SPN小顆粒技術(shù)白皮書(shū)

1、目CO錄NTENTS1 引言 01小顆粒業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景和需求分析 02 HYPERLINK l _TOC_250024 5G+ 垂直行業(yè)的小顆粒典型應(yīng)用場(chǎng)景 02 HYPERLINK l _TOC_250023 5G+ 智能電網(wǎng) 02 HYPERLINK l _TOC_250022 5G+ 智慧港口 03 HYPERLINK l _TOC_250021 5G+ 智慧醫(yī)療 04 HYPERLINK l _TOC_250020 5G+ 智慧鐵路 05 HYPERLINK l _TOC_250019 5G+ 垂直行業(yè)承載需求總結(jié) 06 HYPERLINK l _TOC_250018 專線業(yè)務(wù)的小顆粒典

2、型應(yīng)用場(chǎng)景 07 HYPERLINK l _TOC_250017 政務(wù)專線業(yè)務(wù) 08 HYPERLINK l _TOC_250016 金融專線業(yè)務(wù) 09 HYPERLINK l _TOC_250015 大企業(yè)專線業(yè)務(wù) 10 HYPERLINK l _TOC_250014 需求總結(jié) 10 HYPERLINK l _TOC_250013 5G 承載技術(shù)對(duì)新業(yè)務(wù)的滿足度分析 11SPN 小顆粒技術(shù)的目標(biāo)和愿景 12SPN 小顆粒技術(shù)架構(gòu) 13SPN 小顆粒技術(shù)方案 14 HYPERLINK l _TOC_250012 SPN 小顆粒技術(shù)的時(shí)隙復(fù)用和隔離方案 14 HYPERLINK l _TOC_2

3、50011 FGU 設(shè)計(jì)理念 14 HYPERLINK l _TOC_250010 FGU 幀結(jié)構(gòu)及時(shí)隙 14 HYPERLINK l _TOC_250009 SPN 小顆粒技術(shù)的 OAM 方案 16SPN 小顆粒技術(shù) OAM 的設(shè)計(jì)理念 16 HYPERLINK l _TOC_250008 FGU 端到端 OAM 功能和機(jī)制 17 HYPERLINK l _TOC_250007 SPN 小顆粒技術(shù)的帶寬無(wú)損調(diào)整方案 18SPN 小顆粒技術(shù)帶寬無(wú)損調(diào)整的設(shè)計(jì)理念 18 HYPERLINK l _TOC_250006 FGU 帶寬無(wú)損調(diào)整原理 19 HYPERLINK l _TOC_250005

4、 SPN 小顆粒技術(shù)的時(shí)隙分配方案 20SPN 小顆粒技術(shù)時(shí)隙分配的設(shè)計(jì)理念 20 HYPERLINK l _TOC_250004 FGU 時(shí)隙分配機(jī)制 20SPN 小顆粒技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用展望 21 HYPERLINK l _TOC_250003 5G+ 垂直行業(yè)場(chǎng)景應(yīng)用部署方案 21 HYPERLINK l _TOC_250002 5G+ 智能電網(wǎng)場(chǎng)景應(yīng)用部署方案 21 HYPERLINK l _TOC_250001 5G+ 智慧港口場(chǎng)景應(yīng)用部署方案 22 HYPERLINK l _TOC_250000 政企專線場(chǎng)景應(yīng)用部署方案 23引言01引言在“新基建”背景下，5G 作為一項(xiàng)通用型技術(shù)，將

5、推動(dòng)世界數(shù)字經(jīng)濟(jì)邁入新階段。中國(guó)移動(dòng)經(jīng)過(guò)一年多的 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，5G 商用網(wǎng)絡(luò)已基本覆蓋全國(guó)地市及以上城市。5G 與垂直行業(yè)的融合創(chuàng)新，進(jìn)一步推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等信息技術(shù)手段與行業(yè)服務(wù)相結(jié)合， 5G+ 智能電網(wǎng)、5G+ 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G+ 智慧交通、5G+智慧醫(yī)療、5G+ 智慧城市等行業(yè)應(yīng)用百花齊放，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)巨大的發(fā)展機(jī)遇。5G+ 垂直行業(yè)應(yīng)用也逐步從單一場(chǎng)景向系統(tǒng)化復(fù)雜場(chǎng)景發(fā)展。行業(yè)用戶需求的差異性和應(yīng)用場(chǎng)景的復(fù)雜性帶來(lái)了大量確定性時(shí)延、高安全性的 1Gbps 及以下帶寬業(yè)務(wù)的承載需求。此外，政府、金融、企業(yè)也逐步加入到行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮中，絕大多數(shù)政企專線帶寬集

6、中在 1Gbps 以下，迫切需要運(yùn)營(yíng)商打造靈活帶寬、多樣隔離、高安全、高可靠的具備核心競(jìng)爭(zhēng)力的新一代專線產(chǎn)品，為政企客戶提供個(gè)性化專線服務(wù)，滿足不同客戶不同業(yè)務(wù)的需求。SPN（Slicing Packet Network，切片分組網(wǎng)）是中國(guó)移動(dòng)面向 5G 承載提出的創(chuàng)新技術(shù)體系，以切片以太網(wǎng)內(nèi)核為基礎(chǔ)的新一代融合承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，具備低時(shí)延、大帶寬、超高精度同步、靈活管控等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí) SPN 兼容以太網(wǎng)生態(tài)鏈，具有低成本、易部署等特性。SPN 5Gbps顆粒硬隔離切片技術(shù)很好地滿足了 5G 商用初期的需求，目前已實(shí)現(xiàn)幾十萬(wàn)端商用部署，為 5G 承載和應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。5G+ 垂直行業(yè)更多復(fù)雜

7、應(yīng)用場(chǎng)景的出現(xiàn)和高價(jià)值專線業(yè)務(wù)的涌現(xiàn)，帶來(lái)了大量小帶寬、軟硬隔離結(jié)合、確定性低時(shí)延、高安全和高可靠的承載需求，推動(dòng) SPN 技術(shù)突破 5Gbps 顆粒度的硬切片單位，向 Mbps 級(jí)別硬隔離切片平滑演進(jìn)，以滿足 5G+ 垂直行業(yè)應(yīng)用及政企專線的發(fā)展需求。SPN 小顆粒技術(shù)是 SPN 發(fā)展的必然選擇。SPN 小顆粒技術(shù)（FGU，F(xiàn)ine Granularity Unit）繼承了 SPN 高效以太網(wǎng)內(nèi)核，將細(xì)粒度切片技術(shù)融入 SPN 整體架構(gòu)，提供了低成本、精細(xì)化、硬隔離的小顆粒承載管道。 FGU 將硬切片的顆粒度從 5Gbps 細(xì)化為 10Mbps，以滿足 5G+ 垂直行業(yè)應(yīng)用和專線業(yè)務(wù)等場(chǎng)景下

8、小帶寬、高隔離性、高安全性等差異化業(yè)務(wù)承載需求。SPN 承載網(wǎng)絡(luò)的小顆粒切片能力將成為助力 5G+ 垂直行業(yè)及政企專線應(yīng)用部署的關(guān)鍵力量。本白皮書(shū)重點(diǎn)分析了 5G+ 垂直行業(yè)及政企專線等典型應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)高隔離、高安全性的小顆粒業(yè)務(wù)需求，深入剖析了 FGU 技術(shù)架構(gòu)和技術(shù)方案，展現(xiàn)了 FGU 端到端靈活帶寬、確定性低時(shí)延、帶寬無(wú)損調(diào)整及高可靠高安全等技術(shù)特點(diǎn)。02小顆粒業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景和需求分析5G+ 垂直行業(yè)的小顆粒典型應(yīng)用場(chǎng)景隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)部署的持續(xù)推進(jìn)，5G 與垂直行業(yè)的融合創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)。運(yùn)營(yíng)商與行業(yè)用戶聯(lián)手，對(duì) 5G+ 智能電網(wǎng)、 5G+ 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G+ 智慧交通、5G+ 智慧教育、5G

