SPN網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)場景的需求及應(yīng)用研究報告

材料或內(nèi)容的知識產(chǎn)權(quán)歸工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟所有（注明是引自部或部分內(nèi)容通過網(wǎng)絡(luò)方式傳播，不得在任何公開場合使用報告陜西陜煤澄合礦業(yè)有限公司西卓工業(yè)外網(wǎng)的5G+行業(yè)虛擬專網(wǎng)和重點行業(yè)自建專網(wǎng)為主，李芳、趙俊峰、陳捷、劉愛華、周文端、廖國慶、李日欣、韓柳燕、葉雯、一、5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò)的需求和挑戰(zhàn) 1.15G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)智化發(fā)展趨勢 1.25G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)典型場景的業(yè)務(wù)需求分析 71.35G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對承載網(wǎng)絡(luò)能力的挑戰(zhàn) 二、SPN技術(shù)體系架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)能力特性 2.1我國自主創(chuàng)新的SPN技術(shù)體系架構(gòu) 2.2切片通道層的硬隔離切片轉(zhuǎn)發(fā)能力 2.3切片分組層的軟切片分組轉(zhuǎn)發(fā)能力 212.4切片傳輸層的高速大容量傳輸能力 232.5基于SDN架構(gòu)的智能管控運維能力 252.6SPN2.0新增功能和性能特性總結(jié) 282.7SPN網(wǎng)絡(luò)能力滿足5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的需求總結(jié) 三、SPN國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用進展 3.1FlexE：兼容以太網(wǎng)的靈活以太網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn) 3.2SPN：我國自主創(chuàng)新的5G傳送網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 3.3MTN：ITU-T的新一代5G傳送網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系 3.4SR-TP：IETF的分段路由轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新 423.5SPN全產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)?；逃煤徒研园l(fā)展分析 443.6支撐工業(yè)場景應(yīng)用需求的SPN產(chǎn)業(yè)化進展 47四、SPN在工業(yè)場景的定位和案例分析 494.1SPN在工業(yè)場景的應(yīng)用定位分析 494.1.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò)的需求場景分析 494.1.2SPN在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用定位分析 4.2智能電網(wǎng)場景 4.2.15G+智能電網(wǎng)場景 4.2.2電力通信專網(wǎng)場景 4.3智慧交通場景 4.4智能礦井場景 4.5智慧港口場景 4.6智慧醫(yī)療場景 4.6.1智慧醫(yī)療專網(wǎng)場景 4.6.2智慧醫(yī)療救援場景 4.7智能工業(yè)制造場景 4.7.1工程機械制造的智能化轉(zhuǎn)型場景 4.7.2冶金企業(yè)的智能工廠升級改造場景 4.8SPN在工業(yè)場景應(yīng)用方案小結(jié) 五、SPN在工業(yè)場景的應(yīng)用展望 附錄ASPN的行業(yè)應(yīng)用案例 A.1電力行業(yè)的SPN應(yīng)用案例 A.1.1江蘇電力配網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用案例 A.1.2浙江杭州5G電力虛擬專網(wǎng)應(yīng)用案例 A.1.3A.1.3云南曲靖電力的SPN工程應(yīng)用案例 A.1.4山東電力的SPN試點應(yīng)用案例 A.2交通行業(yè)的SPN應(yīng)用案例 A.2.1SPN在地鐵傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用案例 A.2.1SPN在高速公路中的應(yīng)用案例 A.3煤礦行業(yè)的SPN應(yīng)用案例 A.3.1陜西某煤礦的SPN骨干環(huán)網(wǎng)應(yīng)用案例 A.3.2山東某礦井的一張SPN環(huán)網(wǎng)應(yīng)用案例 A.4智慧港口的SPN應(yīng)用案例 A.4.1浙江寧波港的SPN應(yīng)用案例 A.4.1廈門遠海碼頭的SPN應(yīng)用案例 A.5智慧醫(yī)療救援的SPN應(yīng)用案例 A.5.1鄭州5G智慧醫(yī)療專網(wǎng)的SPN應(yīng)用案例 A.5.2廣州120的5G+SPN專網(wǎng)醫(yī)學(xué)救援應(yīng)用案例 A.6制造行業(yè)的SPN應(yīng)用案例 A.6.1武漢某企業(yè)集團的5G+SPN專網(wǎng)的智能制造應(yīng)用案例.....98A.6.2內(nèi)蒙古某鐵合金企業(yè)的5G+SPN智慧工廠應(yīng)用案例......101參考文獻....................................................................................................105—1.15G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)智化發(fā)展趨勢2023年）》，明確將開展網(wǎng)絡(luò)體系強基行動、標(biāo)識解析增強行動、平臺體系壯大行動、數(shù)據(jù)匯聚賦能行動、新型模式培育行動、融通應(yīng)用深化行動、關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)行動、技術(shù)能力提升行動、產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展行動、安全保障強化行動、開放合作深化行動等11項重點任務(wù)。名列首位的網(wǎng)絡(luò)體系強基行動包括加快工業(yè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化改造、推進企業(yè)內(nèi)網(wǎng)升級、開展企業(yè)外網(wǎng)建設(shè)、深化“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”和構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)地圖等五項重點工作，并重點推動專欄1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通工程，要求到2023年，打造50個企業(yè)內(nèi)網(wǎng)改造建設(shè)標(biāo)桿，高質(zhì)量外網(wǎng)基本覆蓋所有規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)，建成8個“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”公共服務(wù)平臺。發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)，需重點推進三方面工作：一是推進企業(yè)內(nèi)網(wǎng)升級，支持工業(yè)企業(yè)運用新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和先進適用技術(shù)改造建設(shè)企業(yè)內(nèi)網(wǎng)，探索在既有系統(tǒng)上疊加部署新網(wǎng)絡(luò)和新系統(tǒng)，推動信息技術(shù)（IT）網(wǎng)絡(luò)與生產(chǎn)控制（OT）網(wǎng)絡(luò)融合，建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的園區(qū)網(wǎng)絡(luò)。