5G業(yè)務的發(fā)展對于網(wǎng)絡連接提出了更高的要求，例如更強的SLA、確定性時延等。在5G的應用場景中，各種垂直行業(yè)的業(yè)務特征各具差異。對于廣連接場景，如智能家居、環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)、智能抄表等業(yè)務，需要網(wǎng)絡支持海量設備連接和大量的小報文頻發(fā)業(yè)務;對于視頻監(jiān)控和在線醫(yī)療等業(yè)務，需要網(wǎng)絡支持大帶寬低延遲業(yè)務;對于車聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)和工業(yè)控制等業(yè)務，要求網(wǎng)絡支持毫秒級時延和不低于6個9的可靠性。應用于各種行業(yè)的5G技術要具備更強的靈活性、可擴展性。

5G業(yè)務需求可劃分為3大類：

• eMBB(Enhanced Mobile Broadband，增強型移動寬帶)聚焦對寬帶有高要求的業(yè)務，如高清視頻、虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實;
• uRLLC(Ultra-Reliable Low-Latency Communication，超高可靠低時延通信)聚焦對時延和可靠性極其敏感的業(yè)務，如自動駕駛、工業(yè)控制、遠程醫(yī)療、無人機控制;
• mMTC(Massive Machine Type Communication，大規(guī)模機器通信)聚焦覆蓋具有高連接密度的場景，如智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)。

圖1：5G業(yè)務需求

這三類業(yè)務場景，對5G網(wǎng)絡提出了不同的網(wǎng)絡特性和性能要求。以承載網(wǎng)為例，5G承載網(wǎng)組網(wǎng)功能要求實現(xiàn)6個方面的需求，包括：多層級承載網(wǎng)絡、靈活化連接調度、層次化網(wǎng)絡切片、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)絡中，滿足不同業(yè)務差異化需求，必須借助網(wǎng)絡切片技術來實現(xiàn)。網(wǎng)絡切片通過在一張物理網(wǎng)絡上切分出多張包含特定網(wǎng)絡功能、網(wǎng)絡拓撲和網(wǎng)絡資源的虛擬網(wǎng)絡，來滿足不同業(yè)務需求。

SRv6是5G技術體系的重要組成部分?？傮w上來說，SRv6在5G場景中的網(wǎng)絡切片、業(yè)務管理、云資源管理等三大方面有創(chuàng)新應用。

SRv6在網(wǎng)絡切片中的應用

5G網(wǎng)絡切片涉及終端、無線、承載和核心網(wǎng)，需要實現(xiàn)端到端協(xié)同管控。通過轉發(fā)平面的資源切片和管理控制平面的切片管控，為三大類業(yè)務提供差異化的SLA保障。

切片需要具備如下特征：

• 滿足不同業(yè)務需求：按需提供差異化的服務。
• 安全性：有效隔離租戶之間的數(shù)據(jù)/信息。
• 可靠性：任意租戶的網(wǎng)絡異常不會影響同一物理網(wǎng)絡中的其他租戶。

網(wǎng)絡切片是網(wǎng)絡功能虛擬化應用于5G階段的具體表現(xiàn)。一個網(wǎng)絡切片構成一個端到端的邏輯網(wǎng)絡，按切片需求方的需求靈活地提供一種或多種網(wǎng)絡服務。網(wǎng)絡切片架構主要包括切片管理和切片選擇兩項功能。切片管理功能將運營、平臺、網(wǎng)管有機結合，為不同切片需求方提供安全隔離、高度可控地專用邏輯網(wǎng)絡。切片選擇功能實現(xiàn)用戶終端與網(wǎng)絡切片間的接入映射。切片選擇功能綜合業(yè)務簽約和功能特性等多種因素，為用戶終端提供合適的切片接入選擇。

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

圖2：SPN協(xié)議棧

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

SRv6 Policy利用SR機制，在頭節(jié)點封裝有序的指令列表指導報文穿越網(wǎng)絡。SRv6 通過Color標識SRv6 Policy ID，該參數(shù)與業(yè)務屬性相關聯(lián)，比如低延時、高帶寬等業(yè)務屬性，可以把該參數(shù)理解為業(yè)務需求的模板ID。Color標識目前沒有統(tǒng)一的編碼規(guī)則，該值由管理者分配。比如端到端時延小于5ms的策略可分配Color標識值為50。通過該參數(shù)，SRv6 Policy可以直接響應業(yè)務需求，從而省略了從業(yè)務需求到網(wǎng)絡語言再到網(wǎng)絡對象的過程。

SRv6通過HBH(Hop-by-Hop Options Header，逐跳選項擴展報文頭)擴展頭中的Slice ID信息關聯(lián)到指定的網(wǎng)絡切片。當切片數(shù)據(jù)到達SRv6路由源點時，根據(jù)虛擬專用網(wǎng)實例路由表關聯(lián)SRv6 TE Policy，然后在報文中插入SRH信息，封裝SRv6 TE Policy的SID List 然后封裝HBH擴展頭，最后封裝基本IPv6報文頭。切片數(shù)據(jù)被封裝成標準IPv6報文后被轉發(fā)。轉發(fā)時通過Slice ID信息關聯(lián)到指定的網(wǎng)絡切片接口。

圖3：SRv6切片封裝

一個SRv6 Policy可能關聯(lián)多個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)點算路、手工規(guī)劃路徑，以及FlexAlgo算路等。多Candidate Path的設計對業(yè)務屏蔽算路細節(jié)。不同的算路方式形成的路徑，以Candidate Path形式封裝在SRv6 Plolicy內部。

目前SRv6 SID列表采用16byte長度的 IP地址標識，轉發(fā)效率較低。SRv6對轉發(fā)芯片要求較高，目前只有少量芯片可以做到10+層標簽封裝。另外，電信級承載網(wǎng)絡中，仍然存在不支持SRv6的設備，MPLS和SRv6將在一定時間內共存，需要通過MPLS和SRv6拼接方案、雙平面方案以及overlay方案等實現(xiàn)不同技術之間的共存。

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

SRv6對5G業(yè)務管理的支持

5G網(wǎng)絡的多業(yè)務承載對網(wǎng)絡管理提出了更高的要求。需要有更有效的故障定位手段，提升運維效率。傳統(tǒng)的性能監(jiān)測OAM粒度較粗，多采用構造監(jiān)測報文方式間接探測網(wǎng)絡質量。這種方式只能對端口/隧道/偽線進行監(jiān)測，且信息采集周期為分鐘級，無法捕獲突發(fā)異常。此外，傳統(tǒng)監(jiān)測方法無法自動逐跳監(jiān)測，不能快速定界故障。傳統(tǒng)性能監(jiān)測不能滿足5G業(yè)務管理需要，5G場景下需要提供基于業(yè)務流級的性能監(jiān)測方法。5G監(jiān)測方法需要具備實時、高精度的性能檢測機制。同時，對于時延敏感類業(yè)務，性能監(jiān)測還需要提供全網(wǎng)端到端的時延情況，能夠監(jiān)控到時延異常，并能針對異常路徑及時調整選路。

基于SRv6的隨路網(wǎng)絡測量instu-OAM已經(jīng)成為IETF工作組草案。SRv6隨流instu-OAM能夠提供毫秒級網(wǎng)絡節(jié)點業(yè)務感知的能力，能夠適應網(wǎng)絡智能路由發(fā)展，確保電信級業(yè)務可靠性。

基于IFIT(In-situ Flow Information Telemetry)框架實現(xiàn)的隨路網(wǎng)絡測量，不引入額外的測量報文，能夠實時監(jiān)測用戶流時延和丟包，能夠快速發(fā)現(xiàn)故障點，支持多種隨路網(wǎng)絡測量技術的數(shù)據(jù)平面封裝，可大規(guī)模部署在IP網(wǎng)絡中。隨路網(wǎng)絡測量不會主動發(fā)送探測報文，通過在用戶報文中攜帶OAM指令實現(xiàn)對網(wǎng)絡性能的測量。隨路網(wǎng)絡測量方式測量的是真實的用戶流量，能夠實現(xiàn)細化到報文的監(jiān)控，可搜集到報文在網(wǎng)絡中的轉發(fā)路徑以及每跳設備的命中規(guī)則。

IOAM支持Passport和Postcard兩種模式。IOAM定義的Trace Option(跟蹤模式)實現(xiàn)了Passport模式的隨路。Trace Option(跟蹤模式)包括64個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。這些數(shù)據(jù)包括節(jié)點標識、接收報文接口標識、發(fā)送報文接口標識、報文在設備中的處理時間、無格式的不透明數(shù)據(jù)等。報文每經(jīng)過一個IOAM域的節(jié)點時，節(jié)點會根據(jù)IOAM-Trace-Type收集相應類型的數(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)絡測量。EAM指令有32位。其中FlowMonID有20位，用于標識監(jiān)控流，該字段由監(jiān)量域的入節(jié)點寫入。

圖5：IOAM EAM Header

IOAM通過新增IOAMDEX(Directly EXport)選項實現(xiàn)PBT-I(Postcard-Based Telemetry with Instruction Header)。該模式下指令頭長度128位，與IPv6地址長度相同，能夠承載于IPv6的擴展報文頭中。

借助于SRv6技術在數(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擴展頭中。前者的IFIT指令會被所有IPv6轉發(fā)節(jié)點處理。后者只會由指定的Endpoint節(jié)點處理。

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)絡資源的規(guī)劃和優(yōu)化功能，實現(xiàn)多層網(wǎng)絡資源的最優(yōu)配置，實現(xiàn)多層路由策略協(xié)同。

SRv6在5G云資源方面的應用

云技術的發(fā)展，使得業(yè)務處理所在位置更加靈活。云業(yè)務打破了物理網(wǎng)絡設備和虛擬網(wǎng)絡設備的邊界，業(yè)務與承載融合在一起。

5G邊緣云通過將DCN與WAN網(wǎng)絡融合，形成Spine-Leaf的Fabric架構。Leaf是Fabric網(wǎng)絡功能接入節(jié)點，通常為WAN網(wǎng)絡中的PE設備。Spine主要做高速流量轉發(fā)，通常為WAN網(wǎng)絡中的P設備。通過高速接口連接Leaf節(jié)點，通過分級互聯(lián)覆蓋更大的網(wǎng)絡。

圖7：5G 云網(wǎng)絡架構

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)絡拉通的有效方法。通過SRv6+E虛擬專用網(wǎng)技術實現(xiàn)IPv4/v6雙棧業(yè)務能力，同時為5G、企業(yè)和MEC提供業(yè)務能力支撐。通過端到端的SRv6 BE/TE，進行整體路徑調優(yōu)，同時實現(xiàn)業(yè)務隔離。SRv6消除了背靠背的DC-GW和PE間的跨域虛擬專用網(wǎng) OptionA的業(yè)務配置點，提供端到端的OAM能力。同時，SRv6為簡化網(wǎng)絡層級提供了可能，DC之間不再需要獨立設置PE、DC-GW、Leaf等多層節(jié)點，這些功能性設備可以歸并在一起，由一層設備復用完成，減少了建網(wǎng)成本。

此外，在SRv6轉發(fā)效率方面，中國移動提出了“G-SRv6頭壓縮優(yōu)化方案”，通過去除SRv6 SID中的冗余前綴實現(xiàn)壓縮，有效解決了原生SRv6報文頭開銷過大、轉發(fā)效率低和報文頭處理硬件要求高等問題，掃除了SRv6規(guī)模部署的最大障礙。

小結

隨著5G更廣泛地應用于更多的場景，SRv6也將發(fā)揮越來越重要的作用?；赟Rv6實現(xiàn)的L3網(wǎng)絡切片、隨路業(yè)務監(jiān)測、云網(wǎng)融合，也將成為5G網(wǎng)絡建設的重要基石。