9、+智慧城市等 5G 行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景展開(kāi)持續(xù)深入地探索，探索內(nèi)容由淺到深，探索成果層出不窮，整體呈現(xiàn)由示范類簡(jiǎn)單場(chǎng)景向系統(tǒng)化復(fù)雜場(chǎng)景的發(fā)展態(tài)勢(shì)。本白皮書(shū)重點(diǎn)分析了 5G+ 智能電網(wǎng)、5G+ 智慧港口、 5G+ 智慧醫(yī)療和 5G+ 智慧鐵路等典型應(yīng)用場(chǎng)景中對(duì)小顆粒業(yè)務(wù)的承載需求。5G+ 智能電網(wǎng)電力通信網(wǎng)是支撐智能電網(wǎng)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，保證了各類電力業(yè)務(wù)的安全性、實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和可靠性。對(duì)應(yīng)發(fā)電、輸電、變電的電力通信網(wǎng)稱為骨干通信網(wǎng)，在中國(guó)已實(shí)現(xiàn)光纖專網(wǎng)的全面覆蓋；對(duì)應(yīng)配電及用電的電力通信網(wǎng)稱為終端接入網(wǎng)，具有點(diǎn)多面廣、全程全域全覆蓋的特征。而傳統(tǒng)光纖專網(wǎng)的建設(shè)成本高、業(yè)務(wù)開(kāi)通時(shí)間長(zhǎng)，在橋梁、高架

10、等特殊地形場(chǎng)景下有較大局限性，無(wú)法滿足廣域的泛在接入需求，這就導(dǎo)致了目前仍存在相當(dāng)大的覆蓋盲區(qū)；同時(shí)變電站機(jī)器人巡檢、輸配電線路無(wú)人機(jī)巡檢等移動(dòng)性場(chǎng)景也對(duì)無(wú)線通信提出了剛需，因此智能配、用電網(wǎng)亟需與5G 技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)泛在、靈活、經(jīng)濟(jì)、可靠的連接。智能電網(wǎng)現(xiàn)有業(yè)務(wù)主要分為電力生產(chǎn)控制類區(qū)、生產(chǎn)非控制類區(qū)、生產(chǎn)信息類區(qū)和信息管理類區(qū)共四大類，智能電網(wǎng)典型業(yè)務(wù)架構(gòu)示意如圖 1 所示。國(guó)家能源局安全 36 號(hào)文、電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案 -36 號(hào)文和電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定（2014 年 14 號(hào)令）明確規(guī)定電網(wǎng) I/II 生產(chǎn)大區(qū)和 III/IV 管理大區(qū)業(yè)務(wù)完全隔離要求。圖 1 5G+ 智

11、能電網(wǎng)典型業(yè)務(wù)架構(gòu)示意圖生產(chǎn)控制類 I 區(qū)業(yè)務(wù)主要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的用電負(fù)荷響應(yīng) / 控制、準(zhǔn)確快速定位故障點(diǎn)及故障預(yù)測(cè)，及時(shí)恢復(fù)供電等能力，以保證供電高可靠性。其主要業(yè)務(wù)帶寬需求低于 10Mbps，最嚴(yán)格的時(shí)延要求為不大于 15ms，可靠性均要求達(dá)到 99.999%，且有物理隔離和高安全性需求，屬于典型的小帶寬、硬隔離、確定性低時(shí)延、高可靠性、高安全性業(yè)務(wù)。5G+ 智能電網(wǎng)典型業(yè)務(wù)關(guān)鍵通信指標(biāo)見(jiàn)表 1。通信需求應(yīng)用場(chǎng)景分類場(chǎng)景描述端到端單向時(shí)延帶寬可靠性配電自動(dòng)化與配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)15ms2Mbps10Mbps99.999%生產(chǎn)控制類 I 區(qū)配電 PMU50ms10Mbps99.999%用電負(fù)荷需求側(cè)響

12、應(yīng)50ms10kbps2Mbps99.999%生產(chǎn)非控制類 II 區(qū)用電信息采集 / 高級(jí)計(jì)量低壓集抄 3s精準(zhǔn)費(fèi)控 200ms1Mbps2Mbps99.9%變電站巡檢機(jī)器人輸電線路無(wú)人機(jī)巡檢生產(chǎn)信息類 III 區(qū)配電房視頻綜合監(jiān)控200ms4Mbps10Mbps99.9%移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)管控應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)自組網(wǎng)綜合應(yīng)用表 1 5G+ 智能電網(wǎng)典型業(yè)務(wù)關(guān)鍵通信指標(biāo)5G+ 智慧港口隨著全球化進(jìn)程的深入推進(jìn)，國(guó)內(nèi)外港口的業(yè)務(wù)量激增，與此同時(shí)，勞動(dòng)力成本攀升、勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境惡劣、人力短缺等也已成為全球港口共同面臨的難題，如何降本增效成為了全球港口需要共同思考的問(wèn)題。越來(lái)越多的集裝箱港口決定采用以 5

13、G 為基礎(chǔ)的更高水平的自動(dòng)化、智能化技術(shù)來(lái)提高港口資源運(yùn)轉(zhuǎn)效率，確保競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。龍門(mén)吊 / 橋吊遠(yuǎn)程控制和 AGV（automated guided vehicle）/IGV（intelligent guided vehicle）集卡跨運(yùn)車(chē)遠(yuǎn)程控制是 5G+ 智慧港口典型場(chǎng)景中的兩個(gè)典型應(yīng)用。5G+ 智慧港口典型業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖 2 所示。圖 2 5G+ 智慧港口典型業(yè)務(wù)架構(gòu)示意圖龍門(mén)吊 / 橋吊遠(yuǎn)程控制主要涉及吊車(chē)精準(zhǔn)移動(dòng)、抓舉集裝箱等操作，AGV（automated guided vehicle）/IGV（intelligent guided vehicle）集卡跨運(yùn)車(chē)遠(yuǎn)程控制主要實(shí)現(xiàn)排障等功能

14、。這類業(yè)務(wù)對(duì)帶寬和時(shí)延要求較小，帶寬均小于 100kbps，端到端單向時(shí)延要求小于 18ms，但對(duì)可靠性和安全性都要求很高，以避免出現(xiàn)安全事故，是典型的小帶寬、確定性低時(shí)延、高可靠、高安全業(yè)務(wù)場(chǎng)景。5G+ 智慧港口典型業(yè)務(wù)關(guān)鍵通信指標(biāo)見(jiàn)表 2。通信需求應(yīng)用場(chǎng)景分類場(chǎng)景描述端到端單向時(shí)延帶寬可靠性吊車(chē) / 吊橋遠(yuǎn)程操作場(chǎng)景起重機(jī)遠(yuǎn)程操作（控制部分）18ms50kbps100kbps99.999%起重機(jī)遠(yuǎn)程操作（視頻部分）50ms30Mbps200Mbps99.9%集卡遠(yuǎn)程駕駛（控制部分）20ms50kbps100kbps99.999%集卡遠(yuǎn)程駕駛場(chǎng)景集卡遠(yuǎn)程駕駛（視頻部分）50ms10Mbps2

15、0Mbps99.9%表 2 5G+ 智慧港口典型業(yè)務(wù)關(guān)鍵通信指標(biāo)5G+ 智慧醫(yī)療智慧醫(yī)療是智慧城市戰(zhàn)略規(guī)劃中一項(xiàng)重要的民生領(lǐng)域應(yīng)用，其建設(shè)應(yīng)用是大勢(shì)所趨。5G 在醫(yī)療健康的應(yīng)用場(chǎng)景主要涉及遠(yuǎn)程醫(yī)療操縱、遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)會(huì)診和指導(dǎo)和智慧院區(qū)管理等。5G+ 智慧醫(yī)療典型業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖 3 所示。遠(yuǎn)程醫(yī)療操縱類業(yè)務(wù)主要涉及遠(yuǎn)程超聲、遠(yuǎn)程內(nèi)鏡、遠(yuǎn)程急救甚至遠(yuǎn)程手術(shù)等，對(duì)實(shí)時(shí)性和安全性要求高。這類業(yè)務(wù)帶寬需求一般不大于 20Mbps，最嚴(yán)格的端到端單向時(shí)延要求為小于 20ms，且對(duì)可靠性和安全性要求較高，以此來(lái)保證不會(huì)因通信原因出現(xiàn)手術(shù)、急救等場(chǎng)景的醫(yī)療事故，呈現(xiàn)了典型了小帶寬、確定性低時(shí)延、高可靠