二是開展企業(yè)外網(wǎng)建設(shè)，推動基礎(chǔ)電信企業(yè)提供高性能、高可靠、高靈活、高安全的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。探索云網(wǎng)融合、確定性網(wǎng)絡(luò)、IPv6分段路由（SRv6）等新技術(shù)部署。三是在保障數(shù)據(jù)安全和網(wǎng)絡(luò)安全的前提下，推動工業(yè)企業(yè)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、標(biāo)識解析節(jié)點、安全設(shè)施等接入高質(zhì)量外網(wǎng)，探索建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)交換中心，研究互聯(lián)互通新機制。十四五時期是我國重點行業(yè)從信息化、自動化階段向數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型的重要階段，在國內(nèi)國際雙循環(huán)的新發(fā)展格局下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展新模式和新業(yè)態(tài)，不斷從單一場景向多場景協(xié)同賦能發(fā)展，加速產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育和規(guī)模應(yīng)用推廣。5G賦能千行百業(yè)，推動行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，已成為驅(qū)動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)協(xié)同發(fā)展的重要因素。2021年12月23日，工信部部長肖亞慶表示，2022年將著重抓好擴大“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”應(yīng)用、激活數(shù)據(jù)潛能、提升企業(yè)數(shù)字技術(shù)應(yīng)用能力三項工作。穩(wěn)妥和千兆光網(wǎng)建設(shè)，加快5G行業(yè)虛擬專網(wǎng)規(guī)?；ㄔO(shè)，打牢數(shù)字化轉(zhuǎn)型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施基礎(chǔ)，聚焦制造、礦山、電力等重點行業(yè)，深度挖掘“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”典型應(yīng)用場景。為推動“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”規(guī)模應(yīng)用，高安全高可靠的多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載、云網(wǎng)邊端多維協(xié)同、確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、IPv6+應(yīng)用推廣和行業(yè)虛擬專網(wǎng)開放服務(wù)能力已成為亟需開展網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)協(xié)同應(yīng)用發(fā)展的焦點問題。（一）高安全高可靠的多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載。工業(yè)生產(chǎn)制造和電力、天然氣等能源供應(yīng)是國家持續(xù)健壯發(fā)展的安全命脈，數(shù)據(jù)安全和網(wǎng)絡(luò)安全已被公認(rèn)為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)必須要重點解決的核心能力之一，IT和OT融合以及行業(yè)云服務(wù)的發(fā)展必然帶來局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載需求，因此實現(xiàn)高安全、高可靠的電信級多業(yè)務(wù)承載，已成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)內(nèi)網(wǎng)和工業(yè)外網(wǎng)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的必然趨勢。（二）云網(wǎng)邊端多維協(xié)同。工業(yè)數(shù)據(jù)作為新的生產(chǎn)要素資源，成為驅(qū)動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展的主引擎。專門面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)中心建設(shè)步伐將在2022年進一步加快，尤其是行業(yè)大數(shù)據(jù)分中心和區(qū)域級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分中心，解決數(shù)據(jù)“孤島”問題，匯聚工業(yè)數(shù)據(jù)，支撐產(chǎn)業(yè)監(jiān)測分析，賦能企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，提升行業(yè)安全運行水平。海量工業(yè)數(shù)據(jù)的高效處理和衍生的各類行業(yè)應(yīng)用新都需要超強的算力網(wǎng)絡(luò)支撐，因此云網(wǎng)邊端需要實現(xiàn)資源、數(shù)據(jù)、算力、應(yīng)用、服務(wù)和運營等多維度協(xié)同?！ǘ┐_定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是新一代網(wǎng)絡(luò)通信體系發(fā)展方向，對千行百業(yè)朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的高質(zhì)量發(fā)展方向邁進具有重要意義。確定性網(wǎng)絡(luò)的主要特征是能夠提供確定性的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量，靈活切換確定性服務(wù)和非確定性服務(wù)，按照SLA策略自主控制并提供確定性服務(wù)質(zhì)量的等級，全面賦能產(chǎn)業(yè)升級，實現(xiàn)確定性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力的一體化與多樣化的跨域全局協(xié)同。（三）IPv6+應(yīng)用推廣。企業(yè)內(nèi)網(wǎng)和企業(yè)外網(wǎng)都將逐步向IPv6+網(wǎng)絡(luò)演進；企業(yè)內(nèi)網(wǎng)的IP化改造有利于打破國際巨頭對傳統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)的壟斷地位。企業(yè)外網(wǎng)支持IPv6和SRv6轉(zhuǎn)換，成為云網(wǎng)邊端協(xié)同的統(tǒng)一承載協(xié)議，推進多云協(xié)力、云邊協(xié)同和算網(wǎng)融合。IPv6擴展報頭能提供很大的網(wǎng)絡(luò)地通信能力要求（分級分類SLA指標(biāo)，包括隔離性、帶寬、丟包率、時延和抖動等）和算力資源標(biāo)識等信息，即通過IPv6報頭實現(xiàn)用戶面的多維感知能力和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)跨域標(biāo)識信息傳遞，顯著降低了通過應(yīng)用層和控制面實現(xiàn)感知的網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性，并提升了廣域網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的精準(zhǔn)性和實時性。（四）行業(yè)虛擬專網(wǎng)定制化開放服務(wù)能力。5G行業(yè)虛擬專網(wǎng)應(yīng)具備為行業(yè)客戶提供定制化的開放網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力，并具有成本優(yōu)勢、安全優(yōu)勢和網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)勢。