基于差异化SLA服务的承载网络切片方案
发布时间：2021-03-26 作者：中兴通讯 刘义亮 阅读量：
5G业务在移动性、带宽、时延、可靠性、安全、运营计费等方面的需求存在巨大差异：4K/8K移动视频业务（eMBB）要求超高带宽、超高速移动性；自动驾驶和远程控制应用（URLLC）要求超低时延（<1ms）、高可靠性；M2M/IoT应用（mMTC）要求超高的连接数量。每种业务类型对于网络各项能力的要求各异，对5G承载网络架构的灵活性和业务适应性提出了新的需求。
如果为每种业务都建立一个专用网络，建网成本会大幅增加。网络切片技术可以让运营商在一个硬件基础设施中切分出多个虚拟的端到端网络，不同网络切片在接入网、承载网以及核心网实现逻辑隔离，适配各种类型业务并满足用户的不同需求。针对每一个网络切片，网络带宽、服务质量、安全性等专属资源都可以得到充分保证。由于切片之间相互隔离，一个切片的错误或故障不会影响到其他切片的通信。对承载网切片而言，需要在时延保证、路径选择、带宽保证等方面进行严格区分和精细控制。
中兴通讯承载转发面切片方案针对中国移动SPN网络以及中国电信、中国联通及海外运营商网络，分别采用了FlexE和IP硬管道两种技术。
FlexE技术
承载网络对外提供硬隔离和软隔离服务能力，其中基于FlexE技术的硬管道隔离能力已在中国移动SPN网络中大规模商用。随着ToB行业的快速发展，在硬隔离服务之上又衍生出很多差异化需求，如低时延、独占时隙通道等，为满足不同行业客户的需求，我们对现有网络进行了聚类分片，满足不同场景的SLA服务需求（见图1）。
图1 承载网络切片分层架构
-优享业务切片，通过共享SCL（Service Channel Lay）层和SPL（Service Packet Lay）层，主要针对ToB大带宽、时延不敏感场景，实现5G优享切片业务快速发放；
-专享业务切片，共享SCL层独享SPL层，其中SPL层支持QoS保障机制，每切片每VPN/SR，确保用户带宽需求，FlexE层统计复用，保证资源有效利用；
-尊享业务切片，独享SCL层和SPL层，对于SCL层，支持FlexE层时隙交叉及N×10M小颗粒业务，必要时小颗粒业务支持分段时隙交叉及全程一跳直达模式。
IP硬管道
IP硬管道（IP Hard-pipe），是指在路由器上通过硬件预留方式来严格隔离软硬管道。硬管道可以抢占软管道的带宽且不受软管道流量影响，承载高价值客户的专线业务，并保证业务带宽和时延。IP硬管道方案使用网管统一管理全网带宽资源，全网公网物理接口带宽划分为硬管道和软管道两部分，两者在设备内隔离，硬管道可以抢占软管道的带宽，软管道不能抢占硬管道的带宽。
网络规划时，以主接口为粒度将流量划分为硬管道流量和软管道流量，其中硬管道流量需要保证低时延和零丢包，且不能受软管道流量影响，所以需要为主接口的硬管道业务划分固定带宽，此带宽为硬管道业务独享，不能被软管道业务使用。
在设备上，为端口硬管道和软管道业务分配不同优先级的转发通路，当同时有流量时，优先硬管道流量转发，保证其转发时延，同时设置转发通路的最大带宽，保证硬管道和软管道通路的带宽之和不超过端口带宽，进而保证硬管道业务和软管道业务互不影响。硬管道和软管道分别通过硬管道VI和软管道VI做通道带宽限制，在物理口优先调度硬管道VI的流量，从而保证了硬管道的时延和带宽。
用户接入侧通过接口层次化QoS（HQoS）实现用户粒度带宽限制。接口HQoS具有按用户业务优先级调度的能力，当接入侧用户业务带宽达到专线带宽最大值时，能够保证流量中高优先级报文优先转发，从而保证高优先级数据的服务质量。
5G承载网络切片作为一种新的承载网络设计架构理念，可以充分适配SDN/NFV基础设施，实现由业务需求到网络资源的灵活匹配，从而以网络切片的形式满足未来5G网络中不同垂直行业特定的功能要求。此外，5G网络切片也将对未来网络运维复杂度、前/后向兼容性以及网络快速适配能力等方面带来非常显著的增益。对于运营商，5G网络切片将有助于运营商解决接口数量不断激增导致的部署和维护成本问题，同时更好地适配未来虚拟化环境下的生命周期管理行为，最大程度上发挥虚拟化技术的优势，促进垂直领域租户、第三方OTT和运营商进一步的深化合作，促成新的商业模式和新的生态环境。
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