通信世界网消息（CWW）截至2020年末，中国移动5G商用网络已经基本覆盖全国地市级以上城市。切片分组网（SPN）作为中国移动5G回传技术在各地市全面应用，部署已超20万端，充分支持了5G业务的发展。SPN除了用于5G个人业务外，还广泛应用于传媒、电网、教育、医疗、交通以及工业园区等行业网络，SPN所具备的大带宽、超低时延、超高精度同步、灵活管控和网络切片等优势也因此有所凸显。同时，SPN在国际标准方面也获得多项突破性进展，例如ITU-T主导完成的SPN/MTN系列标准立项，将助力技术和产业链成熟发展。未来，SPN在垂直行业应用、专线、云网融合方面也将发挥更大的价值。
SPN融合L1到L3层，灵活切片特点突出
“硬切片、大带宽、低时延”是5G承载行业应用的关键。中国移动针对5G需求提出的SPN技术体系，支持L1到L3层处理。SPN的核心理念实现了TDM和分组的有机融合，提出全新MTN传输接口和交换机制，通过基于66B码块为单元的交换机制支持切片和低时延转发，提供了分组网络硬切片；在段路由SR技术的基础上提出一种新标签类型Path Segment，实现了面向连接的电信级大规模L3组网；光层通过灰光和彩光的结合，优化OADM组网适应不同场景；管控层通过SDN，实现管控合一的集中智能调度。
SPN与传统分组技术相比，在时延、同步、硬切片和硬隔离等方面都具有较强的优势。通过基于66B原子码块的TDM时隙交换，单节点时延可以从50～100微秒提升至接入层3微秒以内、核心汇聚10微秒以内。通过将段层复帧开销作为时间戳处理点，在保证时间戳精度的情况下，单节点时间同步精度可从30纳秒提升至5纳秒。
此外，SPN还引入了统一的时隙交换和分组交换机制，实现了TDM硬管道与分组软管道共存。SPN在切片通道层通过MTN通道提供以5Gbit/s为颗粒度的端到端硬切片通道，为了满足更小带宽业务硬隔离需求，在SCL中新增SPN细粒度切片层支持以10Mbit/s为颗粒度的精细硬切片能力，如图1所示。
在原有SCL段层内的大颗粒时隙中划分出更细粒度子时隙，且基于细粒度时隙提供端到端确定时延和硬隔离的综合承载L1通道服务。依靠按需动态OAM和保护倒换技术，小颗粒可以提供细粒度通道的端到端性能监测以及故障恢复。依靠创新的端到端的切片带宽无损调整技术，保障业务SLA在带宽调整升级过程中不变。在兼容SPN架构之外，SPN细粒度切片层借助其基于原生以太网内核的特性，也可以直接承载在以太网物理接口上（例如10GE接口），而不是依赖于服务层技术。
同时，SPN硬切片还契合5G垂直行业和高价值政企专线用户对确定性时延转发和电路级物理隔离的需求。SPN不仅支持N×10Mbit/s灵活切片，还可以通过提供更小带宽的硬切片，实现进一步匹配高等级业务需求，提升带宽承载效率。
图1 SPN技术架构
SPN在ITU-T建立系列标准体系
经过几年时间的推动，SPN在ITU-T形成了MTN系列标准立项（见图2），包括MTN接口（G.8312）、架构（G.8310）、设备（G.8321）、保护（G.8331）、管控（G.8350）、同步（G.mtn-sync）和演进（G.sup.mtn-migration）等7项标准，标志着SPN的核心技术MTN成为ITU-T的下一代传送网技术体系，SPN也首次实现了我国整体原始创新技术在ITU-T SG15的国际标准化。2020年9月，在ITU-T SG15全会上，SPN首批三大核心标准获得通过并发布。
目前，中国移动已联合中国信通院、华为、中兴、烽火、博通、VIAVI等国内外成员向ITU-T提交了数百篇SPN文稿，致力于推动SPN核心技术被国际标准采纳。据悉，MTN采用了SPN提出的L1层整体技术体系架构，即Path层支持基于66B码块的以太网MAC帧序列的TDM交换，构造端到端通道实现超低时延；采用OAM码块替换IDLE码块的机制，实现了切片OAM及Path层开销；段层最大限度重用FlexE的帧结构和开销机制，完成了以太网接口基于66B码块的时隙化，实现了硬切片隔离。其次，在MTN具体细节方案上，SPN的十余项关键技术也被采纳，包括单码块OAM、帧间隙插入、采用0x4B+0C作为OAM标识、Bit-oriented结合message-oriented编码等，实现了核心技术对国际标准的输入。