隨著網(wǎng)絡(luò)管控和業(yè)務(wù)運營系統(tǒng)的自動化和智能化能力不斷提升，行業(yè)虛擬專網(wǎng)需要向行業(yè)客戶開放一定程度的虛擬網(wǎng)絡(luò)資源和服務(wù)質(zhì)量的可視、可靠、可管、可控和可信的服務(wù)能力，根據(jù)客戶應(yīng)用需求實現(xiàn)業(yè)務(wù)按需快速開通、流量監(jiān)測和性能維護等，并希望5G網(wǎng)絡(luò)的運維管理模式能與企業(yè)現(xiàn)有IT、OT網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)管理體系無縫融合，獲得網(wǎng)絡(luò)運維權(quán)，并降低運維成本，真正實現(xiàn)降本增效。1.25G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)典型場景的業(yè)務(wù)需求分析整個工業(yè)流程大體可以分為研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、運維服務(wù)等環(huán)節(jié)，5G（fps）性+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在這些場景下都有典型應(yīng)用。5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用具體可體現(xiàn)在八大類場景，分別為5G+超高清視頻、5G+遠程控制、5G+云化AGV、5G+機器視覺、5G+無人機、5G+云端機器人、5G+AR和5G+VR，不同應(yīng)用場景對承載網(wǎng)絡(luò)的需求特性存在差異。（1）5G+超高清視頻在工業(yè)場景下，高清視頻的主要應(yīng)用在于智慧園區(qū)的安防、人員管理等場景，通過5G高速率的特性，將采集的監(jiān)測視頻/圖像實時回傳，實現(xiàn)視頻、圖片、語音、數(shù)據(jù)的雙向?qū)崟r傳輸，同時結(jié)合5GMEC統(tǒng)一監(jiān)控平臺，實現(xiàn)人員違規(guī)、廠區(qū)的環(huán)境風(fēng)險監(jiān)控的實時分析和報警，大大提高作業(yè)安全規(guī)范性。5G+超高清視頻場景的承載需求如下表1所示。表15G+超高清視頻承載需求表率測2）局域、（2）5G+遠程控制遠程控制一直是工業(yè)生產(chǎn)中保障人員安全、提升生產(chǎn)效能、實現(xiàn)多生產(chǎn)單元協(xié)助的必要手段。為了保證控制效果，通信網(wǎng)絡(luò)時延、抖動和可靠性等性能就極為重要。要實現(xiàn)遠程控制，不僅需要足夠高清晰度視頻提供視覺支—持，還需要實時穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)保證操控的靈敏度和可靠性。在智能電網(wǎng)的應(yīng)用場景中，5G+遠程控制實現(xiàn)了電網(wǎng)Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)生產(chǎn)控制和自動化業(yè)務(wù)高性能、高可靠的承載。5G+遠程控制的承載網(wǎng)絡(luò)需求如下表2所示。表25G+遠程控制承載需求表制流上傳，上令下達，下車間級設(shè)備車間級設(shè)備園區(qū)/城域/廣<20ms；指令電力差動保（PMU其他：待研（2）云化PLC存在局（3）5G+云化AGV自動導(dǎo)航小車(AGV：AutomatedGuidedVehicle)是一種廣泛應(yīng)用于工廠車間、機場、港口、貨運倉庫等高度自動化場所的智能設(shè)備，一般由行走、導(dǎo)航、控制系統(tǒng)三部分組成。自動化AGV搭載相機拍攝車前景象并通過5G模塊實時上傳至MEC和導(dǎo)航系統(tǒng)進行圖像分析和路線規(guī)劃，實現(xiàn)全自動物流運輸。AGV具有一定的行駛速度，且多用于集群作業(yè)場景，因此需要有高確定性時延和抖動的網(wǎng)絡(luò)連接來傳輸控制信號。5G+云化AGV的承載網(wǎng)絡(luò)需求如下表3錯誤!未找到引用源。所示。表35G+云化AGV承載需求表NA%s%通信調(diào)度及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)實時交互傳感器預(yù)處理方案不同而不同）NA集成其他%（4）5G+無人機利用5G的高速率、高可靠低時延無線網(wǎng)絡(luò)，可以將搭載在無人機上的攝像頭視頻(可見光高清、紅外等)實時傳送到廠區(qū)綜合控制中心。通過對視頻圖像進行基于人工智能的物體識別、模式識別分析，判斷所巡檢的地點是否存在安保異?；蚧鹁惓２崿F(xiàn)智能提示，最大限度降低安保人員日常勞動強度。5G+無人機的承載網(wǎng)絡(luò)需求指標(biāo)如下表4所示。表45G+無人機的承載需求表制路（5）5G+云端機器人傳統(tǒng)的工業(yè)機器人存在工作范圍受限、工作內(nèi)容有限、設(shè)備成本高等不云化機器人將控制“大腦”放在云端，根據(jù)本地機器人的不同工作內(nèi)容和工作地點針對性控制，真正實現(xiàn)機器人的自主服務(wù)和自主判斷。當(dāng)云端機器人大規(guī)模部署時，對網(wǎng)絡(luò)提出比較嚴(yán)苛的要求。5G+云端機器人的承載網(wǎng)絡(luò)需求如下—表55G+云端機器人承載需求表5G+云端圖像信息實時上（6）5G+機器視覺機器視覺系統(tǒng)需要實現(xiàn)實時遠程監(jiān)測功能，需要高速率、大連接特性，不用進車間即可通過移動終端和便攜終端監(jiān)視制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行管理系統(tǒng)（MES獲取視覺檢測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如正常運行時間，有效運行時間，故障原因等（見錯誤!未找到引用源。）。機器視覺業(yè)務(wù)的流量特征呈現(xiàn)了大包、連續(xù)流量的特征，其中I幀（關(guān)鍵幀）突發(fā)對網(wǎng)絡(luò)承諾帶寬提出了更高的承載要求。5G+機器視覺的承載網(wǎng)絡(luò)需求見下錯誤!未找到引用源。。表65G+機器視覺承載需求表5G+機器圖像信息實時上導(dǎo)>50Mbps（下行）>20Mbps（上行）（2）局域、城域和廣域配>50Mbps（上行）（1）設(shè)備輔助裝配與遠程協(xié)助2）局域、城域（8）5G+VR目前VR的在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中主要應(yīng)用在虛擬裝配、虛擬培訓(xùn)、虛擬展廳等場景.基于5G的CloudVR，結(jié)合眼球跟蹤渲染技術(shù)、GPU定點渲染、LED高PPD屏幕技術(shù)，VR終端可以完全實現(xiàn)無線化和輕量化；用戶互動（7）5G+AR工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中各類需要人力的作業(yè)專業(yè)性較高，但專業(yè)操作人員有限，因此對于輔助作業(yè)的需求明顯，近年來，AR成為輔助作業(yè)的核心手段物流和服務(wù)等各個環(huán)節(jié)，典型的應(yīng)用包括AR遠程協(xié)助、AR在線檢測、AR樣品展示等。5G+AR場景的承載需求如下表7所示。表表75G+AR承載需求表數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫瞬⑦M行計算，再反饋回本地終端，大大降低VR的成本。5G+VR場景的承載需求如下表8所示。表85G+VR承載需求表>25Mbps（2）局域、城域等>100Mbps（2）局域、城域等>400Mbps（2）局域、城域等>1000Mbps（2）局域、城域等（9）5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)典型場景的業(yè)務(wù)需求總結(jié)從帶寬、時延、抖動、可靠性、時間同步等5個網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵特性分析，5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)各應(yīng)用場景的承載需求特性總結(jié)如下表9所示。