16、、高安全的業(yè)務(wù)特點(diǎn)。5G+ 智慧醫(yī)療典型業(yè)務(wù)關(guān)鍵通信指標(biāo)見(jiàn)表 3。圖 3 5G+ 智慧醫(yī)療典型業(yè)務(wù)架構(gòu)示意圖通信需求應(yīng)用場(chǎng)景分類場(chǎng)景描述整體需求描述遠(yuǎn)程 B 超操作控制信息、高分辨率醫(yī)學(xué)影像、醫(yī)患通信語(yǔ)音與視頻遠(yuǎn)程操控類遠(yuǎn)程急救救護(hù)車(chē)醫(yī)療信息、車(chē)與急救中心互動(dòng)視頻遠(yuǎn)程手術(shù)操作控制信息、高手術(shù)臺(tái)監(jiān)控視頻、會(huì)診互動(dòng)視頻遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)測(cè)類無(wú)線監(jiān)護(hù)生命體征監(jiān)護(hù)和危急報(bào)警位置定位患者位置定位遠(yuǎn)程會(huì)診和指導(dǎo)類遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程會(huì)診、影像診斷結(jié)果、生化血液手術(shù)示教、移動(dòng)查房等分析結(jié)果、電子病歷表 3 5G+ 智慧醫(yī)療典型業(yè)務(wù)關(guān)鍵通信指標(biāo)端到端單向時(shí)延帶寬可靠性100ms20Mbps99.99%50ms20Mbps9

17、9.99%20ms3Mbps20Mbps99.999%200ms200kbps99.9%200ms100kbps99.9%200ms20Mbps30Mbps99.9%5G+ 智慧鐵路目前鐵路采用 GSM-R 系統(tǒng)支撐了高速鐵路、重載鐵路、高原鐵路的調(diào)度指揮、列控、重載列車(chē)同步操控等多項(xiàng)安全運(yùn)用。近年來(lái)，隨著通信技術(shù)的快速演進(jìn)和升級(jí)換代， 5G-R 將替代 GSM-R 成為下一代鐵路專用無(wú)線通信技術(shù)滿足智能鐵路等新的建設(shè)要求。鐵路專用無(wú)線通信技術(shù)主要為列車(chē)提供調(diào)度通信和運(yùn)行控制等行車(chē)安全業(yè)務(wù)的無(wú)線承載，為鐵路移動(dòng)應(yīng)用提供可靠的高速車(chē)地?zé)o線通信。鐵路無(wú)線通信業(yè)務(wù)一般分為無(wú)線調(diào)度語(yǔ)音業(yè)務(wù)、無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)

18、務(wù)、無(wú)線視頻業(yè)務(wù) 3 類。 5G+ 智慧鐵路療典型業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖 4 所示。圖 4 5G+ 智慧鐵路典型業(yè)務(wù)架構(gòu)示意圖無(wú)線調(diào)度語(yǔ)音業(yè)務(wù)和無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)均屬于列控 / 列調(diào)類業(yè)務(wù)，主要實(shí)現(xiàn)調(diào)度員、司機(jī)、行車(chē)保障人員、行車(chē)指揮人員之間的基本通話、群組通話、優(yōu)先級(jí)通話、承載行車(chē)類安全應(yīng)用業(yè)務(wù)等，涉及行車(chē)安全，對(duì)于通信的可靠性和安全性有很高要求，是鐵路專用無(wú)線通信的核心業(yè)務(wù)。該類業(yè)務(wù)帶寬需求較小，不大于 20Mbps，端到端單向時(shí)延要求較低，小于 100ms，可靠性和安全性要求高，是典型的小帶寬、確定性低時(shí)延、高可靠、高安全業(yè)務(wù)。 5G+ 智慧鐵路典型業(yè)務(wù)關(guān)鍵通信指標(biāo)見(jiàn)表 4。應(yīng)用場(chǎng)景分類場(chǎng)景描述整體需求

19、描述列控?cái)?shù)據(jù)CTCS-3 列車(chē)控制信息、車(chē)車(chē)通信列車(chē)控制類列調(diào)業(yè)務(wù)列車(chē)調(diào)度視頻、語(yǔ)音、群呼等物聯(lián)感知車(chē)載監(jiān)測(cè)、軌道物聯(lián)、站場(chǎng)物聯(lián)100ms50kbps100kbps99.9%監(jiān)控檢測(cè)視頻監(jiān)控軌旁視頻、站點(diǎn)視頻監(jiān)控、橋梁視頻監(jiān)控，危險(xiǎn)路段視頻監(jiān)控等運(yùn)營(yíng)維護(hù)養(yǎng)護(hù)維修通信故障診斷信息、列車(chē)運(yùn)行信息、軟件升級(jí)維護(hù)表 4 5G+ 智慧鐵路典型業(yè)務(wù)關(guān)鍵通信指標(biāo)端到端單向時(shí)延通信需求帶寬可靠性100ms10kbps200kbps99.999%100ms3Mbps20Mbps99.99%100ms10Mbps20Mbps99.9%200ms2Mbps10Mbps99%5G+ 垂直行業(yè)承載需求總結(jié)5G+ 垂直行

20、業(yè)典型應(yīng)用場(chǎng)景逐漸顯現(xiàn)出 100M 以下小帶寬、確定性低時(shí)延、高可靠性、高安全隔離等方面的特點(diǎn)，其中行業(yè)控制類業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出 10Mbps 級(jí)小顆粒硬管道隔離和確定性低時(shí)延的承載需求，而對(duì)于實(shí)時(shí)性、可靠性要求不高的業(yè)務(wù)，可采用軟隔離的方式共享網(wǎng)絡(luò)資源，提高系統(tǒng)利用率。承載網(wǎng)需同時(shí)具備硬管道和彈性管道功能，根據(jù)不同業(yè)務(wù)對(duì)可靠性、安全、時(shí)延等不同需求，提供軟隔離或硬隔離。5G+ 垂直行業(yè)典型應(yīng)用場(chǎng)景業(yè)務(wù)關(guān)鍵通信指標(biāo)總結(jié)見(jiàn)表 5。通信性能指標(biāo)垂直行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景5G端到端確定性低時(shí)延帶寬可靠性業(yè)務(wù)類型配電自動(dòng)化與配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)15ms2Mbps10Mbps99.999%uRLLC5G+ 智慧電網(wǎng)用電負(fù)荷需求側(cè)

21、響應(yīng)50ms10kbps2Mbps99.999%uRLLC吊車(chē) / 吊橋遠(yuǎn)程控制場(chǎng)景18ms50kbps100kbps99.999%uRLLC5G+ 智慧港口5G+ 智慧醫(yī)療5G+ 智慧鐵路表 5 5G+ 垂直行業(yè)典型應(yīng)用場(chǎng)景業(yè)務(wù)關(guān)鍵通信指標(biāo)總結(jié)（控制業(yè)務(wù)）集卡遠(yuǎn)程駕駛（控制類業(yè)務(wù)）20ms50kbps100kbps99.999%uRLLC遠(yuǎn)程 B 超100ms20Mbps99.99%uRLLC遠(yuǎn)程急救50ms20Mbps99.99%uRLLC遠(yuǎn)程手術(shù)20ms3Mbps20Mbps99.999%uRLLC列控?cái)?shù)據(jù)100ms10kbps200kbps99.999%uRLLC列調(diào)業(yè)務(wù)100ms3M

22、bps20Mbps99.99%uRLLC專線業(yè)務(wù)的小顆粒典型應(yīng)用場(chǎng)景202020192018400300200100018%50021%億元600政府、金融、企業(yè)等已逐步加入到行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮中，對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出更靈活帶寬、更低時(shí)延、更高可靠、更強(qiáng)安全、更快服務(wù)、云網(wǎng)一體的需求，呼喚運(yùn)營(yíng)商圍繞帶寬、隔離性、時(shí)延、可靠性、安全性等維度，打造具備核心競(jìng)爭(zhēng)力的新一代專線產(chǎn)品，以精準(zhǔn)匹配其新需求，為政企客戶提供個(gè)性化專線服務(wù)。專線業(yè)務(wù)是運(yùn)營(yíng)商重要收入來(lái)源之一，20182020 年國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商的專線總收入分別約為 410 億、486 億和 590 億，每年呈現(xiàn)約 20% 的增長(zhǎng)幅度，如圖 5 所示。專線

