《電子技術(shù)應(yīng)用》
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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(guān)鍵詞: FlexE 5G 以太網(wǎng)

  進(jìn)入5G時代,我們學(xué)習(xí)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://wldgj.com/tags/以太網(wǎng)" target="_blank">以太網(wǎng)(Ethernet)”,。
  大家學(xué)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò),第一課應(yīng)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?fù)洹?00BASE-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(jì)70年代。
  一個名叫Bob Metcalfe的哈佛博士,,利用自己在夏威夷大學(xué)Aloha項目(世界上最早的無線電計算機(jī)通信網(wǎng))學(xué)習(xí)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(shè)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(jī)的施樂
  這個EV2,,就是受IEEE承認(rèn)的10BASE5。10代表速度是10Mbps,,BASE代表傳輸信號調(diào)制方式為基帶調(diào)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(zhì),,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(shù)。在TCP/IP模型中,,是網(wǎng)絡(luò)接口層,。
  回過頭來,我們再看看光,。
  進(jìn)入2010年代之后,,人們開始發(fā)現(xiàn),光傳輸設(shè)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(luò)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(yīng)對這些變化,。例如,,光傳輸設(shè)備只有三個40G通道,而我們的業(yè)務(wù)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(guān)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(gòu)的基礎(chǔ)上,引入了全新的FlexE Shim層,,實現(xiàn)MAC(介質(zhì)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(yīng)于網(wǎng)絡(luò)的各種用戶接口(UNI),與現(xiàn)有IP/ETH網(wǎng)絡(luò)中的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)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(zhì)上就是IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)的這一組Slot被稱為一個Sub-calendar,其中每個Slot所對應(yīng)的帶寬為5Gbps,。
  FlexE幀結(jié)構(gòu)(來源:《靈活以太網(wǎng)技術(shù)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(jìn)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(jìn)行任意數(shù)量的組合設(shè)置,支持更加靈活的多速率承載,。
 ?。ㄗ⒁猓铋_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(fù)用承載125G的MAC數(shù)據(jù)流,。




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