表95G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)承載需求匯總步頻___★___★____________★___人__________________1.35G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對承載網(wǎng)絡(luò)能力的挑戰(zhàn)面向工業(yè)內(nèi)網(wǎng)和工業(yè)外網(wǎng)的高質(zhì)量承載和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連互通應(yīng)用場景，已成為業(yè)界新技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)和現(xiàn)網(wǎng)試驗探索的重點領(lǐng)域，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化組織正在開展面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不同應(yīng)用場景的行業(yè)專網(wǎng)技術(shù)解決方案和標(biāo)準(zhǔn)體系研發(fā)。綜合來說，5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對承載網(wǎng)絡(luò)提出了網(wǎng)絡(luò)切片定制化、電信級高可靠性、確定性承載、靈活接入調(diào)度、多維業(yè)務(wù)感知和智能管控運維等特性需求。（一）硬隔離切片能力：工業(yè)領(lǐng)域業(yè)務(wù)和場景復(fù)雜且多樣，對于通信網(wǎng)絡(luò)的需求也存在差異?；诠I(yè)互聯(lián)網(wǎng)研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、運維服務(wù)等需求，業(yè)務(wù)可大致包括生產(chǎn)控制類、生產(chǎn)采集類、生產(chǎn)檢測類和信息管理類。不同類型的業(yè)務(wù)體現(xiàn)不同的流量特征和網(wǎng)絡(luò)需求特征。在多業(yè)務(wù)混傳和復(fù)雜業(yè)務(wù)流量流向場景下，需實現(xiàn)高安全、高優(yōu)先等級業(yè)務(wù)的端到端質(zhì)量保證。如何通過硬隔離切片提供適配業(yè)務(wù)特性的定制化網(wǎng)絡(luò)解決方案成為技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)。（二）電信級高可靠性：對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)等行業(yè)，其生產(chǎn)類業(yè)務(wù)均提出了電信級高可靠性網(wǎng)絡(luò)需求。對于這類要求網(wǎng)絡(luò)高可靠、資源強隔離、數(shù)據(jù)及信令嚴(yán)格保護的行業(yè)應(yīng)用場景，如何提供端到端的網(wǎng)絡(luò)保護機制和電信級運維能力已成為行業(yè)應(yīng)用需面臨的挑戰(zhàn)。（三）確定性承載能力：工信部已發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2021－2023年）》中，明確提出了支持深化“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、“確定性網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)部署”的發(fā)展策略。帶寬、時延、抖動、丟包等確定性承載特性已成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用的共性需求。面向工業(yè)控制和工業(yè)監(jiān)測等典型場景的確定性承載需求，如何構(gòu)建端到端確定性網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)確定性承載特性的保障需進一步的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。（四）靈活接入調(diào)度能力：工業(yè)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)終端和業(yè)務(wù)類型復(fù)雜多樣，已涉及到了生產(chǎn)控制、生產(chǎn)采集、生產(chǎn)檢測等多個流程環(huán)節(jié)。大量異構(gòu)終端的網(wǎng)絡(luò)接口、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)通信需求存在差異。如何保障多樣異構(gòu)終端的大規(guī)模接入、協(xié)同運行和靈活高效的調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)，通信網(wǎng)絡(luò)面臨較大挑戰(zhàn)。（五）多維業(yè)務(wù)感知能力：5G行業(yè)專網(wǎng)已從通用化向定制化和精細化方向演進發(fā)展。隨著算網(wǎng)融合、人工智能和大數(shù)據(jù)等新型ICT技術(shù)的發(fā)展，結(jié)和業(yè)務(wù)深度感知和新型ICT技術(shù)的應(yīng)用，將為工業(yè)用戶的行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展提供更有力的支撐。因此，如何提升承載網(wǎng)絡(luò)的多維業(yè)務(wù)感知與識別能力，實現(xiàn)與新型ICT技術(shù)的深度融合將是通信網(wǎng)絡(luò)面臨的重要挑戰(zhàn)。（六）智能化管控運維能力：網(wǎng)絡(luò)運維的智能化、便捷化和開放性將大幅提升各類工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)運行的效率和自主性，并縮短新業(yè)務(wù)部署的響應(yīng)時間，使能行業(yè)敏捷創(chuàng)新，成為行業(yè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展的必由之路。2.1我國自主創(chuàng)新的SPN技術(shù)體系架構(gòu)切片分組網(wǎng)絡(luò)（SPN）是中國移動、中國信通院、華為、中興和烽火等聯(lián)合創(chuàng)新提出的新一代多業(yè)務(wù)綜合承載的5G承載網(wǎng)絡(luò)技術(shù),在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)方面均實現(xiàn)了核心技術(shù)自主研發(fā)和創(chuàng)新突破。在分組傳送網(wǎng)絡(luò)（PTN）技術(shù)架構(gòu)基礎(chǔ)上，面向5G移動承載場景進行了創(chuàng)新，提出了在以太網(wǎng)物理層協(xié)議棧中構(gòu)建TDM層網(wǎng)絡(luò)的核心思想和技術(shù)理念。2016年，中國移動就已經(jīng)聯(lián)合國內(nèi)產(chǎn)業(yè)實體開始研究5G承載網(wǎng)的需求與架構(gòu)設(shè)計。2017年1月，中國移動牽頭承擔(dān)“5G前傳及回傳接口研發(fā)與驗證”的國家科技重大專項課題，聚集國內(nèi)企業(yè)和高校的力量，研究5G移動承載技術(shù)，完成了技術(shù)方案總體設(shè)計、原型樣機開發(fā)和實驗室測試驗證，重點推動了FlexE接口及切片通道層交叉、基于FlexE接口的超高精度時間同步等核心技術(shù)方案的成熟，為后續(xù)SPN技術(shù)體系的提出提供了優(yōu)質(zhì)的科研平臺，也為整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展提供了積極、健康的引導(dǎo)。從2018年到2022年，在中國廠商的推動和主導(dǎo)下，ITU發(fā)布了基于SPN的MTN系列標(biāo)準(zhǔn)，MTN構(gòu)建了全新的傳輸接口、幀結(jié)構(gòu)、TDM交換技術(shù)、高效OAM及保護技術(shù)，支持硬切片、確定性低時延轉(zhuǎn)發(fā)，同時滿足電信級網(wǎng)絡(luò)要求。2018年完成實驗室全面測試評估、互聯(lián)互通驗證和現(xiàn)網(wǎng)試點應(yīng)用，2019年開始一期SPN設(shè)備集采和現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模部署，2020年和2021年陸續(xù)開展了兩期集采和現(xiàn)網(wǎng)部署。