5G业务的发展对于网络连接提出了更高的要求，例如更强的SLA、确定性时延等。在5G的应用场景中，各种垂直行业的业务特征各具差异。对于广连接场景，如智能家居、环境监测、智能农业、智能抄表等业务，需要网络支持海量设备连接和大量的小报文频发业务；对于视频监控和在线医疗等业务，需要网络支持大带宽低延迟业务；对于车联网、智能电网和工业控制等业务，要求网络支持毫秒级时延和不低于6个9的可靠性。应用于各种行业的5G技术要具备更强的灵活性、可扩展性。
5G业务需求可划分为3大类：
eMBB（Enhanced Mobile Broadband，增强型移动宽带）聚焦对宽带有高要求的业务，如高清视频、虚拟现实/增强现实；
uRLLC（Ultra-Reliable Low-Latency Communication，超高可靠低时延通信）聚焦对时延和可靠性极其敏感的业务，如自动驾驶、工业控制、远程医疗、无人机控制；
mMTC（Massive Machine Type Communication，大规模机器通信）聚焦覆盖具有高连接密度的场景，如智慧城市、智慧农业。
图1：5G业务需求
这三类业务场景，对5G网络提出了不同的网络特性和性能要求。以承载网为例，5G承载网组网功能要求实现6个方面的需求，包括：多层级承载网络、灵活化连接调度、层次化网络切片、智能化协同管控、4G/5G混合承载以及低成本高速网。为了在一张物理网络中，满足不同业务差异化需求，必须借助网络切片技术来实现。网络切片通过在一张物理网络上切分出多张包含特定网络功能、网络拓扑和网络资源的虚拟网络，来满足不同业务需求。
SRv6是5G技术体系的重要组成部分。总体上来说，SRv6在5G场景中的网络切片、业务管理、云资源管理等三大方面有创新应用。
SRv6在网络切片中的应用
5G网络切片涉及终端、无线、承载和核心网，需要实现端到端协同管控。通过转发平面的资源切片和管理控制平面的切片管控，为三大类业务提供差异化的SLA保障。
切片需要具备如下特征：
1、满足不同业务需求：按需提供差异化的服务。
2、安全性：有效隔离租户之间的数据/信息。
3、可靠性：任意租户的网络异常不会影响同一物理网络中的其他租户。
网络切片是网络功能虚拟化应用于5G阶段的具体表现。一个网络切片构成一个端到端的逻辑网络，按切片需求方的需求灵活地提供一种或多种网络服务。网络切片架构主要包括切片管理和切片选择两项功能。切片管理功能将运营、平台、网管有机结合，为不同切片需求方提供安全隔离、高度可控地专用逻辑网络。切片选择功能实现用户终端与网络切片间的接入映射。切片选择功能综合业务签约和功能特性等多种因素，为用户终端提供合适的切片接入选择。
以承载网技术SPN为例，SPN网络切片分层架构包括切片分组层（SPL）、切片通道层（SCL）和切片传送层（STL）三个层面。
图2：SPN协议栈
SPN通过切片分组层来承载CBR业务、L2VPN和L3VPN等业务。切片分组层基于SDN集中管控，提供面向连接和面向无连接的通信承载能力。SRv6是切片分组层的重要实现技术。
SRv6 Policy利用SR机制，在头节点封装有序的指令列表指导报文穿越网络。SRv6 通过Color标识SRv6 Policy ID，该参数与业务属性相关联，比如低延时、高带宽等业务属性，可以把该参数理解为业务需求的模板ID。Color标识目前没有统一的编码规则，该值由管理者分配。比如端到端时延小于5ms的策略可分配Color标识值为50。通过该参数，SRv6 Policy可以直接响应业务需求，从而省略了从业务需求到网络语言再到网络对象的过程。
SRv6通过HBH（Hop-by-Hop Options Header，逐跳选项扩展报文头）扩展头中的Slice ID信息关联到指定的网络切片。当切片数据到达SRv6路由源点时，根据VPN实例路由表关联SRv6 TE Policy，然后在报文中插入SRH信息，封装SRv6 TE Policy的SID List 然后封装HBH扩展头，最后封装基本IPv6报文头。切片数据被封装成标准IPv6报文后被转发。转发时通过Slice ID信息关联到指定的网络切片接口。
图3：SRv6切片封装
一个SRv6 Policy可能关联多个Candidate Path，支持主备冗余路径、逃生路径。SRv6 Policy支持多种算路方式，包括PCE集中算路、头节点算路、手工规划路径，以及FlexAlgo算路等。多Candidate Path的设计对业务屏蔽算路细节。不同的算路方式形成的路径，以Candidate Path形式封装在SRv6 Plolicy内部。
目前SRv6 SID列表采用16byte长度的 IP地址标识，转发效率较低。SRv6对转发芯片要求较高，目前只有少量芯片可以做到10 层标签封装。另外，电信级承载网络中，仍然存在不支持SRv6的设备，MPLS和SRv6将在一定时间内共存，需要通过MPLS和SRv6拼接方案、双平面方案以及overlay方案等实现不同技术之间的共存。
