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5G承載網(wǎng)里的FlexE,到底是什么?

2021-07-30
來源:物聯(lián)網(wǎng)智庫
關鍵詞: FlexE 5G 以太網(wǎng)

  進入5G時代,我們學習傳輸網(wǎng)知識,經(jīng)常會看到“Flex”這個前綴。比如說,FlexE、FlexO、FlexHaul、Flex Grid、FlexXXX……
  那么,F(xiàn)lex到底是什么意思?
  沒錯,F(xiàn)lex是英語Flexible的縮寫,意思就是“靈活的,可變動的,柔韌的”。
  那FlexE的E,又是什么呢?
  E,就是我們耳熟能詳?shù)摹?a class="innerlink" href="http://ihrv.cn/tags/以太網(wǎng)" target="_blank">以太網(wǎng)(Ethernet)”。
  大家學計算機網(wǎng)絡,第一課應該就會介紹以太網(wǎng)。什么CSMA/CD(載波監(jiān)聽多路訪問及沖突檢測)、總線型拓撲、100BASE-T,不知道大家還有沒有印象?
  最早的以太網(wǎng),誕生于上世紀70年代。
  一個名叫Bob Metcalfe的哈佛博士,利用自己在夏威夷大學Aloha項目(世界上最早的無線電計算機通信網(wǎng))學習時受到的啟發(fā),在施樂公司(Xerox)帕洛阿爾托研究中心,和另一名同事David Boggs,共同設計并實現(xiàn)了世界上第一個以太網(wǎng)。
  Bob Metcalfe,以太網(wǎng)之父
  后來,1982年,Xerox與DEC及Intel組成DIX聯(lián)盟,共同發(fā)表了Ethernet Version 2(EV2)的規(guī)格,并將它投入商用市場,且被普遍使用。
  沒錯,就是那個賣打印機的施樂
  這個EV2,就是受IEEE承認的10BASE5。10代表速度是10Mbps,BASE代表傳輸信號調制方式為基帶調制,5代表傳輸距離500米。
  以太網(wǎng)誕生之后,得到了快速的發(fā)展,逐漸從最開始的總線式以太網(wǎng)(也叫經(jīng)典以太網(wǎng)),演變?yōu)榻粨Q式以太網(wǎng)。
  以太網(wǎng)的速率,從最開始的1Mbps,10Mbps,100Mbps,慢慢衍生出了1Gbps,10Gbps,100Gbps……
  以太網(wǎng)的傳輸介質,也從早期的同軸電纜,變成了雙絞線(80年代末出現(xiàn)),再到后面的光纖(90年代中后期出現(xiàn))。
  在OSI七層模型里面,以太網(wǎng)是數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的技術。在TCP/IP模型中,是網(wǎng)絡接口層。
  回過頭來,我們再看看光。
  進入2010年代之后,人們開始發(fā)現(xiàn),光傳輸設備的發(fā)展,漸漸無法跟上需求。
  一方面,光通信場景較多,UNI(用戶網(wǎng)絡接口)可能出現(xiàn)多種情況,而底層光傳輸鏈路接口和模塊是固定的,難以應對這些變化。例如,光傳輸設備只有三個40G通道,而我們的業(yè)務是100G的。
  另一方面,高速率光模塊的價格太高,一時半會降不下來。行業(yè)需要尋找更低成本的解決方案,例如,1個400G光模塊的價格,比4個100G加起來還高。那么,是不是可以通過綁定多個低速率的方式,實現(xiàn)高速率?
  于是,人們開始思考,Ethernet接口的速率,和光傳輸?shù)哪芰λ俾?,能不能解除匹配關系。這個,就是我們常說的“解耦”。
  為了實現(xiàn)這個愿望,2016年,OIF(光互聯(lián)論壇)推出了FlexE。
  FlexE的作用,有點像一個“超級變速齒輪”。
  它在傳統(tǒng)以太網(wǎng)架構的基礎上,引入了全新的FlexE Shim層,實現(xiàn)MAC(介質訪問控制子層,屬于數(shù)據(jù)鏈路層)和PHY(物理層)的解耦。
  上層和下層的數(shù)據(jù)流速率,不再強制綁定。
  FlexE Client
  對應于網(wǎng)絡的各種用戶接口(UNI),與現(xiàn)有IP/ETH網(wǎng)絡中的傳統(tǒng)業(yè)務接口一致??筛鶕?jù)帶寬需求靈活配置,例如10G、40G、100G、200G、n*25G。
  FlexE Group
  本質上就是IEEE 802.3標準定義的各種以太網(wǎng)物理層(PHY)。
  FlexE Shim
  FlexE Shim是整個FlexE的核心。
  它把FlexE Group中的每個100GE PHY劃分為20個Slot(時隙)的數(shù)據(jù)承載通道,每個PHY所對應的這一組Slot被稱為一個Sub-calendar,其中每個Slot所對應的帶寬為5Gbps。
  FlexE幀結構(來源:《靈活以太網(wǎng)技術白皮書》)
  FlexE Client原始數(shù)據(jù)流中的以太網(wǎng)幀,以Block原子數(shù)據(jù)塊(為64/66B編碼的數(shù)據(jù)塊)為單位進行切分,這些原子數(shù)據(jù)塊可以通過FlexE Shim實現(xiàn)在FlexE Group中的多個PHY與時隙之間的分發(fā)。
  由于FlexE Group的100GE PHY中每個Slot帶寬為5Gbps粒度,F(xiàn)lexE Client理論上也可以按照5Gbps速率顆粒度進行任意數(shù)量的組合設置,支持更加靈活的多速率承載。
 ?。ㄗ⒁?,最開始的FlexE版本,每個slot帶寬是5Gbps。后來的FlexE版本,又推出了其它大小。)
  FlexE的功能,簡單來說,就是三個:捆綁、子速率、通道化。
  捆綁(Bonding)
  捆綁,就是多根小水管,綁起來,給一個大數(shù)據(jù)流用。
  多路PHY一起工作,支持更高速率。
  例如,4路100GE PHY實現(xiàn)400G MAC速率。
  子速率(Sub-Rate):
  子速率,就是一根或多根大水管,給一個小數(shù)據(jù)流用。
  單一低速率MAC數(shù)據(jù)流共享一路或者多路PHY,并通過特殊定義的Error Control Block實現(xiàn)降速工作。
  例如,在100G PHY上僅僅承載75G MAC數(shù)據(jù)流。
  通道化(Channelization):
  通道化,是一根或多根大水管,給若干小數(shù)據(jù)流(或大數(shù)據(jù)流)用。
  多路低速率MAC數(shù)據(jù)流共享一路或者多路PHY。
  例如,在100G PHY上承載10G、40G、50G的三路MAC數(shù)據(jù)流?;蛘撸趦陕?00G PHY上復用承載125G的MAC數(shù)據(jù)流。




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