23、業(yè)務(wù)對(duì)不同帶寬的需求量具有明顯特點(diǎn)，如圖 6（a）（c）所示，在某運(yùn)營(yíng)商省公司分別截止 2018 年、2019 年和 2020 年已發(fā)展的專線業(yè)務(wù)中，20Mbps 以下帶寬專線數(shù)量最大，占專線總條數(shù)一半以上，最多時(shí)超過(guò) 80%； 而 100Mbps500Mbps 帶寬專線增長(zhǎng)最快， 2018 年到 2020 年，占比增長(zhǎng)近兩倍。預(yù)計(jì) 2021 年和圖 5 國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商專線收入總和2022 年，該運(yùn)營(yíng)商省公司 20Mbps 以下帶寬仍會(huì)平穩(wěn)增長(zhǎng)，占比保持在一半以上，100Mbps500Mbps 帶寬專線則仍將保持高速增長(zhǎng)。由此可見(jiàn)，500Mbps 及以下小顆粒帶寬是現(xiàn)在及未來(lái)專線業(yè)務(wù)的長(zhǎng)期主流

24、帶寬需求。0.7%1.8%20184.7%3.1%7.7%82.1%20M以下帶寬20M-50M帶寬50M-100M帶寬100M-500M帶寬500M-1GM帶寬1G及以上帶寬在專線業(yè)務(wù)中，政務(wù)網(wǎng)業(yè)務(wù)、金融業(yè)務(wù)、企業(yè)核心業(yè)務(wù)對(duì)個(gè)人、企業(yè)甚至國(guó)家都有不同尋常的意義，這三類業(yè)務(wù)對(duì)隔離性、安全性和可靠性都有很高的要求，其中金融業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延的要求更為嚴(yán)格。本白皮書(shū)重點(diǎn)分析了政務(wù)專線、金融專線、大企業(yè)專線等典型應(yīng)用場(chǎng)景中對(duì)小顆粒業(yè)務(wù)的承載需求。政務(wù)專線業(yè)務(wù)20M以下帶寬20M-50M帶寬50M-100M帶寬100M-500M帶寬500M-1GM帶寬1G及以上帶寬圖 6（a） 某運(yùn)營(yíng)商省公司截止 2018

25、年已發(fā)展各類帶寬專線業(yè)務(wù)占比1.0%7.0%4.1%2.1%20198.0%77.8%圖 6（b） 某運(yùn)營(yíng)商省公司截止 2019 年已發(fā)展各類帶寬專線業(yè)務(wù)占比嚴(yán)格的物理隔離以保障數(shù)據(jù)安全是政務(wù)業(yè)務(wù)對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)的核心需求，政務(wù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的泄露將嚴(yán)重影響個(gè)人、企業(yè)乃至國(guó)家的發(fā)展與安全。國(guó)家電子政務(wù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和運(yùn)行管理規(guī)范（GB/T21061-2007）和國(guó)家電子政務(wù)外網(wǎng)安全等級(jí)保護(hù)實(shí)施指南（GW0104-2014）均明確要求國(guó)家電子政務(wù)網(wǎng)應(yīng)采用 MSTP 或 SDH 技術(shù)。SDH/MSTP 為 2G 時(shí)代的承載技術(shù)，SDH/MSTP 設(shè)備在各運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中均處于退網(wǎng)狀態(tài)；面向 5G，運(yùn)營(yíng)商需要提供能夠與

26、SDH/MSTP 一樣能夠?qū)崿F(xiàn)嚴(yán)格物理隔離、適合小帶寬業(yè)務(wù)承載的新一代承載技術(shù)。按照國(guó)家的統(tǒng)一部署，政務(wù)網(wǎng)在帶寬提速的同時(shí)，也將進(jìn)行集中化和云化的融合演進(jìn)，比如原來(lái)的稅務(wù)專網(wǎng)、社保專網(wǎng)、審計(jì)專網(wǎng)等多張獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)在未來(lái)將融合為一張物理網(wǎng)絡(luò)。政務(wù)云間、云與業(yè)務(wù)接入點(diǎn)之間需要提供靈活帶寬、低時(shí)延、高可靠、物理隔離的傳輸通道。政務(wù)網(wǎng)典型業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖 7 所示。2.6%1.7%202012.5%6.9%10.0%66.3%20M以下帶寬20M-50M帶寬50M-100M帶寬100M-500M帶寬500M-1GM帶寬1G及以上帶寬社保審計(jì)稅務(wù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)稅務(wù)/審計(jì).承載網(wǎng)接入稅務(wù)/審計(jì).縣/區(qū)承載網(wǎng)匯聚本地政務(wù)云地

27、級(jí)市 本地政務(wù)云稅務(wù)/審計(jì).承載網(wǎng)核心省中心省統(tǒng)一政務(wù)云圖 6（c） 某運(yùn)營(yíng)商省公司截止 2020 年已發(fā)展各類帶寬專線業(yè)務(wù)占比圖 7 政務(wù)網(wǎng)典型業(yè)務(wù)架構(gòu)示意圖政務(wù)專線與其他業(yè)務(wù)專線應(yīng)實(shí)現(xiàn)物理隔離，帶寬以 1Gbps 及以下為主，1Gbps 以上為輔。以某省政務(wù)網(wǎng)為例，鄉(xiāng)鎮(zhèn)到縣區(qū)的帶寬需求約為 100Mbps，縣區(qū)到地市的帶寬需求約為 1Gbps，地市到省的帶寬需求約為 2Gbps。因此，對(duì)于帶寬需求不大，但安全和可靠性要求較高的政務(wù)專線業(yè)務(wù)，可考慮采用小帶寬硬管道承載。政務(wù)專線對(duì)承載通道的需求如下：政務(wù)網(wǎng)不同業(yè)務(wù)間要求嚴(yán)格硬隔離；總帶寬（硬管道）10Mbps 2Gbps；端到端單向時(shí)延 10

28、ms20ms；可靠性 99.99%;呈現(xiàn)小顆粒需求特征。金融專線業(yè)務(wù)高安全高可靠是金融行業(yè)對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)的最基本、最核心需求，金融業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與個(gè)人、企業(yè)和國(guó)家緊密相關(guān)，一旦發(fā)生泄露，后果不堪設(shè)想。中國(guó)銀聯(lián)銀行卡聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合技術(shù)規(guī)范 V2.1對(duì)銀聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基本架構(gòu)及接入方式做了明確的規(guī)定，要求直接接入機(jī)構(gòu)（商業(yè)銀行總行）和間接接入機(jī)構(gòu)（商業(yè)銀行分行）采用運(yùn)營(yíng)商的 SDH 或 MSTP 線路接入銀聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，如圖 8 所示。鑒于 SDH/MSTP 設(shè)備已逐步退網(wǎng)，因此運(yùn)營(yíng)商需要提供能夠與 SDH/MSTP 一樣能夠?qū)崿F(xiàn)金融業(yè)務(wù)與其他業(yè)務(wù)嚴(yán)格物理隔離的新一代承載技術(shù)。圖 8 不同機(jī)構(gòu)接入銀聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的對(duì)比示意圖對(duì)于金融

29、機(jī)構(gòu)內(nèi)部專線，一般包含網(wǎng)點(diǎn)支行到分行本地專線、網(wǎng)點(diǎn)支行到省行的跨地市專線、行業(yè)云的連接專線、以及省行到總行的專線等，如圖 9 所示。金融業(yè)務(wù)主要包括生產(chǎn)交易、辦公、銀行網(wǎng)點(diǎn)安防監(jiān)控等，生產(chǎn)交易類業(yè)務(wù)帶寬不大，但對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性要求極高，應(yīng)嚴(yán)格硬隔離。隨著人臉識(shí)別等視頻相關(guān)技術(shù)的引入，生產(chǎn)交易類業(yè)務(wù)帶寬需求從 2Mbps4Mbps 逐步提升至 20Mbps40Mbps，對(duì)專線帶寬無(wú)損調(diào)整提出了一定的需求。為滿足金融業(yè)務(wù)高安全、高可靠、及時(shí)性、靈活帶寬等需求，承載網(wǎng)應(yīng)提供符合金融專線帶寬特征的具備物理隔離、確定性低時(shí)延、高可靠及帶寬無(wú)損調(diào)整能力的新一代承載技術(shù)，以充分保障金融業(yè)務(wù)的帶寬和 SLA，確保

