如今，全球多個國家已經開始部署5G商用網絡，甚至將其視為國家戰略。而面向5G的承載網是構建5G商用網絡的重要組成部分，受到了越來越多的關注。切片分組網（SPN）是中國移動在承載3G/4G回傳的分組傳送網絡（PTN）技術基礎上，面向5G和政企專線等業務承載需求，創新提出的新一代傳送網技術體系。
4年多來，在產業界合作夥伴的共同努力下，SPN經歷了提出概念、確立技術架構、完善關鍵技術、形成標準體系、研發晶片及設備等關鍵階段，現在已經具備規模商用能力，正處於落地應用階段。筆者將介紹SPN近期的技術、標準、產業等方面的進展。
新技術、高融合 SPN技術進展飛速
SPN採用ITU-T層網絡模型，以乙太網技術為基礎，引入新的基於66B碼塊的TDM交叉技術，實現了分組和TDM的有效融合，將L0~L3多層網絡功能融為一體，能夠滿足5G大帶寬、低時延、網絡切片、超高精度時間同步等新需求，同時能支持多業務的綜合承載。SPN技術架構包括切片分組層（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技術架構分層模型
切片分組層（SPL）：其可實現對IP、乙太網、CBR等業務的承載管道封裝和尋址轉發，提供L2VPN、L3VPN、CBR透傳等多種業務類型承載能力。對於分組業務，SPL層支持基於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點通過一系列表徵拓撲路徑的Segment段信息(MPLS標籤)來指示隧道轉發路徑。相比傳統MPLS隧道技術，Segment Routing源路由技術在隧道路徑調整的靈活性和網絡可編程能力方面有較大提升，不需要在中間節點上維護隧道路徑狀態信息。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）：為網絡業務和切片業務提供端到端硬隔離通道，基於乙太網PCS層66B交叉技術，可顯著降低時延，單跳設備轉發時延1~10us，較傳統分組交換設備時延降低一個數量級；創新乙太網通道層OAM機制，通過替換Idle塊插入OAM實現通道層端到端監視，OAM監視周期最小可達百us級，滿足高可靠業務傳輸需求；SCL能夠提供端到端基於乙太網TDM隔離的鏈路，支持網絡拓撲重構和切片，滿足5G業務超低時延、硬隔離切片的需求。
切片傳送層（STL）：切片傳送層基於IEEE 802.3乙太網物理層技術和基於WDM簡化的光分叉復用（OADM）技術，實現了高效的大帶寬傳送能力；通過引入G.mtn段層功能實現了MAC與PHY的解耦，支持MAC與PHY的靈活對應，可實現多個PHY綁定，在低成本、低速率光模塊的基礎上實現高速率的乙太網接口，對於帶寬擴展性和傳輸距離存在更高要求的應用，SPN採用乙太網+DWDM技術，實現10T級別容量和數百公裡的大容量長距組網應用。
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集中控制面增強業務動態能力，採用雲化平臺構建SDN控制器，可管控網絡節點規模達到數十萬量級；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實現對SR-TP新業務的SDN靈活業務創建，並支持多層多域的協同機制，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星接收噪聲，提升衛星授時的精度，改善時間源的長期穩定性和短期穩定性，實現超高精度時間基準源；在傳輸節點方面，通過對光模塊、晶片處理的內部時延的精準控制和補償，對系統時鐘算法的濾波特性和跟蹤特性的優化，對時間同步協議中倒換瞬變響應能力的提升，實現單節點5ns級的時間誤差精度。
2018年以來，為滿足5G業務現網試點和商用產業化，中國移動聯合產業鏈各方對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，在網絡層次上分為SPL、SCL和STL3層，涉及多個國際標準組織。在產業界共同努力下，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新引入的網絡層次，通過66B碼塊的交換，實現了分組交換與TDM的完美融合，是SPN的核心技術。國際電信聯盟第15研究組（以下簡稱ITU-T SG15）是研究光傳送網及接入網基礎架構等技術標準的研究組，已經發布了多個廣泛應用的傳送網技術體系，如SDH、OTN、PTN等。在ITU-T SG15，中國運營商、設備商和研究機構基於SPN技術提交了上百篇面向5G的SPN方案提案，最終實現了SPN的核心標準G.mtn標準立項，並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繼續在技術架構、保護機制、同步方案和網管信息模型等進行立項，未來將形成新一代的傳送網標準體系。