截止到2022年12月，中國移動已累計開通5G基站數(shù)量超過127萬端，分級分層推進SPN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，現(xiàn)網(wǎng)運行SPN設(shè)備數(shù)量達到34.0萬端，較2022年初新增4.0萬端；加強5G回傳SPN和4G回傳PTN網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)同，充分發(fā)揮SPN技術(shù)先進和PTN覆蓋面廣的優(yōu)勢，分場景高支持多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載的SPN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系架構(gòu)見圖2，包括切片分組層（SPL）、切片通道層（SCL）和切片傳送層（STL）三個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層。其中切片通道層的城域傳送網(wǎng)（MTN）技術(shù)已成為國際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)化部門（ITU-T）的新一代5G傳送網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，與同步數(shù)字系列（SDH）和光傳送網(wǎng)（OTN）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系相并列（見圖3），由MTN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)G.8310、網(wǎng)絡(luò)幀結(jié)構(gòu)和接口G.8312、設(shè)備功能G.8321、網(wǎng)絡(luò)保護G.8351、網(wǎng)絡(luò)管控G.8350和同步等ITU-T系列國際標(biāo)準(zhǔn)組成。SPN在兼容分組傳送網(wǎng)絡(luò)（PTN）技術(shù)基礎(chǔ)上，重點發(fā)展了四大關(guān)鍵技術(shù)特性：一是TDM硬切片能力。在切片通道層引入了光互連論壇（OIF）規(guī)范的靈活以太網(wǎng)（FlexE）接口技術(shù)作為MTN段層，并將其擴展成為支持N根5Gbps大顆粒時隙復(fù)用和N根10Mbps小顆粒時隙復(fù)用的端到端通道層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具備電信級的OAM（操作、管理和維護）和快速網(wǎng)絡(luò)保護能力，實現(xiàn)了TDM通道的交叉連接和低時延轉(zhuǎn)發(fā)能力，滿足硬隔離網(wǎng)絡(luò)切片和低時延應(yīng)用場景；技術(shù)，并將其擴展為基于MPLS-TP的SR-TP技術(shù)，基于SDN集中管控架構(gòu)實現(xiàn)了對南北向業(yè)務(wù)的集中編排和靜態(tài)路由規(guī)劃，針對東西向動態(tài)業(yè)務(wù)承載需求引入了SR-BE、IGP域內(nèi)IS-IS協(xié)議以及拓撲無關(guān)快速重路由保護（Ti-LFA）技術(shù)，具備了可控應(yīng)用范圍內(nèi)的動態(tài)路由能力。三是高速大容量傳輸能力。在切片傳輸層提供基于IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的50GE/100GE/200GE/400GE高速以太網(wǎng)物理接口，實現(xiàn)了FlexE多端口綁定的高速率和大容量光傳輸。四是切片網(wǎng)絡(luò)智能管控能力。SPN采用電信級的SDN集中管控架構(gòu)，提供了物理網(wǎng)絡(luò)、切片網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)資源分層管理，具備網(wǎng)絡(luò)資源開放、業(yè)務(wù)敏捷發(fā)放、精準(zhǔn)性能監(jiān)測和高效運維能力。2.2切片通道層的硬隔離切片轉(zhuǎn)發(fā)能力SPN的關(guān)鍵能力之一是在切片通道層中支持硬隔離切片轉(zhuǎn)發(fā)，切片和切片之間的數(shù)據(jù)互不干擾，保證切片數(shù)據(jù)安全硬隔離。通過獨占設(shè)備時隙資源，切片通道層能夠支持微秒級的超低時延轉(zhuǎn)發(fā)，并且在轉(zhuǎn)發(fā)時無需報文重組、路由查表和排隊等復(fù)雜耗時處理。同時，由于切片轉(zhuǎn)發(fā)時的設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)資源有保障，切片轉(zhuǎn)發(fā)時延抖動也嚴(yán)格控制在us量級。如圖4所示，SPN提供的硬隔離切片能力與停車時的“專屬私家車位”相似，只有特定用戶的數(shù)據(jù)(?車”）才能停在該車位上，非該用戶的數(shù)據(jù)不允許占用該車位(見圖4)。TDM機制，獨占時隙，資源專享，嚴(yán)格物理隔離——“專屬私家車位”分組交換機制，統(tǒng)計復(fù)用，資源共享，邏輯隔離——“公共車位”從技術(shù)架構(gòu)和協(xié)議棧的角度看，切片通道層位于OSI七層模型和以太網(wǎng)協(xié)議棧的物理層中，具體如圖5所示。SPN切片通道層利用了以太網(wǎng)的66B碼塊內(nèi)核，復(fù)用以太網(wǎng)物理層協(xié)議棧，在以太網(wǎng)PCS層中引入MTNpath（MTN通道層）與MTNsection（MTN段層）。其中，MTN段層通過在66B碼塊流中固定周期插入特殊碼塊，實現(xiàn)將以太網(wǎng)物理端口時隙化，在接口上劃分出若干個“私家專屬車位”，從而支持綁定、通道化和子速率的道層道層功能，時隙粒度（“專屬車位”能容納的車輛數(shù)）為5Gbps。MTN通道層通過TMD時隙交叉的方式，按照預(yù)配置的交叉連接關(guān)系，從上行方向的段層指定時隙中獲取的66B碼塊數(shù)據(jù)（用戶車輛只能在特定時間進入車庫轉(zhuǎn)發(fā)到下行方向的MTN段層指定時隙中（用戶車輛只能在特定時間離開車庫）。上行方向和下行方向占用的時隙帶寬相同（用戶每次進入車庫的汽車數(shù)量與離開車庫的汽車數(shù)量一致）。同時，MTN通道層支持OAM&P，可以實現(xiàn)信號誤碼監(jiān)視、連續(xù)性檢測、連接驗證、通道時延測量、保護倒換和客戶信號類型指示等功能。MTN段層和MTN通道層共同組成了數(shù)據(jù)鏈路層（層（L1）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——MTN，滿足電信級網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求。協(xié)議棧4介質(zhì)（Medium）sublayer數(shù)據(jù)鏈路層（Data表示層應(yīng)用層傳輸層（Transport）會話層（Session）物理層（Physical）切片通道層協(xié)議棧xMII236571MTN通道層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)是通過預(yù)先配置的交叉連接關(guān)系，不依賴任何報文地址或者標(biāo)簽。從圖6中可以看出，MTN通道層中無法識別任何IP地址、標(biāo)簽和以太網(wǎng)MAC地址信息。IP層的數(shù)據(jù)以IP報文數(shù)據(jù)單元，每一個IP報文攜帶源IP地址和目的IP地址，轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備采用統(tǒng)計復(fù)用的方式根據(jù)報文的IP地址來決定IP報文的下一跳設(shè)備。IP報文到了MAC層后，會映射到若干個以太網(wǎng)幀（MACframe）中。每一個以太網(wǎng)幀中攜帶源MAC地址和目的MAC地址，轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備采用統(tǒng)計復(fù)用的方式根據(jù)MAC地址來決定MACframe的下一跳設(shè)備。而以太網(wǎng)幀到了物理層后，會被轉(zhuǎn)碼為一連—20—地還原成汽車。并最終在目的IP層數(shù)據(jù)格式……4bytebyte……2byte數(shù)據(jù)格式………………連續(xù)不斷的64/66B碼塊序列再按照固定的時間離開車庫，地還原成汽車。并最終在目的IP層數(shù)據(jù)格式……4bytebyte……2byte數(shù)據(jù)格式………………連續(xù)不斷的64/66B碼塊序列再按照固定的時間離開車庫，6624bytebytebytebytebyte 6624bytebytebytebytebyte6byte6byte……Ethernet串的66B碼塊。66B碼塊中無法攜帶任何以地址和標(biāo)簽信息，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)依賴連接關(guān)系的預(yù)先配置，是面向連接的電路交換技術(shù)（CO-CS）。