30、實(shí)時(shí)交易及數(shù)據(jù)安全。與此同時(shí)，隨著金融網(wǎng)絡(luò)向云化和扁平化演進(jìn)，跨區(qū)、跨市的金融業(yè)務(wù)連接數(shù)量激增，需要承載網(wǎng)提供更多的具備硬隔離、超低時(shí)延、靈活帶寬能力的連接管道。圖 9 金融網(wǎng)典型業(yè)務(wù)架構(gòu)示意圖金融專線對(duì)承載通道的需求如下：金融專線生產(chǎn)交易類業(yè)務(wù)要求嚴(yán)格硬隔離；總帶寬100Mbps 10Gbps；生產(chǎn)交易類業(yè)務(wù)帶寬( 硬管道 )：2Mbps40Mbps；端到端單向時(shí)延 10ms；可靠性 99.99%；帶寬無(wú)損可調(diào)；呈現(xiàn)小顆粒需求特征。大企業(yè)專線業(yè)務(wù)大企業(yè)專線客戶主要指大型國(guó)有企業(yè)、跨國(guó)企業(yè)及大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等，是運(yùn)營(yíng)商最重要的客戶之一。大企業(yè)專線客戶的業(yè)務(wù)種類較多，部分業(yè)務(wù)對(duì)安全性要求很高，需要

31、高品質(zhì)專線承載，以滿足其嚴(yán)格物理隔離的需求。大企業(yè)的業(yè)務(wù)主要分為云業(yè)務(wù)、語(yǔ)音 / 視頻、辦公、生產(chǎn)等。其中生產(chǎn)類業(yè)務(wù)是企業(yè)的核心業(yè)務(wù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)承載的安全性、隔離性要求較高，帶寬一般從 2Mbps 到 100Mbps。隨著企業(yè)大量應(yīng)用上云，企業(yè)涉及生產(chǎn)方面的上云應(yīng)用也快速增長(zhǎng)，其對(duì)業(yè)務(wù)的隔離性、時(shí)延、可靠性等同樣有較高的要求。大企業(yè)專線典型業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖 10 所示。大企業(yè)專線業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)有如下需求：生產(chǎn)類核心業(yè)務(wù)要求嚴(yán)格硬隔離；總帶寬100Mbps10Gbps；生產(chǎn)類業(yè)務(wù)帶寬( 硬管道) 2Mbps 100Mbps；端到端單向時(shí)延 10ms100ms；可靠性 99.99%；呈現(xiàn)小顆粒需求特征。圖 1

32、0 大企業(yè)專線典型業(yè)務(wù)架構(gòu)示意圖需求總結(jié)綜上所述，政務(wù)專線業(yè)務(wù)、金融專線業(yè)務(wù)和部分大企業(yè)專線業(yè)務(wù)均有與其他業(yè)務(wù)嚴(yán)格物理隔離的需求，同時(shí)，政務(wù)專線內(nèi)各專網(wǎng)業(yè)務(wù)、金融專線中的生產(chǎn)交易類業(yè)務(wù)、部分大企業(yè)專線中的生產(chǎn)類業(yè)務(wù)帶寬需求小于 1Gbps，且有硬隔離需求，同時(shí)，金融專線的生產(chǎn)交易類業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延有較高要求，如表 6 所示。表 6 專線典型應(yīng)用場(chǎng)景業(yè)務(wù)關(guān)鍵通信指標(biāo)總結(jié)場(chǎng)景隔離性帶寬單向時(shí)延可靠性帶寬無(wú)損調(diào)整政務(wù)業(yè)務(wù)硬隔離硬管道帶寬：10Mbps2Gbps10ms20ms 99.99%否金融業(yè)務(wù)硬隔離總帶寬：100Mbps10Gbps硬管道帶寬：2Mbps100Mbps10ms 99.99%是大企業(yè)業(yè)

33、務(wù)硬隔離總帶寬：100Mbps10Gbps硬管道帶寬：2Mbps100Mbps10ms100ms 99.9%否5G 承載技術(shù)對(duì)新業(yè)務(wù)的滿足度分析5G 承載網(wǎng)絡(luò)是面向 5G 回傳、政企專線和上云專線等業(yè)務(wù)的綜合承載網(wǎng)絡(luò)。5G 承載網(wǎng)絡(luò)通過(guò)多種網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，滿足各類業(yè)務(wù)對(duì) SLA 承載、業(yè)務(wù)安全隔離和可靠性的不同需求，真正實(shí)現(xiàn) 5G 承載網(wǎng)絡(luò)的“一網(wǎng)多用”，提高網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前 5G 承載切片技術(shù)主要有 VPN+QoS 軟切片、MTN接口硬切片和 MTN 交叉硬切片三種，依據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)安全隔離、傳輸性能和靈活規(guī)模部署的訴求，三種切片技術(shù)能力指標(biāo)如表 7 所示：表 7 現(xiàn)有 5G 承載切片技術(shù)

34、能力指標(biāo)能力指標(biāo)切片技術(shù)隔離機(jī)制安全隔離性單跳時(shí)延單跳抖動(dòng)切片帶寬VPN+QoS 軟切片分組標(biāo)識(shí)和隊(duì)列隔離中20us50us100usms 量級(jí)靈活可配置MTN 接口硬切片接口時(shí)隙隔離較高20us50us10us 量級(jí)N*5GMTN 交叉硬切片端到端時(shí)隙隔離高3us10us1us 量級(jí)N*5G注：表中單跳時(shí)延為未擁塞下的 P 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)；單跳抖動(dòng)為切片間擁塞切片內(nèi)不擁塞時(shí)高優(yōu)先業(yè)務(wù)的 P 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。VPN+QoS 軟切片技術(shù)采用逐跳存儲(chǔ)查表轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，引入的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延及抖動(dòng)過(guò)大，無(wú)法對(duì)不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)物理隔離，較難滿足 5G uRLLC 和政企、金融等專線業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延、抖動(dòng)、安全隔離等方面的要求。MT

35、N 接口硬切片技術(shù)僅能提供接口級(jí)別的物理隔離，用戶數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上仍然保持存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，端到端的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延、抖動(dòng)和數(shù)據(jù)隔離等方面與軟切片技術(shù)沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。MTN 交叉硬切片技術(shù)能夠提供端到端物理隔離，硬切片粒度僅能為 5Gbps，帶寬大且單一，無(wú)法精準(zhǔn)匹配業(yè)務(wù)的小帶寬需求，造成網(wǎng)絡(luò)承載效率低下。綜上所述，當(dāng)前亟需一種支持細(xì)粒度靈活帶寬、端到端硬切片的 5G 承載技術(shù)，以提供高 SLA 保障和安全隔離能力，精準(zhǔn)匹配 5G+ 垂直行業(yè)和高品質(zhì)專線業(yè)務(wù)的物理隔離、確定性低時(shí)延、靈活帶寬需求。5G 承載技術(shù)對(duì)新業(yè)務(wù)滿足度分析如圖 11 所示。圖 11 5G 承載技術(shù)對(duì)新業(yè)務(wù)滿足度分析03SPN 小顆粒技

36、術(shù)的目標(biāo)和愿景SPN小顆粒技術(shù)的目標(biāo)和愿景SPN 小顆粒技術(shù)（FGU，F(xiàn)ine Granularity Unit）聚焦構(gòu)建端到端高效、無(wú)損、柔性帶寬、靈活可靠的通道和承載方式，將硬切片的顆粒度從 5Gbps 細(xì)化為 10Mbps，以滿足 5G+ 垂直行業(yè)應(yīng)用和專線業(yè)務(wù)等場(chǎng)景中小帶寬、高隔離性、高安全性等差異化業(yè)務(wù)承載需求。FGU 具備的特征和能力包括：帶寬精細(xì)化，高效匹配各類型業(yè)務(wù)帶寬需求帶寬顆粒度為 10Mbps，實(shí)現(xiàn)靈活的任意 N*10Mbps 帶寬分配。對(duì)于 Mbps 級(jí)別到 Gbps 級(jí)別的各類型業(yè)務(wù)帶寬需求，均可以匹配和高效承載。嚴(yán)格 TDM 剛性隔離，確定時(shí)隙分配小顆粒通道通過(guò)獨(dú)享

37、確定的時(shí)隙保證嚴(yán)格 TDM 特性，通道任一節(jié)點(diǎn)的出端口和入端口時(shí)隙通過(guò)管控層提前分配并固定。低時(shí)延和低抖動(dòng)特性P 節(jié)點(diǎn) TDM 時(shí)隙交叉，不感知小顆粒業(yè)務(wù)報(bào)文信息，保證確定性低時(shí)延。小顆粒業(yè)務(wù)獨(dú)占 TDM 通道時(shí)隙資源，抖動(dòng)遠(yuǎn)小于 1us。每一條小顆粒通道提供獨(dú)立和完善的 OAM 能力OAM 碼塊隨路插入每一條小顆粒通道，提供該通道的連通性檢測(cè)、故障和性能監(jiān)測(cè)能力，保證 50ms 以內(nèi)的保護(hù)倒換。在線通道帶寬無(wú)損調(diào)整能力支持在用戶業(yè)務(wù)正常傳輸時(shí)對(duì)小顆粒硬管道進(jìn)行增大或者減小的無(wú)損帶寬調(diào)整，帶寬和時(shí)隙資源分配更加靈活。SPN小顆粒技術(shù)架構(gòu)04SPN 小顆粒技術(shù)架構(gòu)SPN 小顆粒技術(shù)繼承了 SPN

