5G業(yè)務(wù)的發(fā)展對(duì)于網(wǎng)絡(luò)連接提出了更高的要求，例如更強(qiáng)的SLA、確定性時(shí)延等。在5G的應(yīng)用場(chǎng)景中，各種垂直行業(yè)的業(yè)務(wù)特征各具差異。對(duì)于廣連接場(chǎng)景，如智能家居、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能農(nóng)業(yè)、智能抄表等業(yè)務(wù)，需要網(wǎng)絡(luò)支持海量設(shè)備連接和大量的小報(bào)文頻發(fā)業(yè)務(wù);對(duì)于視頻監(jiān)控和在線醫(yī)療等業(yè)務(wù)，需要網(wǎng)絡(luò)支持大帶寬低延遲業(yè)務(wù);對(duì)于車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)和工業(yè)控制等業(yè)務(wù)，要求網(wǎng)絡(luò)支持毫秒級(jí)時(shí)延和不低于6個(gè)9的可靠性。應(yīng)用于各種行業(yè)的5G技術(shù)要具備更強(qiáng)的靈活性、可擴(kuò)展性。

5G業(yè)務(wù)需求可劃分為3大類(lèi)：

• eMBB(Enhanced Mobile Broadband，增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶)聚焦對(duì)寬帶有高要求的業(yè)務(wù)，如高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí);
• uRLLC(Ultra-Reliable Low-Latency Communication，超高可靠低時(shí)延通信)聚焦對(duì)時(shí)延和可靠性極其敏感的業(yè)務(wù)，如自動(dòng)駕駛、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療、無(wú)人機(jī)控制;
• mMTC(Massive Machine Type Communication，大規(guī)模機(jī)器通信)聚焦覆蓋具有高連接密度的場(chǎng)景，如智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)。

圖1：5G業(yè)務(wù)需求

這三類(lèi)業(yè)務(wù)場(chǎng)景，對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)提出了不同的網(wǎng)絡(luò)特性和性能要求。以承載網(wǎng)為例，5G承載網(wǎng)組網(wǎng)功能要求實(shí)現(xiàn)6個(gè)方面的需求，包括：多層級(jí)承載網(wǎng)絡(luò)、靈活化連接調(diào)度、層次化網(wǎng)絡(luò)切片、智能化協(xié)同管控、4G/5G混合承載以及低成本高速網(wǎng)。為了在一張物理網(wǎng)絡(luò)中，滿(mǎn)足不同業(yè)務(wù)差異化需求，必須借助網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)切片通過(guò)在一張物理網(wǎng)絡(luò)上切分出多張包含特定網(wǎng)絡(luò)功能、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)資源的虛擬網(wǎng)絡(luò)，來(lái)滿(mǎn)足不同業(yè)務(wù)需求。

SRv6是5G技術(shù)體系的重要組成部分。總體上來(lái)說(shuō)，SRv6在5G場(chǎng)景中的網(wǎng)絡(luò)切片、業(yè)務(wù)管理、云資源管理等三大方面有創(chuàng)新應(yīng)用。

SRv6在網(wǎng)絡(luò)切片中的應(yīng)用

5G網(wǎng)絡(luò)切片涉及終端、無(wú)線、承載和核心網(wǎng)，需要實(shí)現(xiàn)端到端協(xié)同管控。通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)平面的資源切片和管理控制平面的切片管控，為三大類(lèi)業(yè)務(wù)提供差異化的SLA保障。

切片需要具備如下特征：

• 滿(mǎn)足不同業(yè)務(wù)需求：按需提供差異化的服務(wù)。
• 安全性：有效隔離租戶(hù)之間的數(shù)據(jù)/信息。
• 可靠性：任意租戶(hù)的網(wǎng)絡(luò)異常不會(huì)影響同一物理網(wǎng)絡(luò)中的其他租戶(hù)。