在MTN通道層中，數(shù)據(jù)在下行方向占用的時隙位置固定，不隨時間變化。如果繼續(xù)借用“車位停車”的比喻，IP層和MAC層統(tǒng)計復(fù)用的“停車”是可以看到汽并且汽車大小、長度、款式都不一致；而MTN通道層TDM轉(zhuǎn)發(fā)的“停車”則是用戶汽車被分解成了更基本的元素（例如一個個分子單一的分子無法識別出其原來汽車的樣子，也無法知道汽車的運輸信息，只在固定的時間圖7給出了一種SPN切片通道層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能模塊實現(xiàn)示意圖。轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備從不同方向獲取多個業(yè)務(wù)的碼塊流，并在邏輯上給每一條業(yè)務(wù)分配一個隊列，每個隊列的緩存深度為若干個66B碼塊。出口以TDM輪詢的方式，去各個隊列取碼塊，然后再把獲取的碼塊放入出口處相應(yīng)的時隙位置上。由于數(shù)據(jù)在隊列入口和隊列出口都是采用TDM輪詢的方式，數(shù)據(jù)進入隊列的速率和數(shù)據(jù)離開隊列的速率一致，隊列資源不會在多個MTN通道之間共享，無統(tǒng)計復(fù)用。隊列與入口/出口之間的連接關(guān)系由系統(tǒng)預(yù)先配置，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)不依賴地址、標(biāo)簽，甚至任何66B碼塊信息。由于轉(zhuǎn)發(fā)過程中，設(shè)備—21—不識別和解析客戶信號的66B碼塊數(shù)據(jù)，支持確定性低時延的透明轉(zhuǎn)發(fā)（見時隙1時隙1時隙1隊列3時1時2020隊列2120 隊列1時隙隊列4轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備隊列3時1時2020隊列2120 隊列1時隙隊列4通道轉(zhuǎn)發(fā)功能模塊時時1時隙隙20時時時時隊列5456P1YP2YP3Y 數(shù)據(jù)流方向切片通道層的硬隔離切片轉(zhuǎn)發(fā)可以實現(xiàn)切片轉(zhuǎn)發(fā)資源獨占；切片數(shù)據(jù)之間互不影響，安全硬隔離；切片轉(zhuǎn)發(fā)時延低和抖動低。切片通道層的硬切片技術(shù)可以滿足工業(yè)場景中對安全隔離有高要求的業(yè)務(wù)，還可以滿足生產(chǎn)控制類對時延、抖動和可靠性有高要求的業(yè)務(wù)。2.3切片分組層的軟切片分組轉(zhuǎn)發(fā)能力切片分組層（SPL）實現(xiàn)對IP、以太網(wǎng)和CBR等業(yè)務(wù)的尋址轉(zhuǎn)發(fā)和承載管道封裝，提供L2VPN、L3VPN、CBR透傳等多種業(yè)務(wù)類型。SPL基于IP/MPLS/802.1Q/物理端口等多種尋址機制進行業(yè)務(wù)映射，提供對業(yè)務(wù)的識別、分流、QoS保障處理。對分組業(yè)務(wù)，SPL層的主要技術(shù)創(chuàng)新引入了段路由（SegmentRouting）技術(shù)，并將SR-TE隧道增強為SR-TP隧道。SegmentRouting源路由技術(shù)可在隧道源節(jié)點通過一系列表征拓撲路徑的Segment段信息（MPLS標(biāo)簽)來指示隧道轉(zhuǎn)發(fā)路徑。相比于傳統(tǒng)隧道技術(shù)，SegmentRouting隧道不需要在中間節(jié)點上維護隧道路徑狀態(tài)信息，提升隧道路徑調(diào)整的靈活性和網(wǎng)絡(luò)可編程能力?！?2—SPN同時具備面向連接的SR-TP承載管道和無連接的SR-BE承載管道。SR-TP隧道技術(shù)在SegmentRouting源路由隧道基礎(chǔ)上進一步增強了運維能力，擴展支持雙向隧道、端到端業(yè)務(wù)級的帶內(nèi)精準(zhǔn)OAM檢測等功能。SR-BE隧道用于面向無連接的、Mesh業(yè)務(wù)承載，提供任意拓撲業(yè)務(wù)連接并簡化隧道規(guī)劃和部署?；贗GP+SR自動生成的SR-BE，在IGP域內(nèi)可形成全連接的SR-BE隧道。域內(nèi)的SR-BE都只有一層標(biāo)簽。SR-BE不帶任何約束條件，完全按照IGPSFP路徑轉(zhuǎn)發(fā)，而IGP選路原則是不考慮帶寬約束條件的，因此SR-BE隧道不能保證TE能力。SPN切片分組層同時還支持MPLS-TP隧道，可以更好的兼容現(xiàn)網(wǎng)PTN設(shè)備，便于配置跨PTN和SPN網(wǎng)絡(luò)的端到端MPLS-TP隧道。在SPN網(wǎng)絡(luò)中，目前MPLS-TP隧道主要用于跨域的小顆粒分組專線業(yè)務(wù)場景，業(yè)務(wù)模型是L2VPNoverMPLS-TPover小顆粒。除了通過隧道進行業(yè)務(wù)的軟切片隔離之外，還可以通過VPN進行業(yè)務(wù)隔離。SPN支持L2VPN和L3VPN等。以L3VPN為例，控制器型定義HoVPN的三種角色：UPE、SPE和NPE并完成路由發(fā)布。比如中國移動建網(wǎng)指導(dǎo)意見中在共享大網(wǎng)切片及集客共享切片中，充分利用報文優(yōu)先級、QoS、隧道、VPN等軟切片相關(guān)技術(shù)進行業(yè)務(wù)的差異化調(diào)度（見圖—23—2.4切片傳輸層的高速大容量傳輸能力SPN的切片傳送層(STL)為切片通道層或切片分組層提供物理媒質(zhì)層的接口服務(wù)，包括50GE、100GE、200GE、400GE等速率接口。切片傳送層又可以進一步分為物理層（PHY）和光媒質(zhì)層。PHY層包括物理編碼子層（PCS）、物理媒介附加(PMA)和物理介質(zhì)相關(guān)(PMD)三個子層，其中和PMA集成在業(yè)務(wù)處理芯片(ASIC或NP)上，遵循IEEE相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(802.3-2018、802.3bs等)，已在2019年前后實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)和芯片成熟。PMD層主要由光收發(fā)合一模塊承擔(dān)，簡稱光模塊。光模塊的特性和技術(shù)水平，很大程度上影響了單業(yè)務(wù)板卡上的端口數(shù)、光接口傳輸距離、功耗和成本等方面，是SPN系統(tǒng)設(shè)備的重要組成部分。國內(nèi)的光模塊產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)的調(diào)研報告，中國光模塊與器件供應(yīng)商的全球市場占比已從2010年的15%增長到2021年的50%以上，旭創(chuàng)科技、華為海思、海信寬帶、光迅科技、新易盛、華工正源占據(jù)了全球前十中的6個席位。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字消費、數(shù)字經(jīng)濟的持續(xù)高速增長，光通信的鏈路/接口帶寬也在快速增長。特別是數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模新建帶動了高速率、小封裝、低功耗、低成本灰光模塊的快速發(fā)展，電信網(wǎng)絡(luò)也享受了該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的紅利，以10GE和100GE為代表的主流光模塊，價格有了大幅的下降，光模塊在系統(tǒng)設(shè)備整體成本構(gòu)成中的比例有了顯著下降。另一方面，光模塊也出現(xiàn)了技術(shù)多元化趨勢。如超長距離10GE光模塊，50GEBIDI光模塊，50GE同波長上下BIDI光模塊，50GE80km灰光光模塊，100GE80km灰光光模塊等創(chuàng)新技術(shù)和產(chǎn)品，充分滿足了包括SPN在內(nèi)的通信設(shè)備對傳輸距離和功耗、成本的要求。近10年來，光電器件在速率提升和成本控制上滯后于微電子器件，因此出現(xiàn)了“以電補光”的實踐并形成趨勢。最典型的應(yīng)用就是PAM4線路碼—24—型的采用和FEC前向糾錯技術(shù)的應(yīng)用。利用PAM4編解碼技術(shù)(相比NRZ編解碼，效率提升1倍)，使用25G光電子器件，即可實現(xiàn)單波長50G的通信速率，4個波長就實現(xiàn)了200G光接口速率，8個波長就是先了400G接口速率。如下圖所示，以單波50G為例(使用25G光電子器件+PAM編解碼)，可以實現(xiàn)50G、100G、200G、400G、800G等速率的光模塊，大大延長了25G光電器件的適應(yīng)范圍，降低了系統(tǒng)復(fù)雜度。