尔定律时代单点算力极 网络感知算力、承载算力，实现网在算中，算在网中 中国移动应对大容量、高效率、多业务需求不断发展，已建成高品质基础网络 以算力为中心，增强和构建新的基础网络架构和能力 面向无线、互联网、专线业务等，已形成SPN回传、OTN骨干超高速、政企专网等高品质网络 面向算力网络，在架构、带宽、业务、时延等方面新的需求，光网络需转型升级构建承载算力的基础网络底座 5G/B5G及算力网络发展 1 传送网关键技术演进探讨 2 3 总结 面向5G/B5G和算力网络的光传送网 面向5G/B5G和算力网络场景需求，打造具备“小颗粒切片，算网共生，全域组网、智能敏捷、绿色低碳”五大能力的光传送网，高效支撑5G/B5G承载、专线应用和端到端算网服务 1.fgOTN的应用需求和标准历程 细颗粒度OTN(fgOTN、OSU)承前启后，继承SDH能力，高质量承载TDM和分组业务，增强业务调度灵活性，服务于算力网络，可解决10M-1G级别小颗粒客户信号高效承载 同时，面向高等级业务需求，fgOTN技术必须满足固定时隙TDM特征，兼容现有OTN技术 业务场景 关键需求特征 高品质专线需保持TDM特性 SDH设备正在逐渐退网OTN下沉至客户侧1G以下小颗粒高等级专线、算力业务需求增长 兼容现有OTN技术 需具备无损带宽调整能力 在Question11/G15（Signalstructures,interfaces,equipmentfunctions,andinterworkingforopticaltransportnetworks?）推进fgOTN标准成熟，确保oOTN的TDM特性 2022 2023-2024 解决关键技术分歧 标准更名为fgOTN(finegranularityOTN) G.OSU立项 核心方案由类Packet的处理机制转变为固定时隙的TDM机制，针对多项核心技术各方达成共识具备高效承载和灵活颗粒特性 ·国内出现OTN小颗粒技术维形·在ITU-T推动G.OSU标准立项 ·ITU-T标准系列体系确定，国际标准化加速推进·推进fgOTN技术方案成熟 fgOTN关键技术目前进展 中国单位合作分析研究，提出的方案成为ITU-TfgOTN标准的技术路线和核心机制，在2022~2023年得到确认 如何定义fgODU帧结构实现高效业务承载？ 顿结构基于ODUflex优化：采用4*3824B，并优化开销排布针对低速业务提高开销频率：载荷区增加16列开销保持现有OTN业务映射机制：CBR业务通过GMP映射，分组业务通过IMP映射 fgODU复用映射如何保持TDM特性？ 采用固定时隙承载fODU：保持TDM端到端硬管道特性优化GMP机制：采用累计频率相位误差新机制替代传统锁相环机制，优化时钟资源开销GMP采用16字节映射：映射颗粒度采用固定16字节，与速率无关减少时延和缓存消耗 fgOTN和fgMTN国际标准体系 以已达成共识的核心方案为基础，2023年4月ITU全会重塑fgOTN标准体系fgOTN和fgMTN架构、接口、映射、保护、设备、同步、管理、信息模型等融入相应标准分册 fgOTN关键技术研究焦点 随若小颗粒业务需求增长，运营商积极推进OTN网络技术演进，迫切需要fgOTN端到端部署应用，业界急需成熟标准指导芯片及设备研发fgOTN标准化正处于关键阶段，标准体系及核心机制已达成共识，部分技术正在讨论当中，需在2023年11月ITU-T全会推动标准技术方案成熟 面向应用需求和场景，进一步完善fgOTN标准方案 口针对SDH设备退网需求，研究VC业务兼容方案口针对细粒度业务，定义基于时戳的时延测量能力，提高监测精度口设计fgOTN无损带宽调整方案，一步调整，提升调整速度，灵活适配客户侧业务需求 推动fgOTN管控和组网方案标准化进程，完善应用部署方案 口推动fgOTN管控架构及功能研究口推动fgOTN组网及ODU联合组网研究 SPN小颗粒技术设计理念 SPN小颗粒技术（FGU，FineGranularityUnit）通过容器选择，交织粒度、原子码块三大措施聚力优化时延较SDH10M（5*VC12），PE节点时延降低5倍，P节点转发时延降低76.6% 措施二：交织粒度 中间节点数据处理功能模块（基于码块交织粒度） TDM时延取决于通道带宽：P节点时延~交织单元长度/通道带宽 汽车周期性出发如何设计每次发车人数？ ●2Mbps颗粒度：芯片复杂度提升、成本提高、时延变大/10Mbps颗粒度：综合考虑业务需求和芯片设计复杂度因素之后的平衡选择，随之带来的优势是较SDH处理时延降低5倍●采用10M（大）容器承载2M，P节点转发相比SDH时延低5倍●2M业务进10M通道采用4进1 √基于码块交织粒度保证低时延 ●码块交织粒度与数据总线位宽保持匹配，避免等待总线“拼车”时延 ·如果交织粒度过大，“每次发车人数过多“，则等待时间过长·如果交织粒度过小，需额外“总线拼包”，占用额外芯片资源·FGU通过入和出时隙相位对齐进一步优化了时延 ?