網(wǎng)絡(luò)切片是網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化應(yīng)用于5G階段的具體表現(xiàn)。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片構(gòu)成一個(gè)端到端的邏輯網(wǎng)絡(luò)，按切片需求方的需求靈活地提供一種或多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)切片架構(gòu)主要包括切片管理和切片選擇兩項(xiàng)功能。切片管理功能將運(yùn)營(yíng)、平臺(tái)、網(wǎng)管有機(jī)結(jié)合，為不同切片需求方提供安全隔離、高度可控地專(zhuān)用邏輯網(wǎng)絡(luò)。切片選擇功能實(shí)現(xiàn)用戶(hù)終端與網(wǎng)絡(luò)切片間的接入映射。切片選擇功能綜合業(yè)務(wù)簽約和功能特性等多種因素，為用戶(hù)終端提供合適的切片接入選擇。

以承載網(wǎng)技術(shù)SPN為例，SPN網(wǎng)絡(luò)切片分層架構(gòu)包括切片分組層(SPL)、切片通道層(SCL)和切片傳送層(STL)三個(gè)層面。

圖2：SPN協(xié)議棧

SPN通過(guò)切片分組層來(lái)承載CBR業(yè)務(wù)、L2虛擬專(zhuān)用網(wǎng)和L3虛擬專(zhuān)用網(wǎng)等業(yè)務(wù)。切片分組層基于SDN集中管控，提供面向連接和面向無(wú)連接的通信承載能力。SRv6是切片分組層的重要實(shí)現(xiàn)技術(shù)。

SRv6 Policy利用SR機(jī)制，在頭節(jié)點(diǎn)封裝有序的指令列表指導(dǎo)報(bào)文穿越網(wǎng)絡(luò)。SRv6 通過(guò)Color標(biāo)識(shí)SRv6 Policy ID，該參數(shù)與業(yè)務(wù)屬性相關(guān)聯(lián)，比如低延時(shí)、高帶寬等業(yè)務(wù)屬性，可以把該參數(shù)理解為業(yè)務(wù)需求的模板ID。Color標(biāo)識(shí)目前沒(méi)有統(tǒng)一的編碼規(guī)則，該值由管理者分配。比如端到端時(shí)延小于5ms的策略可分配Color標(biāo)識(shí)值為50。通過(guò)該參數(shù)，SRv6 Policy可以直接響應(yīng)業(yè)務(wù)需求，從而省略了從業(yè)務(wù)需求到網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)言再到網(wǎng)絡(luò)對(duì)象的過(guò)程。

SRv6通過(guò)HBH(Hop-by-Hop Options Header，逐跳選項(xiàng)擴(kuò)展報(bào)文頭)擴(kuò)展頭中的Slice ID信息關(guān)聯(lián)到指定的網(wǎng)絡(luò)切片。當(dāng)切片數(shù)據(jù)到達(dá)SRv6路由源點(diǎn)時(shí)，根據(jù)虛擬專(zhuān)用網(wǎng)實(shí)例路由表關(guān)聯(lián)SRv6 TE Policy，然后在報(bào)文中插入SRH信息，封裝SRv6 TE Policy的SID List 然后封裝HBH擴(kuò)展頭，最后封裝基本IPv6報(bào)文頭。切片數(shù)據(jù)被封裝成標(biāo)準(zhǔn)IPv6報(bào)文后被轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)通過(guò)Slice ID信息關(guān)聯(lián)到指定的網(wǎng)絡(luò)切片接口。

圖3：SRv6切片封裝

一個(gè)SRv6 Policy可能關(guān)聯(lián)多個(gè)Candidate Path，支持主備冗余路徑、逃生路徑。SRv6 Policy支持多種算路方式，包括PCE集中算路、頭節(jié)點(diǎn)算路、手工規(guī)劃路徑，以及FlexAlgo算路等。多Candidate Path的設(shè)計(jì)對(duì)業(yè)務(wù)屏蔽算路細(xì)節(jié)。不同的算路方式形成的路徑，以Candidate Path形式封裝在SRv6 Plolicy內(nèi)部。

目前SRv6 SID列表采用16byte長(zhǎng)度的 IP地址標(biāo)識(shí)，轉(zhuǎn)發(fā)效率較低。SRv6對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)芯片要求較高，目前只有少量芯片可以做到10+層標(biāo)簽封裝。另外，電信級(jí)承載網(wǎng)絡(luò)中，仍然存在不支持SRv6的設(shè)備，MPLS和SRv6將在一定時(shí)間內(nèi)共存，需要通過(guò)MPLS和SRv6拼接方案、雙平面方案以及overlay方案等實(shí)現(xiàn)不同技術(shù)之間的共存。