38、 的高效以太網(wǎng)內(nèi)核，通過(guò)層次化設(shè)計(jì)，將細(xì)粒度切片技術(shù)融入 SPN 整體架構(gòu)，提供了低成本、精細(xì)化、硬隔離的小顆粒承載管道。結(jié)合 SDN 集中管控，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)放、敏捷、精細(xì)化的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)。支持小顆粒技術(shù)的 SPN 架構(gòu)如圖 12 所示，包括切片分組層（SPL）、切片通道層（SCL）、切片傳送層（STL），以及頻率 / 時(shí)間同步模塊和 SDN 管控一體模塊。圖 12 支持小顆粒技術(shù)的 SPN 架構(gòu)10GE 以太網(wǎng)物理層接口。10GE 以太網(wǎng)物理層將應(yīng)用于 CPE 場(chǎng)景中，直接承載 FGU 層，實(shí)現(xiàn) SPN 技術(shù)應(yīng)用進(jìn)一步下沉，SPN 網(wǎng)絡(luò)范圍進(jìn)一步拓展。SPN 小顆粒技術(shù)不改變現(xiàn)有以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議棧，

39、重用以太網(wǎng)物理層協(xié)議棧，兼容 L2 以及 L2 以上的分組技術(shù)，復(fù)用以太網(wǎng)光模塊，利用廣泛的以太網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈。如圖 13所示，描述了 FGU 與以太網(wǎng)協(xié)議棧的關(guān)系。L1：SCL層網(wǎng)絡(luò)L1：PHYPMAPCS Lower Part256B/257B Transcoding ScrambleAM FECMTN Section LayerMTN Path LayerFGUPCS Upper PartMAC LayerSR-TP/SR-BEL2以上 L2：MAC切片分組層（SPL）：新增小顆粒 CBR 業(yè)務(wù)類型。SPL層提供基于 IP/MPLS/SR/802.1Q/ 物理端口等多種尋址機(jī)制按需靈活組合，完

40、成小顆粒 CBR 業(yè)務(wù)映射。原有 IP、以太類業(yè)務(wù)的尋址轉(zhuǎn)發(fā)和管道承載封裝方式不改變。切片通道層（SCL）：新增 FGU 層，為小顆粒業(yè)務(wù)提供端到端的確定性低時(shí)延 N10Mbps 粒度硬切片通道。FGU 層是獨(dú)立子層，與服務(wù)層解耦，可按需靈活選擇承載于 MTN 通道層或以太網(wǎng)物理層。當(dāng) FGU 層承載于MTN 通道層時(shí)，F(xiàn)GU 前向兼容現(xiàn)有SPN 設(shè)備，繼承 SPN 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提供低成本、精細(xì)化、硬隔離的承載管道；當(dāng) FGU 層承載于以太網(wǎng)物理層時(shí)，依靠采用以太網(wǎng)內(nèi)核的優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)大 FGU 技術(shù)使用范圍，將 SPN 端到端小顆粒專線下沉到 CPE 設(shè)備。切片傳送層（STL）：在原有 50GE、

41、100GE、200GE、 400GE 等高速以太網(wǎng)物理層接口的基礎(chǔ)上，新增PMDMEDIUML0：Ethernet Optics圖 13 小顆粒技術(shù)兼容重用現(xiàn)有以太網(wǎng)協(xié)議棧重用以太網(wǎng)物理層底層協(xié)議棧：FGU 位于以太網(wǎng)物理編碼子層（Physical Coding Sublayer，PCS）之中，采用符合以太網(wǎng)底層協(xié)議棧要求的 64/66B 編碼塊，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)PCS 底層、PMA 和PMD 對(duì)FGU 不感知，保障 FGU 與以太網(wǎng)物理層底層協(xié)議棧無(wú)縫兼容。兼容分組技術(shù)：FGU 繼承 SPN 硬切片不感知、不識(shí)別業(yè)務(wù)報(bào)文數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，不對(duì)用戶報(bào)文數(shù)據(jù)做任何改動(dòng)，支持分組報(bào)文在小顆粒硬切片透?jìng)鳎瑥亩鴮?shí)

42、現(xiàn)對(duì)分組技術(shù)的兼容。05SPN 小顆粒技術(shù)方案SPN 小顆粒技術(shù)的時(shí)隙復(fù)用和隔離方案FGU 設(shè)計(jì)理念SPN 小顆粒技術(shù)繼承了 SPN 的高效以太網(wǎng)內(nèi)核，通過(guò)層次化設(shè)計(jì)，將細(xì)粒度切片技術(shù)融入 SPN 整體架構(gòu)，在 FGU 層提供端到端的小顆粒硬管道。FGU 包含了以下設(shè)計(jì)理念：OH.SD.DTSub-Slot1Sub-Slot2基于 TDM 機(jī)制的硬隔離：FGU 采用類似 SDH 的 TDM 機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)之間的嚴(yán)格硬隔離。通過(guò)定義 FGU 固定幀結(jié)構(gòu)，每幀包含固定數(shù)量與位置的時(shí)隙單元，從而實(shí)現(xiàn)對(duì) SPN 通道層 5Gbps 顆粒的時(shí)隙劃分與復(fù)用；業(yè)務(wù)時(shí)隙位置固定，具備業(yè)務(wù)管道嚴(yán)格硬隔離能

43、力；確定性轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，保障了確定性低時(shí)延、低抖動(dòng)性能。FGU 幀結(jié)構(gòu)及時(shí)隙SPN 通道層技術(shù)已經(jīng)形成了 ITU-T 系列標(biāo)準(zhǔn)，ITU-T 標(biāo)準(zhǔn) G.8310（MTN 架構(gòu)）和 G.8312（MTN 接口）規(guī)范了 SPN 通道層帶寬粒度為 5Gbps。FGU 對(duì) SPN 通道層的 5Gbps 顆粒做進(jìn)一步時(shí)隙劃分及復(fù)用，形成帶寬粒度為10Mbps 的小顆粒通道。SPN 通道層位于 IEEE 802.3 的 PCS 層，采用了 IEEE802.3 的 PCS 64/66B 編碼格式。為確保 FGU 與 SPN 通道層兼容，F(xiàn)GU 采用了和 SPN 通道層相同的 64/66B 編碼格式，將開(kāi)銷和包含多

44、個(gè)時(shí)隙的凈荷編碼后封裝到固定長(zhǎng)度的 S 塊 +D 塊 +T 塊序列，構(gòu)成 FGU 幀結(jié)構(gòu)，如圖 14 所示。高帶寬利用率：巧妙設(shè)計(jì) FGU 幀結(jié)構(gòu)，達(dá)到高 帶寬利用率。FGU 復(fù)幀包含 20 個(gè) FGU 基本幀，每個(gè) FGU 基本幀支持 24 個(gè)時(shí)隙，每時(shí)隙粒度為 10Mbps。5Gbps 的 SCL 通道可承載 480 個(gè) 10Mbps小顆粒時(shí)隙，帶寬利用率接近 97% 。前向兼容設(shè)計(jì)：FGU 完全兼容現(xiàn)有 SPN 技術(shù)，繼承了 SPN 的優(yōu)勢(shì)，能夠與不具備 FGU 技術(shù)的 SPN 設(shè)備開(kāi)銷 (OH)凈荷 (payload)Sub-Slot24互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn) FGU 端到端承載。方便 SPN