目前產(chǎn)業(yè)界正在從單波50G向單波100G過渡，單波200G也在探索測試階段，成熟并產(chǎn)業(yè)化（見圖9）。對200GE80km、400GE80km，業(yè)內(nèi)采用相位調(diào)制和相干檢測方案。該方案源自O(shè)TN線路接口。OTN線路接口主要關(guān)注無電中繼傳輸距離(2000km以上)、波長間隔（50GHz/75GHz/100GHz）等方面，核心指標(biāo)是OSNR接收靈敏度，而基本不關(guān)注光功率接收靈敏度；在OTN系統(tǒng)上使用時，一般都帶有光功率放大器(BA)，因此光模塊發(fā)送光功率較低(也是硅光技術(shù)的特點之一)。該類光模塊在SPN設(shè)備上使用時，主要用來解決200G/400G在80km跨距上的背靠背傳輸，核心指標(biāo)是光功率接收靈敏度，且系統(tǒng)應(yīng)用無光放大器、無合分波需求。因此需要針對SPN的應(yīng)用場景作參數(shù)優(yōu)化。目前技術(shù)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成熟，國內(nèi)有2～3個廠家可以提供產(chǎn)品（見—25—表10承載網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主要光模塊實現(xiàn)方案NRZ,IM-DD,4λ, 總之，我國光模塊產(chǎn)業(yè)已經(jīng)為SPN高速大容量業(yè)務(wù)承載作好了準(zhǔn)備，單板卡容量400G的板卡已批量部署，單板卡容量800G板卡也已成熟，并具備向單板T級別容量平滑升級能力。結(jié)合硬隔離切片能力，SPN完全勝任工業(yè)場景下對容量、距離和隔離性的要求。2.5基于SDN架構(gòu)的智能管控運維能力SPN網(wǎng)絡(luò)采用電信級SDN集中化管控架構(gòu)，通過引入中樞控制節(jié)點控制器，對下層設(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)進行統(tǒng)一指揮，實現(xiàn)控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離，使物理網(wǎng)絡(luò)具有了開放、可編程的特征。同時，SPN網(wǎng)絡(luò)通過SDN集中控制平面提供網(wǎng)絡(luò)開放、業(yè)務(wù)敏捷發(fā)放、網(wǎng)絡(luò)高效運維的能力，支持業(yè)務(wù)部署和運維的自動化，及時感知網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)并進行業(yè)務(wù)實時優(yōu)化，具備面向5G承載、5G切片等新業(yè)務(wù)SDN集中控制能力?；赟DN的管控融合架構(gòu)還為SPN網(wǎng)絡(luò)提供了簡化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、開放網(wǎng)絡(luò)、跨網(wǎng)絡(luò)域/技術(shù)域的業(yè)務(wù)協(xié)同管控等能—26—SPN網(wǎng)絡(luò)的SDN管控系統(tǒng)架構(gòu)如圖10所示，具備以下六個主要特征：（1）云平臺：依托統(tǒng)一的基礎(chǔ)云平臺，支持統(tǒng)一的安裝、升級以及補丁管理機制；支持統(tǒng)一的控制器系統(tǒng)監(jiān)控和維護；支持統(tǒng)一鑒權(quán)管理；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，統(tǒng)一的存儲格式和存取接口，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)機（3）南向接口：SPN集中管控系統(tǒng)提供與被管理網(wǎng)元之間的南向接口功能，對南向接口框架、南向協(xié)議連接、南向數(shù)據(jù)模型進行了三項統(tǒng)一，支持Netconf/YANG、BGP-LS、PCEP和Telemetry（遙感勘測）等南向接口協(xié)（4）北向接口和界面：SPN集中管控系統(tǒng)提供與上層OSS或APP系統(tǒng)間的北向接口功能，通過該接口開放網(wǎng)絡(luò)編程能力，統(tǒng)一的界面入口和界面風(fēng)格，統(tǒng)一的北向協(xié)議連接及數(shù)據(jù)建模，統(tǒng)一認(rèn)證、轉(zhuǎn)發(fā)和注冊；并提供300多個原子API和場景化API接口，簡化OSS/APP開發(fā)；（5）集中管理子系統(tǒng)：SPN網(wǎng)絡(luò)集中管理面提供統(tǒng)一業(yè)務(wù)管理、拓撲管理、配置管理、部署維護、故障管理、性能管理、安全管理和系統(tǒng)管理等（6）控制子系統(tǒng)：SPN網(wǎng)絡(luò)的SDN智能管控運維架構(gòu)支持集中式控制面和簡化的分布式設(shè)備控制面。分布式控制面提供網(wǎng)絡(luò)拓撲狀態(tài)發(fā)現(xiàn)，集中控制面基于SDN技術(shù)實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)拓撲狀態(tài)的搜集和反饋、集中算路和算路結(jié)果更新、隧道路徑下發(fā)和隧道算路策略配置、SR-TP隧道路徑實時閉環(huán)控制等功能。分布式控制面還提供SR-BE隧道的控制能力（見圖10）?！?7—用戶算路策略用戶算路策略SPN網(wǎng)絡(luò)的集中控制面和分布式控制面在協(xié)議上的交互功能如圖11所示。分布式控制面通過ISIS協(xié)議提供網(wǎng)絡(luò)拓撲狀態(tài)發(fā)現(xiàn)，BGP-LS協(xié)議將域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)拓撲、拓撲狀態(tài)、SR標(biāo)簽實時反饋給SDN集中控制器，由SDN控制器基于網(wǎng)絡(luò)拓撲及拓撲狀態(tài)進行隧道路徑的集中計算和調(diào)整優(yōu)化。此外，SPN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和SDN控制器還支持通過PCEP協(xié)議將集中算路結(jié)果實時下發(fā)到所有SPN設(shè)備。在SPN設(shè)備檢測到隧道故障時，也可通過PCEP協(xié)議向控制器發(fā)起實時算路請求。對于SR-BE隧道，分布式控制面還可以提供SR-BE隧道的控制能力。SDN控制器集中算路集中算路網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)反饋(網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)反饋(BGP-LS)(PCEP)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)發(fā)現(xiàn)SPN網(wǎng)絡(luò)—28—自2019年中開始，中國移動聯(lián)合中國信通院、華為、中興、烽火等產(chǎn)業(yè)各方，一起研究探索面向5G+垂直行業(yè)應(yīng)用以及政企專線客戶需求的SPN小顆粒技術(shù)方案，先后論證了1Gbps、100Mbps和10Mbps三種顆粒度并開FineGranularityUnit）的技術(shù)方案，并于2021年6月聯(lián)合發(fā)布了《SPN小顆粒技術(shù)白皮書》白皮書，2021年下半年完成了中國移動相關(guān)企標(biāo)《切片分組網(wǎng)（SPN）細粒度切片技術(shù)要求》和《10GE接口細粒度切片技術(shù)要求》制定，并進行了多廠家樣機的互聯(lián)互通測試驗證。2022年協(xié)同開展我國《切片分組網(wǎng)絡(luò)（SPN）細粒度承載技術(shù)要求》通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和ITU-T國際標(biāo)準(zhǔn)的推進工作。2022年6月，中國移動牽頭發(fā)布了SPN2.0技術(shù)白皮書。與SPN1.0相比，SPN2.0在多業(yè)務(wù)綜合承載能力、云網(wǎng)/算網(wǎng)融合承載能力、網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力、智能管控運維能力和低碳節(jié)能等方面均有顯著提升。通過引入支持N根10Mbps細粒度單元（FGU）的新型幀結(jié)構(gòu)和交叉技術(shù)，擴展了面向行業(yè)用戶接入的10GE小型化SPN設(shè)備新類型，大幅增強了面向5G+垂直行業(yè)、政企客戶和云網(wǎng)/算網(wǎng)融合業(yè)務(wù)的綜合承載能力。