2020年中興通訊支撐中國(guó)電信實(shí)現(xiàn)了全球最大SRv6商用網(wǎng)絡(luò)，并實(shí)現(xiàn)2B/2C切片部署，引入了MPLS與SRv6拼接與雙平面技術(shù)，實(shí)現(xiàn)IP RAN1.0、STN融合商用部署。

SRv6對(duì)5G業(yè)務(wù)管理的支持

5G網(wǎng)絡(luò)的多業(yè)務(wù)承載對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理提出了更高的要求。需要有更有效的故障定位手段，提升運(yùn)維效率。傳統(tǒng)的性能監(jiān)測(cè)OAM粒度較粗，多采用構(gòu)造監(jiān)測(cè)報(bào)文方式間接探測(cè)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。這種方式只能對(duì)端口/隧道/偽線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，且信息采集周期為分鐘級(jí)，無(wú)法捕獲突發(fā)異常。此外，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法無(wú)法自動(dòng)逐跳監(jiān)測(cè)，不能快速定界故障。傳統(tǒng)性能監(jiān)測(cè)不能滿(mǎn)足5G業(yè)務(wù)管理需要，5G場(chǎng)景下需要提供基于業(yè)務(wù)流級(jí)的性能監(jiān)測(cè)方法。5G監(jiān)測(cè)方法需要具備實(shí)時(shí)、高精度的性能檢測(cè)機(jī)制。同時(shí)，對(duì)于時(shí)延敏感類(lèi)業(yè)務(wù)，性能監(jiān)測(cè)還需要提供全網(wǎng)端到端的時(shí)延情況，能夠監(jiān)控到時(shí)延異常，并能針對(duì)異常路徑及時(shí)調(diào)整選路。

基于SRv6的隨路網(wǎng)絡(luò)測(cè)量instu-OAM已經(jīng)成為IETF工作組草案。SRv6隨流instu-OAM能夠提供毫秒級(jí)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)感知的能力，能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)智能路由發(fā)展，確保電信級(jí)業(yè)務(wù)可靠性。

基于IFIT(In-situ Flow Information Telemetry)框架實(shí)現(xiàn)的隨路網(wǎng)絡(luò)測(cè)量，不引入額外的測(cè)量報(bào)文，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)用戶(hù)流時(shí)延和丟包，能夠快速發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，支持多種隨路網(wǎng)絡(luò)測(cè)量技術(shù)的數(shù)據(jù)平面封裝，可大規(guī)模部署在IP網(wǎng)絡(luò)中。隨路網(wǎng)絡(luò)測(cè)量不會(huì)主動(dòng)發(fā)送探測(cè)報(bào)文，通過(guò)在用戶(hù)報(bào)文中攜帶OAM指令實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的測(cè)量。隨路網(wǎng)絡(luò)測(cè)量方式測(cè)量的是真實(shí)的用戶(hù)流量，能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)化到報(bào)文的監(jiān)控，可搜集到報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中的轉(zhuǎn)發(fā)路徑以及每跳設(shè)備的命中規(guī)則。

IOAM支持Passport和Postcard兩種模式。IOAM定義的Trace Option(跟蹤模式)實(shí)現(xiàn)了Passport模式的隨路。Trace Option(跟蹤模式)包括64個(gè)bit位。

圖4：IOAM Trace Option header

其中IOAM-Trace-Type 24bit用于描述需要收集的數(shù)據(jù)，每一比特代表一種需要搜集的數(shù)據(jù)類(lèi)型。不同廠商可以在指定的命名空間下定義支持的數(shù)據(jù)種類(lèi)。這些數(shù)據(jù)包括節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)、接收?qǐng)?bào)文接口標(biāo)識(shí)、發(fā)送報(bào)文接口標(biāo)識(shí)、報(bào)文在設(shè)備中的處理時(shí)間、無(wú)格式的不透明數(shù)據(jù)等。報(bào)文每經(jīng)過(guò)一個(gè)IOAM域的節(jié)點(diǎn)時(shí)，節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)IOAM-Trace-Type收集相應(yīng)類(lèi)型的數(shù)據(jù)，并一次添加在IOAM指令后面。