图2 SPN/MTN国际标准体系
SPN在5G全面部署应用
中国移动根据5G建设进程，以传送网能力适度超前于5G业务增长为总体目标，规划了面向5G的传送网发展路径，确定了SPN传送网建设方案。历经5年，SPN已从概念、方案到产品，从5G试商用部署，到现在全国所有地级及以上城市大规模商用。2019年，中国移动在北京、上海等11个城市部署了1.8万端设备，实现了5G业务的试商用部署。2020年，中国移动在全国所有地级及以上城市建设了超20万端SPN设备，实现全国大规模商用。2021年，SPN设备已完成新一期超过20万端的扩容和新建集中采购。为满足700MHz/2.6GHz/4.9GHz部署需求，未来中国移动将进一步扩大部署SPN。
SPN在行业网络的应用也取得了飞速进展，例如在电视直播专线，SPN实现了高清4K视频低时延传输，比传统分组模式时延降低23.6us；在电网应用中，充分满足了电网差动保护误码率小于1×10-6，时延小于12ms的需求。
目前，SPN产业已经完成了20余款核心、汇聚和接入全系列产品的研发和验证，国内厂家也率先实现了SPN全系列核心芯片自主研发，并在50G PAM4 BIDI等光模块方面实现突破。同时，国际主流设备、芯片、模块和仪表厂家也已完成SPN产品研发，形成了完整的产业链。
满足行业差异化需求的五种SPN切片服务类型
1、SPN转发面支持五种切片类型以满足不同业务对隔离性和性能的差异化需求
SPN支持基于MTN接口和MTN通道实现硬切片，基于VPN及Qos调度的方式实现软切片。软切片技术及硬切片技术可以进行组合，即一个专用或共享的硬隔离MTN接口或MTN通道上可配置一个专用VPN业务切片，或者由多个VPN业务切片共享，实现不同的软硬切片能力。基于软切片技术及硬切片技术的组合，SPN可提供5种切片类型。
（1）独享硬切片-独立VLAN ID
该切片类型适用于高安全性、硬隔离、带宽独享、低时延和低抖动的业务。针对此种业务报文，基站基于其业务切片ID为其配置一个独享的VLAN ID后转发给SPN，SPN针对该VLAN ID配置端到端独享的硬切片MTN通道，该通道上配置独享的L3 VPN业务，保证该业务为端到端TDM隔离。独享的端到端MTN硬切片通道提供了硬隔离、超低处理时延和带宽等各种性能保障。目前SPN已支持以10M为颗粒度的灵活带宽的配置，满足端到端TDM硬切片需求。
（2）共享集客硬切片+VPN隔离-独立VLAN ID
该切片类型适用于有较高带宽要求、与eMBB业务有硬隔离要求以及与其他集客业务有软隔离要求的业务。针对此种业务报文，基站基于其业务切片ID为其配置一个独享的VLAN ID后转发给SPN，SPN为其配置独享的L3 VPN及独享的SR隧道，该SR隧道与其他集客业务的SR隧道共享一个MTN接口，但与eMBB的SR隧道所属的MTN 接口隔离。该种切片类型因与eMBB业务硬隔离，因此不受eMBB业务流量影响。如果需要与其他集客业务基于L3 VPN实现软隔离，则需要通过CIR配置保障其带宽。
（3）共享集客硬切片-共用VLAN ID
该切片类型适用于对带宽有较高要求、与eMBB有硬隔离要求的业务。针对此种业务报文，基站基于其业务切片ID为其配置一个共享的VLAN ID后转发给SPN，SPN为其配置共享的L3 VPN及SR隧道，该SR隧道所属的MTN接口与eMBB的SR隧道所属的MTN接口硬隔离。该种切片类型因与eMBB业务硬隔离，因此不受eMBB业务流量影响。如果需要与其他集客业务共享L3 VPN及SR隧道，则需要基于Qos调度来实现业务性能保障。
（4）共享大网切片+VPN隔离-独立VLAN ID