45、 網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)到支持 FGU 技術(shù)。兼容 10GE 標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)：兼容 10GE 標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)，將端到端 FGU 專線延伸到 CPE 設(shè)備。圖 14 FGU 幀結(jié)構(gòu)FGU 采用 TDM 機(jī)制，以固定周期循環(huán)發(fā)送 FGU 幀，而每幀包含的時(shí)隙數(shù)量和位置都嚴(yán)格固定，因此每時(shí)隙的發(fā)送周期也是確定性的。這種機(jī)制實(shí)現(xiàn)了對(duì) SPN 通道層 5Gbps 顆粒的時(shí)隙劃分與復(fù)用，小顆粒業(yè)務(wù)所占用的時(shí)隙位置嚴(yán)格固定，獨(dú)享時(shí)隙資源，不同小顆粒業(yè)務(wù)之間互不干擾，嚴(yán)格隔離。而每時(shí)隙具有確定性發(fā)送周期，保障了確定性低時(shí)延、低抖動(dòng)性能。此外，由于 FGU 采用了和 SPN 通道層相同的編碼格式，因此 FGU 與 SPN 通道層

46、完全兼容，F(xiàn)GU 可直接將 SPN通道層作為服務(wù)層，透明穿通 SPN 通道層，SPN 通道層不感知 FGU 內(nèi)部信息。顆粒進(jìn)行時(shí)隙劃分，如圖 16 所示。一個(gè)復(fù)幀包含 20 個(gè) FGU 基本幀， 每個(gè) FGU 基本幀支持 24 個(gè)時(shí)隙， 一個(gè) SPN 通道層 5Gbps 顆粒支持 480 個(gè)時(shí)隙。在源端，相鄰 FGU 基本幀之間會(huì)插入 1 個(gè) Idle 塊。FGU幀在 SPN 通道層中傳輸時(shí)，可通過(guò)增刪 FGU 幀之間的 Idle 塊實(shí)現(xiàn)速率適配。FGU 時(shí)隙的速率計(jì)算如下：sub-slot 速率sub-slot 時(shí)隙長(zhǎng)度FGU 基本單元幀 ( 單幀 ) 具有固定長(zhǎng)度，包含 1 個(gè)開(kāi)始=FGU

47、 復(fù)核長(zhǎng)度*SPN 通道速率 * 編碼壓縮率碼塊 (S0)、195 個(gè)數(shù)據(jù)碼塊 (D) 和 1 個(gè)結(jié)束碼塊 (T7)，共 197 個(gè) 66B 碼塊。FGU 單幀的 195 個(gè)數(shù)據(jù)碼塊和 1 個(gè)結(jié)束(T7) 碼塊提供了1567（1958+7）字節(jié)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，包含 7 字節(jié)的開(kāi)銷和 1560 字節(jié)的凈荷。其中凈荷劃分為相同大小的 24 個(gè)子時(shí)隙（Sub-Slot）。來(lái)自業(yè)務(wù)的 66B碼塊，經(jīng)過(guò) 66B 到 65B 壓縮后，填充到 Sub-Slot 凈荷中。每個(gè)子時(shí)隙 (Sub-Slot) 為 65 字節(jié)，可以承載 8 個(gè) 65bit碼塊。如圖 15 所示。為了支持?jǐn)?shù)量更多、粒度更小的時(shí)隙通道，同時(shí)

48、提高帶寬利用率，方案采用復(fù)幀方式對(duì) SPN 通道層的 5Gbps= 10.101 Mbps其中 :sub-slot 時(shí)隙長(zhǎng)度= 8*65 bitFGU 復(fù)幀長(zhǎng)度= 20*(FGU 基本幀長(zhǎng) +Idle 塊長(zhǎng) )= 20*(197*66+66) bitSPN 通道速率= 5000 Mbps編碼壓縮率= 66/65則， 帶寬利用率= 480*10.101Mbps/5000Mbps 97 %110Block Type(S0) 0 x78Ox55Ox55Ox55Ox55Ox55Ox55OxD5S201OH (7 bytes）D301Payload (1560 bytes)D.01.19601D1971

49、0Block Type(T7) 0 xFFTOH(7 bytes）Sub-Slot 1(65 bytes)Sub-Slot 2(65 bytes)Sub-Slot 3(65 bytes).Sub-Slot23 (65 bytes)Sub-Slot24 (65 bytes)65b65b65b65b65b65b65b65b圖 15 FGU 幀的基本單元與時(shí)隙劃分FGU基本幀1FGU基本幀20SOHSub-Slot1Sub-Slot 2.Sub-Slot 24TIdleSOHSub-Slot1Sub-Slot 2.Sub-Slot 24TIdleFGU復(fù)幀.SPN 通道 (5Gbps)圖 16 基于

50、 SPN 通道層 5Gbps 顆粒的 FGU 小顆粒時(shí)隙劃分及復(fù)用SPN 小顆粒技術(shù)的 OAM 方案FGU OAM 的設(shè)計(jì)理念SPN 小顆粒技術(shù)的 OAM 為每條小顆粒通道提供端到端連通性檢測(cè)、誤碼檢測(cè)、時(shí)延測(cè)量、保護(hù)倒換、客戶信號(hào)指示等監(jiān)測(cè)能力。FGU OAM 支持源宿節(jié)點(diǎn)檢測(cè)和中間節(jié)點(diǎn)非介入監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)逐段連通性檢測(cè)和誤碼檢測(cè)。FGU OAM 與原 SPN 通道層 OAM 兼容共存，在各自業(yè)務(wù)層插入和提取，獨(dú)立監(jiān)控所屬業(yè)務(wù)通道，互不影響，如圖 17 所示。FGU OAM 繼承了 SPN 通道層 OAM 技術(shù)優(yōu)勢(shì)，F(xiàn)GU OAM 利用幀間隙的空閑資源隨業(yè)務(wù)碼塊發(fā)送，不占用額外帶寬。相比傳統(tǒng)

51、TDM 技術(shù)開(kāi)銷 OAM 和分組技術(shù) OAM 具有更高的帶寬利用率。小顆粒OAMMTN通道層OAM插入/提取插入/提取MTN通道層OAM非介入監(jiān)控MTN通道層OAM插入/提取小顆粒OAM非介入監(jiān)控小顆粒OAM插入/提取FG-ChannelFG-ChannelMTNChannelFG-ChannelMTNGroupMTNChannelMTNChannelFG-ChannelMTNMTNGroupGroupFG-ChannelMTNClhanneMTNChannelMTNChannelFG-Channel圖 17 FGU OAM 和 SPN 通道層 OAM 示意圖FGU 端到端 OAM 功能和機(jī)制

52、FGU OAM 碼塊主要分為固定參考周期 OAM、事件觸發(fā) OAM 和按需 OAM 三大類，見(jiàn)表 8。固定參考周期 OAM：按固定的參考周期進(jìn)行發(fā)送，如 CC（連通性檢查）、BIP（BIP 校驗(yàn)）、CS_LF（客戶信號(hào)本地失效）、CS_RF（客戶信號(hào)遠(yuǎn)端失效）、 CS_LPI（客戶信號(hào)低功耗指示）；事件觸發(fā) OAM：由相關(guān)事件觸發(fā)，當(dāng)事件發(fā)生后會(huì)觸發(fā) OAM 碼塊立即發(fā)送，正常情況下按指定的周期發(fā)送，周期通常大于等于 1s，如 APS（自動(dòng)保護(hù)倒換）、 CS（客戶信號(hào)指示）。按需 OAM：按需使能，在 FGU 層中按需插入，也可按指定周期持續(xù)插入。如缺省周期 10sCV（連通性驗(yàn)證）、1DM（

53、單向時(shí)延測(cè)量）、2DMM（雙向時(shí)延測(cè)量）、 2DMR（雙向時(shí)延測(cè)量響應(yīng)）。OAM 碼塊優(yōu)先級(jí)功能表 8 FGU OAM 碼塊分類與功能固定參考周期 OAMBAS基礎(chǔ)碼塊高CC RDI BIP REI CS_LFCS_RF連通性檢測(cè) 遠(yuǎn)端故障指示近端誤碼檢測(cè)遠(yuǎn)端誤碼檢測(cè)客戶鏈路近端故障指示客戶鏈路遠(yuǎn)端故障指示事件觸發(fā) OAMAPSCS自動(dòng)保護(hù)倒換消息碼塊客戶信號(hào)指示碼塊高低發(fā)送自動(dòng)保護(hù)倒換消息客戶信號(hào)類型指示消息按需 OAM1DM2DMM2DMR CV單向時(shí)延碼塊 雙向時(shí)延測(cè)量碼塊雙向時(shí)延響應(yīng)碼塊連通性驗(yàn)證碼塊低低低低發(fā)送單向時(shí)延測(cè)量消息發(fā)送雙向時(shí)延測(cè)量消息響應(yīng)雙向時(shí)延測(cè)量消息連通性驗(yàn)證消息如圖