EAM提供了Postcard模式的隨路網(wǎng)絡(luò)測(cè)量。EAM指令有32位。其中FlowMonID有20位，用于標(biāo)識(shí)監(jiān)控流，該字段由監(jiān)量域的入節(jié)點(diǎn)寫(xiě)入。

圖5：IOAM EAM Header

IOAM通過(guò)新增IOAMDEX(Directly EXport)選項(xiàng)實(shí)現(xiàn)PBT-I(Postcard-Based Telemetry with Instruction Header)。該模式下指令頭長(zhǎng)度128位，與IPv6地址長(zhǎng)度相同，能夠承載于IPv6的擴(kuò)展報(bào)文頭中。

借助于SRv6技術(shù)在數(shù)據(jù)平面的可編程能力。IFIT的指令可以封裝在IPv6的HBH中，或者封裝在IPv6 的SRH擴(kuò)展頭中。前者的IFIT指令會(huì)被所有IPv6轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)處理。后者只會(huì)由指定的Endpoint節(jié)點(diǎn)處理。

圖6：管理字段的兩種封裝方式

管控系統(tǒng)需要具備多層網(wǎng)絡(luò)資源的規(guī)劃和優(yōu)化功能，實(shí)現(xiàn)多層網(wǎng)絡(luò)資源的最優(yōu)配置，實(shí)現(xiàn)多層路由策略協(xié)同。

SRv6在5G云資源方面的應(yīng)用

云技術(shù)的發(fā)展，使得業(yè)務(wù)處理所在位置更加靈活。云業(yè)務(wù)打破了物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的邊界，業(yè)務(wù)與承載融合在一起。

5G邊緣云通過(guò)將DCN與WAN網(wǎng)絡(luò)融合，形成Spine-Leaf的Fabric架構(gòu)。Leaf是Fabric網(wǎng)絡(luò)功能接入節(jié)點(diǎn)，通常為WAN網(wǎng)絡(luò)中的PE設(shè)備。Spine主要做高速流量轉(zhuǎn)發(fā)，通常為WAN網(wǎng)絡(luò)中的P設(shè)備。通過(guò)高速接口連接Leaf節(jié)點(diǎn)，通過(guò)分級(jí)互聯(lián)覆蓋更大的網(wǎng)絡(luò)。

圖7：5G 云網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

邊緣云拉通了DCN及WAN，傳輸承載協(xié)議也需要拉通，SRv6是解決DCN與WAN網(wǎng)絡(luò)拉通的有效方法。通過(guò)SRv6+E虛擬專(zhuān)用網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)IPv4/v6雙棧業(yè)務(wù)能力，同時(shí)為5G、企業(yè)和MEC提供業(yè)務(wù)能力支撐。通過(guò)端到端的SRv6 BE/TE，進(jìn)行整體路徑調(diào)優(yōu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)隔離。SRv6消除了背靠背的DC-GW和PE間的跨域虛擬專(zhuān)用網(wǎng) OptionA的業(yè)務(wù)配置點(diǎn)，提供端到端的OAM能力。同時(shí)，SRv6為簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)層級(jí)提供了可能，DC之間不再需要獨(dú)立設(shè)置PE、DC-GW、Leaf等多層節(jié)點(diǎn)，這些功能性設(shè)備可以歸并在一起，由一層設(shè)備復(fù)用完成，減少了建網(wǎng)成本。

此外，在SRv6轉(zhuǎn)發(fā)效率方面，中國(guó)移動(dòng)提出了“G-SRv6頭壓縮優(yōu)化方案”，通過(guò)去除SRv6 SID中的冗余前綴實(shí)現(xiàn)壓縮，有效解決了原生SRv6報(bào)文頭開(kāi)銷(xiāo)過(guò)大、轉(zhuǎn)發(fā)效率低和報(bào)文頭處理硬件要求高等問(wèn)題，掃除了SRv6規(guī)模部署的最大障礙。

小結(jié)

隨著5G更廣泛地應(yīng)用于更多的場(chǎng)景，SRv6也將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用?；赟Rv6實(shí)現(xiàn)的L3網(wǎng)絡(luò)切片、隨路業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)、云網(wǎng)融合，也將成為5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要基石。