本站点使用Cookies,继续浏览表示您同意我们使用Cookies。 Cookies和隐私政策>

首页 信息速查 百科 在线课堂 智能问答

什么是FlexE?

FlexE(Flexible Ethernet,灵活以太网)是承载网实现业务隔离和网络切片的一种接口技术。通过打破MAC层与PHY层强绑定的一对一映射关系,FlexE实现了对接口资源的灵活、精细化管理,解决了不同客户业务需求与网络能力之间不平衡的问题,使部分行业对硬管道隔离、带宽按需分配的需求得到了满足。

为什么需要FlexE?

随着业务与应用场景的多样化,网络发展对承载网的带宽提出了更高的需求,同时用户也希望通过统一的网络来承载各种不同的业务,包括家庭宽带业务、专线接入业务、移动承载等,这些需求对网络接口提出了更高的要求。

当前标准Ethernet接口作为网络接口时存在以下问题:

  • 不支持更加灵活的带宽颗粒度:随着业务与应用场景的多样化,用户希望Ethernet接口可提供更加灵活的带宽颗粒度,而不必受制于标准所制定的10-25-40-50-100-200-400G的阶梯型速率体系。
  • 与光传输设备能力相互依赖:IP设备的Ethernet接口能力与光传输设备能力发展并不同步,例如光传输设备没有25/50G接口,但是在两者组网互联时,又需要光传输网络的链路速率与IP设备的以太网速率保持严格的匹配。
  • 不支持面向多业务承载的增强QoS能力:标准Ethernet接口基于QoS报文优先级调度,会出现长包阻塞短包,导致短包时延变大,业务之间互相影响。

FlexE解决了当前存在的问题,带来了以下价值:

  • 支持更加灵活的带宽颗粒度:FlexE可灵活配置接口速率,满足业务与应用场景的多样化。
  • 与光传输设备能力解耦:IP设备的Ethernet接口速率与光传输网络速率解耦,即不需要光传输网络的链路速率与IP设备接口的以太网速率保持严格的匹配,可以最大限度地利用现有光传输网络,实现对新型带宽Ethernet接口的传输和承载。
  • 支持面向多业务承载的增强QoS能力:FlexE在物理层接口上提供通道化的硬件隔离功能,保障业务SLA(Service Level Agreement,服务水平协议),使各业务独占带宽,业务之间互不影响,即可在多业务承载条件下实现增强QoS能力。

FlexE技术的合理应用,可以实现多业务信道化隔离与按需扩容,更能支持不同业务分片承载,是支持新型网络建设、应用和发展的重要技术。

FlexE是如何工作的?

FlexE通用架构

FlexE技术通过引入FlexE Shim层实现了MAC与PHY层解耦,从而实现了灵活的速率匹配。如下图所示,FlexE通用架构包括FlexE Client、FlexE Shim和FlexE Group,其中:
  • FlexE Client:对应网络中外在观察到的各种用户接口,与现有IP/Ethernet网络中的传统业务接口一致。每个FlexE Client可根据带宽需求灵活配置,支持各种速率的以太网MAC数据流,并通过64B/66B的编码方式将数据流传递至FlexE Shim层。
  • FlexE Shim:作为插入MAC层与PHY层中间的一个逻辑层,通过基于时隙分配器Calendar的Slot分发机制实现FlexE技术的核心架构。
  • FlexE Group:本质上是各种以太网PHY层,默认把PHY的带宽池化为5G粒度的资源。
FlexE通用架构
FlexE通用架构

FlexE Shim

FlexE的核心功能通过FlexE Shim层实现,如下图所示,它可以把FlexE Group中的每个100G PHY划分为20个Slot(时隙)的数据承载通道,每个PHY所对应的这一组Slot被称为一个Sub-calendar,其中每个Slot所对应的带宽为5G。FlexE Client原始数据流中的以太网帧以Block原子数据块(64/66B编码的数据块)为单位进行切分,这些原子数据块可以通过FlexE Shim实现在FlexE Group中的多个PHY与时隙之间的分发。

FlexE Group的100G PHY中每个Slot数据承载通道的带宽为5G粒度,这使得FlexE Client可以按照5G速率粒度进行任意数量的组合设置。华为目前支持最小1G速率粒度。

FlexE Shim机制
FlexE Shim机制

FlexE的通用架构使其拥有三种主要功能:

  • 捆绑:多路PHY一起工作,支持更高速率。如4路100G PHY实现400G MAC速率。
  • 通道化:多路低速率MAC数据流共享一路或者多路PHY。如在100G PHY上承载25G、35G、20G与20G的四路MAC数据流,或者在三路100G PHY上承载125G、150G与25G的MAC数据流。
  • 子速率:单一低速率MAC数据流共享一路或者多路PHY。如在100G PHY上仅仅承载50G MAC数据流。子速率功能在某种意义上是通道化功能的一个子集。

FlexE有哪些应用场景?