54、 18 所示，F(xiàn)GU OAM 消息采用 66B 控制碼塊承載，通過(guò) 0 x4B 控制碼塊內(nèi) O 代碼標(biāo)識(shí)，O 代碼缺省值為 0 xC；FGU OAM 通過(guò)控制碼塊內(nèi)6 個(gè)字節(jié)承載OAM 消息，其中 Type 字段表示 OAM 信息類型；Value 字段表示特定類型 OAM 消息的內(nèi)容；Seq 字段標(biāo)識(shí)同一 OAM 功能中采用的多個(gè)碼塊的序號(hào)，在需要多碼塊組合實(shí)現(xiàn)的 OAM 功能（例如 CV、DM）中使用，表示碼塊在 OAM完整功能中的序列號(hào)；CRC4 字段只有在 CRC 校驗(yàn)正確時(shí)有效。FGU OAM 插入時(shí)通過(guò)替換業(yè)務(wù)流中的 Idle 塊隨業(yè)務(wù)碼塊發(fā)送，不占用額外帶寬；FGU OAM 提取時(shí)

55、從接收到的業(yè)務(wù)流中識(shí)別 OAM 碼塊，提取后替換為 Idle 塊將業(yè)務(wù)流還原并繼續(xù)發(fā)送。FGU OAM 插入和提取過(guò)程，客戶層業(yè)務(wù)無(wú)感知，為 FGU 層提供端到端 OAM 和通道線性保護(hù)。FGU OAM 碼塊需要等待有 Idle 資源時(shí)才可替換發(fā)送，因此可能與配置的精確周期（T）有一定偏差（T），如圖 19 所示。圖 18 OAM 碼塊格式定義圖 19 小顆粒 OAM 插入示例SPN 小顆粒技術(shù)的帶寬無(wú)損調(diào)整方案FGU 帶寬無(wú)損調(diào)整的設(shè)計(jì)理念現(xiàn)有 5G 承載技術(shù)提供的硬管道切片在進(jìn)行帶寬或時(shí)隙調(diào)整時(shí)，無(wú)法保證用戶業(yè)務(wù)無(wú)損，帶寬或時(shí)隙調(diào)整只能在業(yè)務(wù)量少的特定時(shí)間統(tǒng)一進(jìn)行，極大降低了硬管道切片帶寬

56、和時(shí)隙調(diào)度的靈活性及資源動(dòng)態(tài)管理能力，同時(shí)也使得部分用戶不得不以高于當(dāng)前實(shí)際需求的帶寬值來(lái)租用專線承載服務(wù)，以避免未來(lái)帶寬或時(shí)隙調(diào)整帶來(lái)的業(yè)務(wù)損傷，造成用戶經(jīng)濟(jì)和網(wǎng)絡(luò)資源的損失。FGU 支持端到端帶寬與時(shí)隙無(wú)損調(diào)整功能，調(diào)整帶寬或時(shí)隙時(shí)不會(huì)丟失數(shù)據(jù)報(bào)文，因此可在用戶業(yè)務(wù)正常傳輸時(shí)對(duì)硬管道切片進(jìn)行帶寬調(diào)整，帶寬和時(shí)隙資源分配更加靈活。FGU 帶寬無(wú)損調(diào)整時(shí)，相鄰兩跳節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)小顆粒基本單元開(kāi)銷攜帶時(shí)隙協(xié)商信息和時(shí)隙配置信息，完成握手、配置更新及帶寬同步調(diào)整。同一條業(yè)務(wù)通道支持一次調(diào)整多個(gè)時(shí)隙。如圖 20 所示。圖 20 小顆粒硬管道切片帶寬調(diào)整示意圖FGU 帶寬無(wú)損調(diào)整原理FGU 帶寬無(wú)損調(diào)整

57、過(guò)程由管控系統(tǒng)向 FG-Channel 源或宿節(jié)點(diǎn)下發(fā)調(diào)整指令，通過(guò)在相鄰節(jié)點(diǎn)間傳遞的基本單元開(kāi)銷信息逐段完成協(xié)商調(diào)整。FGU 帶寬無(wú)損調(diào)整過(guò)程分為帶寬增大調(diào)整和帶寬減小調(diào)整兩種。端到端調(diào)整由相鄰節(jié)點(diǎn)之間的分步調(diào)整組成。帶寬減小時(shí)，從源到宿正向調(diào)整通道帶寬，先減小源通道帶寬，再減小宿通道帶寬；帶寬增大時(shí)，從宿到源反向調(diào)整通道帶寬，先增大宿通道帶寬，再增加源通道帶寬。FGU 帶寬無(wú)損調(diào)整時(shí)使用如圖 21 所示開(kāi)銷信息，包含時(shí)隙協(xié)商信息（S、CR、CA 和 C）和時(shí)隙配置調(diào)整信息（Client ID、Sub-slot ID）其中 S 字段表示下游節(jié)點(diǎn)向上游節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求開(kāi)啟帶寬調(diào)整流程的信號(hào)；CR 字段

58、表示上游節(jié)點(diǎn)向下游節(jié)點(diǎn)發(fā)送的帶寬調(diào)整配置信息信號(hào)；CA 字段表示下游節(jié)點(diǎn)發(fā)給上游節(jié)點(diǎn)的帶寬調(diào)整配置信息確認(rèn)信號(hào)；C 字段表示上游節(jié)點(diǎn)發(fā)給下游節(jié)點(diǎn)的帶寬調(diào)整完成信號(hào)。LSBMSBLSBMSB LSBMSBMSBLSBRES(2 bits)MFI (6 bits)Flag =00(2 bits)RES1 bit0SCCRCAClient ID (12 bits)Sub-Slot ID (12 bits)RES (9 bits)CRC7 (7bits) X6X0X40X0圖 21 小顆粒開(kāi)銷格式帶寬增大調(diào)整過(guò)程是以先調(diào)大通道帶寬，再調(diào)大業(yè)務(wù)有效帶寬的方式完成的。如圖 22 所示，調(diào)整流程為：網(wǎng)管向業(yè)

59、務(wù)路徑上所有節(jié)點(diǎn)下發(fā)業(yè)務(wù)帶寬調(diào)整信息，業(yè)務(wù)的宿 PE 節(jié)點(diǎn)開(kāi)始向上游節(jié)點(diǎn)逐跳調(diào)大通道帶寬，源 PE 節(jié)點(diǎn)的入口通道帶寬調(diào)整完畢后，再增大業(yè)務(wù)有效帶寬。帶寬減小調(diào)整過(guò)程是以先調(diào)小業(yè)務(wù)有效帶寬，再調(diào)小通道帶寬的方式完成的。如圖 23 所示，調(diào)整流程為：網(wǎng)管向業(yè)務(wù)路徑上所有節(jié)點(diǎn)下發(fā)業(yè)務(wù)帶寬調(diào)整信息，先調(diào)小業(yè)務(wù)有效帶寬，然后業(yè)務(wù)的源 PE 節(jié)點(diǎn)開(kāi)始向下游節(jié)點(diǎn)逐跳調(diào)小通道帶寬，宿PE 節(jié)點(diǎn)的出口通道帶寬調(diào)整完畢后全流程完畢。對(duì)于 FGU 雙向通道，兩個(gè)方向分別獨(dú)立執(zhí)行以上時(shí)隙調(diào)整流程。帶寬增大PEP1P2.PnPES CR CA C發(fā)起調(diào)整帶寬減小PECRCA C完成調(diào)整Pn.SCR CACSCRCA C.PEP1發(fā)起調(diào)整CRCACCRCA CP2.完成調(diào)整圖 22 FGU 帶寬增大調(diào)整流程圖 23 FGU 帶寬減小調(diào)整流程SPN 小顆粒技術(shù)的時(shí)隙分配方案FGU 時(shí)隙分配的設(shè)計(jì)理念FG-Channel 建立前需確定固定的時(shí)隙交叉關(guān)系，以保證 FGU 嚴(yán)格的 TDM 特性。FGU 時(shí)隙由管控層集中分配和確定，從源節(jié)點(diǎn) NE1 到宿節(jié)點(diǎn) NEn，需要確定和配置每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的入向和出向端口的時(shí)隙交叉關(guān)系。在時(shí)隙分配時(shí)，管控層可以基于全局集中化的數(shù)據(jù)和不同策略，規(guī)劃 FG-Channel 的路徑和時(shí)隙交叉關(guān)系，以達(dá)到性能最優(yōu)。FGU