该切片类型适用于对带宽有一定要求、与eMBB有软隔离要求的业务。针对此种业务报文，基站基于其业务切片ID为其配置一个共享的VLAN ID后转发给SPN，SPN为其配置独享的L3 VPN和SR隧道，该SR隧道与eMBB的SR隧道共用MTN接口。该种切片类型与eMBB业务基于L3 VPN实现软隔离，通过CIR配置保障其带宽。
（5）共享大网切片-共用VLAN ID
该切片适用于对带宽要求不高、与eMBB业务无隔离要求的业务。针对此种业务报文，基站基于其业务切片ID为其配置eMBB业务对应的VLAN ID及DSCP后转发给SPN，SPN将其直接映射到eMBB所属的L3 VPN及SR隧道中，并通过Qos调度实现对业务的转发性能保障。
2、SPN网络内基于层次化控制器实现对切片业务的自动化下发
SPN网络在管控面部署层次化控制器，即超级控制器SC及域控制器DC，如图3所示。
DC实现对单域设备的集中化管理与控制，接收SC下发的业务配置指令，向下与设备交互，实现对单域设备的逐点配置。SC实现对跨域业务的集中化控制，实现业务开通入口的统一；基于统一的业务模型，实现对不同域业务的统一配置。SC与DC之间基于统一的业务配置模型及配置接口进行交互，通过统一厂家业务配置模型，实现对不同厂家域业务的统一控制。
3、基于5G网络切片传输网子网管理功能实现传输网切片业务管理
5G网络切片涉及无线网、传输网及核心网3个专业，基于5G网络切片管理功能（NSMF）实现对端到端切片的生命周期管理。NSMF与无线网子网管理功能（AN-NSSMF）、传输网子网管理功能（TN-NSSMF）、核心网子网管理功能（CN-NSSMF）交互实现端到端切片业务生命周期管理，如图3所示。
针对SPN网络，基于TN-NSSMF实现对传输切片业务的管理，TN-NSSMF将NSMF下发的业务需求（如带宽、时延、抖动等性能指标）转化为SPN网络配置需求，下发给SC，SC将业务详细请求下发给DC实现业务自动化配置。
图3 5G网络切片端到端架构
基于以上转发层及管控层技术，SPN可提供多种切片类型，同时实现切片业务的全生命周期管理，满足业务多样化及快速开通需求。
SPN针对MEC承载的方案
随着5G时代对高清视频、游戏、AR/VR、工业制造等垂直领域应用的不断探索，庞大的业务量对终端的算力和时延都提出了更高的要求。同时，海量连接和海量计算也迫使整个算力向边缘延伸。MEC则是实现5G垂直行业业务差异化的关键载体。一方面，MEC部署在网络边缘位置，更迅速的反馈可解决业务时延问题；另一方面，MEC将内容与计算能力下沉，业务本地分流也减少了对骨干传输网及上层核心网的资源占用。随着MEC业务发展和部署，传输网也将面临更高要求的挑战。此外，MEC下沉部署后与上层核心网及其他MEC进行业务交互需要Full-Mesh的泛连接网络支撑，还需提供稳定性有保障的大带宽。与此同时，对业务的时延、抖动等性能也有严格要求。由于具备灵活的业务疏导能力以及低时延等良好性能，SPN成为中国移动MEC传输解决方案的选择。
园区MEC接入采用SPN网络承载，在城域核心接入CMNet或IP专用承载网。边缘UPF的N2和N3接口共用现有L3 VPN，SPN与边缘UPF/MEP采用子接口方式对接；边缘UPF N4/OM接口通过城域SPN与IP专用承载网连接。汇聚层专用UPF访问Internet的N6流量先通过N9接口到落地SPN，再到地市核心UPF，然后再通过地市核心N6接口访问Internet，再到企业园区的N6接口通过SPN接入到园区，城域间漫游的N9接口通过城域SPN汇聚到落地SPN与CMNet连接，如图4所示。
当园区MEC有分片需求时，可以为N3和N6流量规划MTN分组硬切片、新的VPN，分片链路带宽根据企业需求设置，保证工作保护隧道路径不同。
图4 5G网络MEC承载方案
结束语
SPN作为5G移动回传网络的创新体系，很好地满足了5G商用初期的需求。随着5G网络部署的持续推进，5G与垂直行业的融合应用不断涌现，未来SPN将持续支持各类业务场景的承载，实现与业务更深入融合，更好地发挥其技术优势。
