6月15日,由“科创中国”未来网络专业科技服务团指导,江苏省未来网络创新研究院、南京未来网络产业创新有限公司联合主办,SDNLAB社区承办的2022确定性网络技术与应用创新峰会成功召开。中国电信股份有限公司研究院项目经理唐静发表了《云网融合下的确定性网络技术趋势探讨》主题演讲。
唐静介绍,工信部在十四五信息化与工业化深度融合发展规划,工业互联网创新发展行动计划、5G应用扬帆行动计划等多份文件中提出要加强对时间敏感网络、确定性网络技术的研究。
不同行业对于确定性的需求也日趋明显,ICT与OT的融合将使网络从“尽力而为”的服务向“确定性”服务演进,工业制造、车联网、智能电网、远程医疗等对网络低时延、可靠性和稳定性要求极高的垂直行业,明确提出需要确定性的传输需求。
确定性网络技术支撑中国电信云网融合发展战略
唐静表示,确定性网络技术支撑着中国电信云网融合发展战略。中国电信云网融合的愿景目标是通过实施虚拟化、云化和服务化,形成一体化的融合技术架构,最终实现简洁、敏捷、开放、融合、安全、智能的新型信息基础设施的资源供给。确定性技术也将助力云网融合发展战略,为构建新一代通信体系的底层云网基础设施底座提供新的机遇;立足于云网融合发展的三个阶段,确定性技术也将融合算力网络、边缘计算等技术,形成一体化的融合技术架构,赋能行业新业态。
中国电信确定性网络的研究思路是从创新性的确定性网络架构和关键技术入手,在适应云网融合发展,支持算力灵活调度,满足网络可靠的要求下,定义云网融合下的确定性网络指标体系,引领行业方向。
中国电信将确定性网络分为三个层次,分别为带宽确定性、路径确定性和抖动确定性。带宽确定性就是通过入口带宽的限速等方式提供物理层的硬件切片;路径确定性就是通过SRv6、MPLS等技术,以高效的方式来指定路径,为用户提供不同的路径选择;抖动确定性就是采用确定性的转发等新机制来保证所有的报文的传送时延都能被严格控制在一定的范围之内。
唐静表示,现有的尽力而为的转发总是会存在像排队等待、拥塞的情况。业务时延大多都在50ms-1s的量级,并且存在长尾时延。面向诸如工业互联网、远程医疗等时延比较敏感的业务,这种尽力而为的转发模式已经无法满足。确定性网络的关键技术涵盖了网络切片、时钟同步、资源预留、优先级队列调度、流量整形等等一系列协议和机制的集合,从整体保证网络带宽可控、路径/时延可控及抖动可控的确定性需求。
TSN——局域网确定性技术方案
TSN网络技术主要专注于二层以太网络中来提供确定性业务,遵循以太网的协议标准,具有良好的互联互通性,主要应用于工业内网等局域网。
TSN是一种面向工业智能化生产的新型网络技术,可以为工业生产环境提供一种支持高速率、大带宽又兼顾高实时控制信息传输的网络。目前各个标准组织也在积极推进TSN的相关标准工作。
唐静指出,TSN的实现机制较为复杂,因为它需要对全局流量进行一个逐流的控制,因此更适用于局域网内的确定性解决方案,如果扩展到广域网,可能会因为流量较大而不太实用。
DetNet——L3网络确定性技术方案
DetNet也是IETF提出的,专注于二层桥接和三层路由中提供有界时延、抖动、丢包率以及高可靠的传输能力。与TSN主要用于二层局域网不同,DetNet比较适用于较大范围内的广域网,
它的核心技术包括微秒级的周期控制、资源预留和边缘流量整形、周期映射关系学习和标签交换和门控队列调度。
国内CCSA、网络5.0等标准组织、产业联盟都在积极推进广域网确定性技术,比如确定性IP技术,可以实现IP层的确定性转发,提供对时延上界及抖动上界的保障,消除长尾效应的都用,实现业务的时延可控。
5G TSN——移动网确定性技术方案
5G TSN在3GPP的R16标准中开始引入,通过网络切片、时钟同步、周期确定性QoS 保持与转发缓存机制等技术手段,把5G系统作为TSN桥,进一步的降低转发调度时延,提供更精准的时延抖动控制,为确定性业务构建一个相对稳定可靠的移动网络。
5G网络可以进一步增强TSN网络的确定性传输能力,未来还需要依托于无线网、承载网与核心网相关技术的演进和发展,在网络中的每一跳实现确定性,从而实现各网络域,移动网络整体乃至业务端到端的确定性。
TSN DetNet——端到端确定性技术方案
TSN技术专注于在二层以太网络中提供确定性业务,主要应用在工业领域,而DetNet专注于在第二层桥接和第三层路由上实现确定传输路径,两者互联可以为端到端确定性提供一套完整的技术方案。
唐静指出,目前端到端确定性仍然有一些问题需要解决:
- DetNet目前基于IP(3层)的可靠性保障机制,缺乏基于IP(3层)的转发时延控制,因此需要去借助TSN可以提供时延保障。
- TSN由于需要逐流维护状态不适用大规模网络,在大规模网络构建端到端确定性时,可能需要和确定性IP等技术协同实现。
目前国内国际标准组织都已经发布了相关的系列标准。
中国电信基于确定性网络技术的试验试点工作
面向运营商网络的端到端确定性网络方案也是百花齐放,唐静表示,中国电信在该领域正在积极开展试验、试点工作,希望可以将网络融合确定性的服务能力,为客户提供全新的商业模式。
1)基于确定性网络技术积极开展试验验证。通过确定性IP SRv6 FlexE等网络新技术来实现针对特定路径的确定性传送保障,全面提升承载网确定性服务能力。
2)在工业互联网领域推进确定性网络试点工作。确定性网络技术可以为工业控制提供毫秒时延的远程控制通道,保证链路um级的抖动,满足工业控制高精度时延抖动要求,保障工业生产安全可靠运行。
3)针对确定性技术设计全新的商业服务模式。面对确定性网络技术带来的网络能力升级,将推动新技术的不断发展,为现有网络提供更高、更灵活的服务水平,比如超低延时、有界延时、低抖动、极高的可靠性等多方面能力。
目前运营商的产品定价主要从两个维度考虑,即带宽和丢包率,随着机器与机器间通信流量激增,为了在自动驾驶、远程手术、全息通信等新兴场景实现时延可控的端到端传输,产品需要跟进需求,考虑确定性的相关指标,比如时、延抖动等。
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