时隙交叉：采用66B定长原子码块进行时隙交叉，确保确定性低时延 措施三：原子码块 ●分组交换：采用变长的分组报文进行分组交换，时延较长且确定性低 降低5倍 降低76.6% SPNFGU10M:110.47uSSDH10M（5*VC12）:515.21us SPNFGU10M:6.36uSSDH10M（5*VC12）:27.17us P节点时延 PE节点时延 FGU顿结构和OAM机制 构建全新FGU顿结构，解决了在以太网体系下TDM小颗粒难以大规模组网的问题，提高带宽利用率 FGUOAM机制，采用66B控制码块和替换IDLE方案，节约业务带宽，为每条小颗粒提供独立完善的OAM 构建容器和全新顿结构 ①采用TDM机制，端到端硬隔离，实现低时延低抖动 ●与以太网PCS兼容的"S+D+T"码块序列1OMbps容器，兼容现有SPN和1OM以太网接口●采用64/66B编码格式，将开销和净荷编码后封装到定长的“S+D+T"序列中，FGU基本单元顿(单顿)=1*开始码块(S0)+195*数据码块(D)+1*结束码块(T7)●固定发送周期、固定时隙数量、固定位置，独享时隙资源 ②设计复顿机制，精细化带宽，高效利用带宽 。1个5Gbps颗粒以20个基本顿为1个复顺，共支持480个时隙。1个10GE以太网接口以40个基本顺为1个复顿，支持960个时隙·5Gbps颗粒可达97%的高带宽利用率完善的OAM机制 插入前DDUUUSDODDDDDDUOCUSDODDDDOOIUSDD插入前DDUUOSODDDDDDDTOOUSDDDODDODIOSDD 重用SPN1.O随路OAM机制，分为基础码块和非基础码块（APS及低优先级码块） ●采用66B控制码块，在包间隔IPG替换IDLE插入，不占用业务带宽，为每条小颗粒提供独立、完善的端到端/逐段OAM SPN小颗粒技术已集采，在中国移动现网全面推广应用正在推进具备小颗粒能力的小型化接入SPN设备开发及采购 fgMTN国际标准的进展 SPN/MTN已有6项MTN国际标准发布，标志着SPN/MTN新一代传送网国际标准体系基本完成 2022年9月fgMTN在ITU-T成功立项，23年4月ITU-T已确定fgMTN标准体系，年底将发布主要标准 面向算力业务的下一代传送网管控架构 推进传送网下一代管控架构演进，集中式管控与控制面协议协同，提升传送网端到端调度性能，增强传送网入算、连算能力 传统管控机制面临挑战 纯集中式机制管控信令过多，可能造成拥塞，导致业务控制响应不及时·纯分布式控制平面缺之集中调度策略，无法实现资源全局优化 集中管控与控制平面结合，提升传送网管控效率 多种开销、通道协同，协议信令灵活承载 V光层：调顶OAM、OSC信道VOTN：电层OAM、GCC开销VSPN：FlexE/MTN开销 V集中管控系统：维护全局拓扑、资源，集中计算路由和调度策略，实现网络资源全局优化V/控制平面：基于转发面多种开销和信道，承载控制协议，执行资源配置 专送网客户侧业务感知 面向高等级用户入算需求，增强传送网客户侧业务感知能力，匹配业务差异化入算需求，传输资源与算力业务协同调度，提升算力业务端到端服务质量和传送网资源利用率 传送网业务面临挑战 ，入算业务基于算网大脑调度，业务方向带宽、SLA等需求动态变化；传统的固定点到点连接无法满足高等级用户入算需求 流量感知，资源按需调度 地址感知，灵活入算 品质感知，差异化服务 ·基于业务流实时监控客户侧流量，实现业务级性能可视；·基于实际流量灵活调度传送网资源，连接带宽自动适配 集中式地址感知、学习，构建传送网客户侧地址表；识别业务目的地址，基于地址需求灵活建路。灵活映射精细颗粒 ·根据业务L2/L3开销信息，匹配SLA等级提供差异化服务 2.传送网承载算力underlay方案挑战 算力网络当前以中心算力为主，需要传送网实现算力连接能力，未来需要高带宽、高安全、时延敏感业务的算力处理要求，并且驱动算力位置从中心向边缘发展、大量用户从边缘接入算力传送网具备硬管道、低时延、大规模组网、智能化管控等技术优势，如何演进能满足未来算网连接挑战 挑战1 充分发挥传送网软硬切片技术优势，为算力提供智能敏捷、高品质、差异化的灵活连接 针对多种算力业务，如何进步发挥传送网广覆盖的网络优势 深入融合SRv6技术，充分发挥传送网技术和网络优势，实现算网端到端业务、切片感知联动、业务质量可视可管、快速故障定位和恢复、跨域无缝融合，与OTToverlay方案形成差异化竞争 扩展SRv6END支持传送网硬切片 通过扩展SRv6END定义，结合传送网技术优势，推进传送网算网技术方案 ·推进硬切片的传送网算网技术方案研究，适配MTN和OTN通道，推进IETF国际标准 定义新的SRv6Behavior支持硬切片，主要包括基于通道的END.BXC方案和基于接口的END.XU方案 传送网