2020年中兴通讯支撑中国电信实现了全球最大SRv6商用网络，并实现2B/2C切片部署，引入了MPLS与SRv6拼接与双平面技术，实现IP RAN1.0、STN融合商用部署。
SRv6对5G业务管理的支持
5G网络的多业务承载对网络管理提出了更高的要求。需要有更有效的故障定位手段，提升运维效率。传统的性能监测OAM粒度较粗，多采用构造监测报文方式间接探测网络质量。这种方式只能对端口/隧道/伪线进行监测，且信息采集周期为分钟级，无法捕获突发异常。此外，传统监测方法无法自动逐跳监测，不能快速定界故障。传统性能监测不能满足5G业务管理需要，5G场景下需要提供基于业务流级的性能监测方法。5G监测方法需要具备实时、高精度的性能检测机制。同时，对于时延敏感类业务，性能监测还需要提供全网端到端的时延情况，能够监控到时延异常，并能针对异常路径及时调整选路。
基于SRv6的随路网络测量instu-OAM已经成为IETF工作组草案。SRv6随流instu-OAM能够提供毫秒级网络节点业务感知的能力，能够适应网络智能路由发展，确保电信级业务可靠性。
基于IFIT（In-situ Flow Information Telemetry）框架实现的随路网络测量，不引入额外的测量报文，能够实时监测用户流时延和丢包，能够快速发现故障点，支持多种随路网络测量技术的数据平面封装，可大规模部署在IP网络中。随路网络测量不会主动发送探测报文，通过在用户报文中携带OAM指令实现对网络性能的测量。随路网络测量方式测量的是真实的用户流量，能够实现细化到报文的监控，可搜集到报文在网络中的转发路径以及每跳设备的命中规则。
IOAM支持Passport和Postcard两种模式。IOAM定义的Trace Option（跟踪模式）实现了Passport模式的随路。Trace Option（跟踪模式）包括64个bit位。
图4：IOAM Trace Option header
其中IOAM-Trace-Type 24bit用于描述需要收集的数据，每一比特代表一种需要搜集的数据类型。不同厂商可以在指定的命名空间下定义支持的数据种类。这些数据包括节点标识、接收报文接口标识、发送报文接口标识、报文在设备中的处理时间、无格式的不透明数据等。报文每经过一个IOAM域的节点时，节点会根据IOAM-Trace-Type收集相应类型的数据，并一次添加在IOAM指令后面。
EAM提供了Postcard模式的随路网络测量。EAM指令有32位。其中FlowMonID有20位，用于标识监控流，该字段由监量域的入节点写入。
图5：IOAM EAM Header
IOAM通过新增IOAMDEX（Directly EXport）选项实现PBT-I（Postcard-Based Telemetry with Instruction Header）。该模式下指令头长度128位，与IPv6地址长度相同，能够承载于IPv6的扩展报文头中。
借助于SRv6技术在数据平面的可编程能力。IFIT的指令可以封装在IPv6的HBH中，或者封装在IPv6 的SRH扩展头中。前者的IFIT指令会被所有IPv6转发节点处理。后者只会由指定的Endpoint节点处理。
图6：管理字段的两种封装方式
管控系统需要具备多层网络资源的规划和优化功能，实现多层网络资源的最优配置，实现多层路由策略协同。
SRv6在5G云资源方面的应用
云技术的发展，使得业务处理所在位置更加灵活。云业务打破了物理网络设备和虚拟网络设备的边界，业务与承载融合在一起。
5G边缘云通过将DCN与WAN网络融合，形成Spine-Leaf的Fabric架构。Leaf是Fabric网络功能接入节点，通常为WAN网络中的PE设备。Spine主要做高速流量转发，通常为WAN网络中的P设备。通过高速接口连接Leaf节点，通过分级互联覆盖更大的网络。
图7：5G 云网络架构
边缘云拉通了DCN及WAN，传输承载协议也需要拉通，SRv6是解决DCN与WAN网络拉通的有效方法。通过SRv6 EVPN技术实现IPv4/v6双栈业务能力，同时为5G、企业和MEC提供业务能力支撑。通过端到端的SRv6 BE/TE，进行整体路径调优，同时实现业务隔离。SRv6消除了背靠背的DC-GW和PE间的跨域VPN OptionA的业务配置点，提供端到端的OAM能力。同时，SRv6为简化网络层级提供了可能，DC之间不再需要独立设置PE、DC-GW、Leaf等多层节点，这些功能性设备可以归并在一起，由一层设备复用完成，减少了建网成本。
此外，在SRv6转发效率方面，中国移动提出了“G-SRv6头压缩优化方案”，通过去除SRv6 SID中的冗余前缀实现压缩，有效解决了原生SRv6报文头开销过大、转发效率低和报文头处理硬件要求高等问题，扫除了SRv6规模部署的最大障碍。
小 结
随着5G更广泛地应用于更多的场景，SRv6也将发挥越来越重要的作用。基于SRv6实现的L3网络切片、随路业务监测、云网融合，也将成为5G网络建设的重要基石。