SPL層
IETF是Internet工程任務組（Internet Engineering Task Force）的簡寫，主要負責制定網際網路相關技術標準。SPL層主要採用基於Segment Routing的L3組網，其關鍵的技術標準主要在IETF進行標準化。
由於Segment Routing over MPLS Data Plane（以下簡稱SR-MPLS）不能很好地創建端到端雙向隧道，在OAM方面無法很好支持流量統計、性能測量和快速保護倒換等功能，難以滿足5G業務對承載網高可靠易運維的需求，因此SPN對SR基礎Segment段類型進行了創新性擴展，提出了一種新的SR Segment類型——Path Segment。並向IETF Spring工作組提出SR-MPLS path segment技術提案。歷經3次IETF標準會議的討論和完善，該提案終於在2019年3月成為IETF工作組標準文稿，並且得到了Cisco、博通、Juniper等業界專家的認可和支持。
同時，基於基礎path segment的提案，在IETF已啟動針對控制協議提案的制定，主要的文稿包括pce-sr-path-segment、draft-pce-sr-bidir-path、draft-pce-binding-label-sid，已基本得到業界認可，即將納入工作組文稿。
STL層
STL層儘量重用乙太網產業鏈和FlexE處理邏輯，主要推動IEEE 802.3高速長距乙太網接口的標準制定和OIF FlexE的標準完善。
SPN推動了50G PAM4高速接口和長距乙太網的標準化進程，其中基於50G PAM4的短距400GE/200GE標準IEEE 802.3bs標準在2017年12月完成發布，短距50GE標準IEEE 802.3cd標準於2018年11月完成發布。400GE/200GE/50GE的40km標準經過IEEE 802.3 Beyond 10km工作組討論後專門立項了IEEE p802.3cn，100GE/200GE over DWDM系統也專門立項IEEE p802.3ct，IEEE將制定系列化高速長距的乙太網接口標準。同時，OIF即將發布400GE 80km以上長距乙太網標準400GZR。另外，SPN推動了50GE BiDi單纖雙向的標準，IEEE已經完成p802.3cp立項。
隨著50GE乙太網標準的成熟，中國移動聯合產業鏈推動OIF標準於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各組成部分均已產業化
下一代傳輸網以5G承載為核心業務，兼顧家客、集客業務綜合承載，SPN是面向未來統一高效綜合業務傳輸網絡的優選方案。隨著國際標準的推進和制定，SPN設備、晶片、光模塊均已取得良好的產業化進展。
在SPN設備方面，多廠家已經成功研發出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晶片和光模塊方面，SPN晶片及光模塊等關鍵組件也發展迅速，目前華為、中興、烽火、博通、光迅等廠商均進行了SPN核心晶片和光模塊的開發，尤其國內廠商在相關晶片和模塊研發上佔據先發地位。
在互通測試和網絡應用方面，中國移動2018年組織了多廠家互聯互通測試，並在OFC、光博會和移動合作夥伴大會等展會上進行了聯合演示，完成了SPN 5G傳輸的實驗室測試和現網百站規模試點驗證，包括5G業務連接能力、切片能力、同步能力、管控能力等多項驗證，結果表明全球主流傳輸廠商生產的SPN設備均滿足5G傳輸核心指標要求，具備規模商用能力。
數百億規模的產業化前景
當前SPN已具備規模試商用條件，中國移動正在聯合廠商積極推進SPN標準、設備、晶片、測試儀表形成規模供應能力，打通完整的5G傳輸產業鏈，為規模商用部署奠定基礎。
近期中國移動將在多地市採用SPN進行5G預商用承載網建設，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關鍵新業務進行試點承載，全面試點5G各種業務類型，為5G規模商用做好準備。
基於SPN架構的設備未來將具備數百億規模的產業化前景，將成為面向5G承載的全球主流技術。（本文作者來自中國移動研究院）
來源：《通信世界》雜誌2019年5月5日刊