IP网络的融合承载已成为大势所趋。随着新应用、新业务的不断涌现,现有的通信行业在按需快速组网、资源灵活配置等方面,面临新的挑战。以捆绑、通道化和子速率功能为基础,FlexE在IP网络中通过大带宽接口、网络切片、通道化子接口物理隔离等特性,可以实现带宽按需分配、硬管道隔离等方案,这些方案可用于支持基于业务体验的未来网络架构,以支撑未来的高带宽视频、VR/AR、5G等业务发展。目前,FlexE主要应用在超大带宽接口IP+Optical灵活组网以及网络切片等场景中。

通过FlexE捆绑实现超大带宽接口

基于捆绑技术,通过接口速率组合,FlexE可以实现超大带宽接口,而且可以基于时隙调度,把数据流均匀的分发到所有的物理接口,实现100%带宽利用率,解决了现有链路带宽小、带宽资源利用率低的问题。如下图,4路100G PHY通过捆绑实现了400G MAC的速率。

FlexE捆绑实现超大带宽接口
FlexE捆绑实现超大带宽接口

通过FlexE实现IP+Optical灵活组网

FlexE接口作为路由器与光传输设备之间的UNI(User Network Interface,用户网络接口),可以通过速率灵活匹配实现UNI实际承载的数据流带宽与光传输设备接口链路承载的带宽一一对应,从而极大简化路由器的FlexE接口在光传输设备上的映射,降低设备复杂度以及投资成本和维护成本。FlexE标准定义了三种和光传输设备对接的模式:Unaware、Termination和Aware模式,目前推荐使用Unaware模式。Unaware模式可以充分利用现有光传输网络设备,在无需硬件升级的情况下实现对FlexE的承载。

通过FlexE实现网络切片

如果把通信网络类比为交通系统,那么数据包就是“车辆”,网络就是“道路”。随着车辆的增多,城市道路变得拥堵不堪为了缓解交通拥堵,交通部门需要根据不同的车辆类型、运营方式进行车道划分和车流量管理,比如设置快速公交通道、非机动车专用通道等。网络亦是如此,要实现从人人联接到万物互联,连接数量和数据流量将持续快速上升。如果不加干预,网络必将越来越拥堵,越来越复杂,最终影响网络的业务性能。与交通系统的管理相似,通信网络也需要对网络实行“车道”划分和流量管理,即网络切片。网络切片是指在同一个共享的网络基础设施上提供多个逻辑网络(切片),每个逻辑网络服务于特定的业务类型或者行业用户。每个网络切片都可以灵活定义自己的逻辑拓扑、SLA需求、可靠性和安全等级,以满足不同业务、行业或用户的差异化需求。

如下图所示,多台路由器通过FlexE技术进行数据传输,路由器的一个物理接口可配置为多个FlexE接口(逻辑接口),FlexE接口之间带宽资源严格隔离,等同于物理口,这使FlexE能用于不同业务的网络切片中,实现安全可靠的一网多用。

FlexE技术实现网络切片
FlexE技术实现网络切片

使用FlexE接口技术来做切片具有以下特点:

  • 切的好:切片后时延稳定、零丢包,实现切片之间的硬隔离,带宽保证,切片之间业务互不影响。
  • 切的细:华为支持最小1G切片粒度。
  • 切的多:配合其他资源预留技术,如信道化子接口或Flex-channel,FlexE支持层次化“片中片”,可以满足更复杂的业务隔离的需求。
  • 切的快:分钟级切片部署,实现业务的快速部署,切片资源可以通过网络智能管控器提前预部署,也支持随业务按需部署。

华为领先的FlexE能力

华为的愿景是把数字世界带入每个人、每个家庭、每个组织,构建万物互联的智能世界。为了实现这个愿景,华为在提升自身硬实力的同时,积极与国际标准组织合作,不断推动各领域创新。在FlexE标准的制定方面,华为与ITU-T(国际电信联盟电信标准分局)、OIF(光互联论坛)、IETF(Internet工程任务组)通力合作,在FlexE架构层、FlexE转发层和FlexE协议层三个领域均取得了长足进展:

  • FlexE架构层

    华为联合中国电信、中国移动等运营商推动基于FlexE接口的网络项目研究,与中国移动在ITU-T推动SPN FlexE交叉架构立项。

  • FlexE转发层

    华为主导的FlexE2.0OIF立项,增加200G/400GFlexE支持

  • FlexE协议层

    华为已提交包括FlexE接口YANG模型、FlexE控制面架构等多篇协议层文稿,获得广泛支持

华为领先的FlexE能力引领通信产业快速发展,不仅在标准方面领先业界,还在专利、特性和应用领域成为行业翘楚。

华为领先的FlexE能力
华为领先的FlexE能力
  • 标准领先

    FlexE1.0标准制定中,业界共提案94篇,其中华为提案20篇,业界最多。

  • 专利领先

    在FlexE技术领域,华为已拥有46篇重要专利,11篇核心专利。

  • 特性领先

    切片颗粒度率先由5G精细为1G,支持小颗粒业务承载。

    50G端口率先支持FlexE。

  • 应用领先

    2015年华为展示了第1台FlexE演示样机。

    2017年华为率先完成中国移动FlexE测试,0丢包、0抢占。

词条统计
  • 作者: 王天舒
  • 最近更新: 2021-10-09
  • 浏览次数: 1019
  • 平均得分: