
今天,我们来谈谈FlexE。
进入5G时代,我们在了解传输网络的时候,经常会看到前缀“Flex”。例如,FlexE、FlexO、FlexHaul、Flex Grid、FlexXXX…….
感觉自己没有“Flex”,也不好意思自称新技术。
那么,Flex到底是什么意思呢?
是的,Flex是英文Flexible的缩写,意思是“灵活、多变、有弹性”。
FlexE的e是什么?
e就是我们所熟悉的“以太网”。
学计算机网络,第一课就要介绍以太网。什么CSMA/CD(载波侦听多路访问和冲突检测),总线拓扑,100BASE-T,你还记得吗?
最早的以太网诞生于20世纪70年代。
一位名叫鲍勃麦卡夫的哈佛博士,受他在夏威夷大学Aloha项目(世界上最早的无线电计算机通信网络)研究的启发,与另一位同事大卫博格斯在施乐公司的帕洛阿尔托研究中心设计并实现了世界上第一个以太网。
后来在1982年,施乐与DEC、Intel组成了DIX联盟,共同发布了以太网版本2(EV2)的规范,并投入商用市场,得到了广泛应用。
这个EV2是IEEE认可的10BASE5。10代表速度10Mbps,BASE代表基带调制,5代表传输距离500米。
以太网诞生后,发展迅速,逐渐从最初的总线以太网(也称经典以太网)发展到交换式以太网。
以太网的速率,从最初的1Mbps、10Mbps、100Mbps,逐渐衍生出1Gbps、10Gbps、100 Gbps.
以太网的传输介质也经历了从早期的同轴电缆到双绞线(80年代后期出现),再到光纤(90年代中后期出现)。
在OSI七层模型中,以太网是数据链路层和物理层的技术。在TCP/IP模型中,它是网络接口层。
进入2010年代后,人们开始发现光传输设备的发展跟不上需求。
一方面,光通信场景很多,UNI(用户网络接口)可能有很多情况,但是底层光传输链路的接口和模块是固定的,很难应对这些变化。比如光传输设备只有三个40G通道,而我们的服务是100G。
另一方面,高速光模块价格太高,一时半会儿降不下来。该行业需要找到成本更低的解决方案。比如一个400G光模块的价格比四个100G光模块的价格之和还要高。那么,绑定多个低费率有可能实现高费率吗?
于是,人们开始思考以太网接口的速度和光传输的速度是否可以不匹配。这就是我们常说的“脱钩”。
为了实现这个愿望,2016年,OIF(光互联论坛)推出了FlexE。
FlexE的作用有点像“超级变速齿轮”。
它在传统以太网架构的基础上,引入了全新的FlexE Shim层来解耦MAC(媒体访问控制子层,属于数据链路层)和PHY(物理层)。
上下两层的数据流量不再强制绑定。
FlexE客户端
网络对应的各种用户接口(UNI)与现有IP/ETH网络中的传统业务接口一致。可以根据带宽需求灵活配置,比如10G、40G、100G、200G、n*25G。
FlexE集团
本质上是IEEE 802.3标准定义的各种以太网物理层(PHY)。
柔性垫片
柔性垫片是整个柔性的核心。
它将FlexE组中的每个100GE PHY分成20个时隙(time slots)数据承载信道,每个PHY对应的这组时隙称为子日历,其中每个时隙对应的带宽为5Gbps。
FlexE客户端原始数据流中的以太网帧由块原子数据块(64/66B编码数据块)分段,这些原子数据块可以通过FlexE Shim分布在FlexE组的多个PHYS和时隙中。
由于FlexE集团的100GE PHY中每个时隙的带宽为5Gbps,因此FlexE Client理论上可以根据5Gbps的速率粒度设置任意数量的组合,支持更加灵活的多速率承载。
(注意,在最初的FlexE版本中,每个插槽的带宽是5Gbps。后来的FlexE版本推出了其他尺寸。)
简单来说,FlexE的功能有三个:捆绑、子速率和通道化。
黏结
Bundle,也就是许多小水管,绑起来就是一个大数据流。
多通道PHY协同工作,支持更高的速度。
例如,4路100GE PHY可实现400G MAC速率。
子费率:
子速率是用于小数据流的一个或多个大水管。
单个低速率MAC数据流共享一个或多个PHYS,降速是通过专门定义的差错控制块实现的。
例如,100G PHY上仅承载75G MAC数据流。
通道化(Channelization):
通道化是一个或多个大水管,供几个小数据流(或大数据流)使用。
多个低速率MAC数据流共享一个或多个PHY。
例如,在100G PHY上承载10G、40G和50G的三个MAC数据流。或者,承载125G的MAC数据流复用在两个100G的PHY上。
总之,FlexE在不同的基础设施条件下支持不同的服务带宽。这就是所谓的“弹性”。
基于FlexE的信道化功能,运营商可以在现有线路上建立端到端的管道。这些管道的服务级别可能不同。
大家应该都想到了网络切片。是的,Flex也可以满足网络切片的需求。
FlexE在现有技术标准和设备的基础上做了一些“小改动”,实现了灵活的速率、更大的带宽和通道隔离。可以说是既经济又好用。这种技术自然受到大家的欢迎。目前,OIF已经将该标准发展到2.1版本。
现在,FlexE被公认为5G承载网的关键技术之一,是第三代以太网技术的核心。
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