SPN2.0新增功能特性與性能提升的對比分析見下表11：表11SPN1.0和SPN2.0功能特性對比應(yīng)用場景務(wù)承載能力，并增強了對政企客戶專線/專網(wǎng)設(shè)備形態(tài)—29—綜合承載能力接口50GE/100GE/200GE單端口或2)客戶側(cè)接口：標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)GE/10GE/25GE/50GE/100GE/2FE/GE/10GE/25GE/50GE/100GE/200GE切片等云網(wǎng)/算網(wǎng)融合承載能力2)支持VLANID業(yè)務(wù)標(biāo)識和2)支持高精度的帶內(nèi)隨流檢可視化——2)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可視化：網(wǎng)絡(luò)拓撲/業(yè)務(wù)連接設(shè)備無法實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口互——在智能管控方面，SPN2.0增強了云網(wǎng)/算網(wǎng)融合管控和網(wǎng)絡(luò)自智能力，具體包括：（一）總體架構(gòu)：在已有SPN管理控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，新增了云網(wǎng)業(yè)務(wù)運營門戶、運維協(xié)同/編排層、多云管理平臺，可實現(xiàn)不同云（移動及第三方云）和SPN網(wǎng)絡(luò)之間的云網(wǎng)/算網(wǎng)資源一體化納管及端到端協(xié)同管控，支撐云網(wǎng)互聯(lián)，實現(xiàn)云網(wǎng)專線的端到端快速開通。（二）管控運維能力：1)增加一鍵式切片部署能力：控制器支持先創(chuàng)建切片，再部署業(yè)務(wù)選擇已創(chuàng)建的切片；也可支持一鍵式的切片部署，在創(chuàng)建業(yè)務(wù)時由業(yè)務(wù)驅(qū)動按需完成切片部署，實現(xiàn)分鐘級的切片快速部署；2)增加智能彈性擴縮容能力：可根據(jù)用戶行為、業(yè)務(wù)流量模型、流量增長情況等信息，對切片資源智能化彈性擴縮容，并且不影響業(yè)務(wù)，可保證業(yè)務(wù)無損資源調(diào)整；3)增加云網(wǎng)資源一體化可視能力：可將端到端的網(wǎng)絡(luò)資源如數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、SPN網(wǎng)絡(luò)，與數(shù)據(jù)中心的云資源進行協(xié)同管控，實現(xiàn)全生命周期自動a)網(wǎng)絡(luò)資源抽象化：對物理網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)能力抽象建模，比如拓撲、業(yè)務(wù)連接、切片等，屏蔽底層細節(jié)；b)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)化；對關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)能力進行抽象，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)化，比如云網(wǎng)業(yè)務(wù)快速開通、運維流程自動化等，實現(xiàn)物理網(wǎng)絡(luò)、邏輯網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)狀態(tài)的實時呈現(xiàn)和關(guān)聯(lián)互視；c)運營服務(wù)化：對用戶服務(wù)全流程簡化，實現(xiàn)云網(wǎng)業(yè)務(wù)一點即通、云網(wǎng)資源統(tǒng)一管理可視等。4)增加多維度狀態(tài)信息展示能力：可以通過拓撲、報表等方式向運維人員多維度展現(xiàn)基站、專線業(yè)務(wù)質(zhì)量、流量信息，還可以呈現(xiàn)當(dāng)前專線業(yè)務(wù)質(zhì)量和流量信息，便于用戶快速了解網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)。5)增加網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和仿真能力：增加了What-If仿真分析、網(wǎng)絡(luò)容量規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)健壯性分析、網(wǎng)絡(luò)變更驗證等網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和仿真能力，相比1.0提升了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的自動化水平；6)增加基于用戶意圖識別的業(yè)務(wù)快速創(chuàng)建能力：可通過用戶意圖識別、業(yè)務(wù)配置方案自動化生成、意圖方案模擬驗證、一鍵完成全流程的基于意圖的業(yè)務(wù)快速發(fā)放。7)增加全流程的自動化運維能力：可提供故障前的健康監(jiān)控、分析預(yù)測、隱患識別等，故障中的告警壓縮、告警關(guān)聯(lián)等，故障后的故障知識庫完善、智能排障優(yōu)化等能力。（一）SPN硬隔離切片使能業(yè)務(wù)資源隔離與確定性低時延應(yīng)用5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)覆蓋多樣化服務(wù)場景，同時要接入多種類型的終端設(shè)備（如物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)療終端等需要滿足不同業(yè)務(wù)SLA的承載需求以及業(yè)務(wù)安全隔離需求。網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)實現(xiàn)“一網(wǎng)多用”，提高網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)濟效益，成為5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)使能技術(shù)。依據(jù)業(yè)務(wù)的性能指標(biāo)、安全隔離和確定性訴求的不同，SPN網(wǎng)絡(luò)可靈活提供多種網(wǎng)絡(luò)切片服務(wù)能力，支持不同等級的資源隔離與確定性低時延保障需求。其中，SPN網(wǎng)絡(luò)MTN通道技術(shù)兼具分組轉(zhuǎn)發(fā)靈活性和TDM隔離優(yōu)勢，支持端到端硬隔離切片能力。與傳統(tǒng)分組軟切片和FlexE接口硬隔離相比，時延和抖動性能均有顯著提升。SPN網(wǎng)絡(luò)支持的切片技術(shù)、隔離特性和時延指標(biāo)如表12所示。表12SPN網(wǎng)絡(luò)的切片資源隔離技術(shù)及特性制離切片+節(jié)點內(nèi)分組N×5Gbps離N×5Gbps高VPN+QoS中SPN/MTN通道交叉的硬隔離切片基于以太網(wǎng)64/66B碼塊的TDM時隙交叉技術(shù)，用戶分組報文在網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點無須經(jīng)過L2/L3存儲查表，直接基于L1的時隙透明交叉技術(shù)，實現(xiàn)端到端硬切片隔離能力以及單跳us級的超低時延能力。而FlexE接口硬切片技術(shù)基于TDM時隙隔離技術(shù)，將一個以太網(wǎng)物理端口隔離成多個更小粒度的硬管道，以實現(xiàn)業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口內(nèi)硬隔離轉(zhuǎn)發(fā)。但分組業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)部，依然基于分組報文進行查（二）SPN多樣化保護技術(shù)保障業(yè)務(wù)電信級高可靠承載5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不但對帶寬提出要求，對可靠性指標(biāo)也提出了嚴(yán)格要求。通信服務(wù)可用性和通信服務(wù)可靠性（MTBF）反映了故障間隔時間和故障時長，是承載網(wǎng)絡(luò)面向生產(chǎn)型業(yè)務(wù)承載的核心指標(biāo)。3GPP對5G網(wǎng)絡(luò)提供的通信業(yè)務(wù)可靠性及可用性指標(biāo)提出了具體要求，在3GPPTS22.261中針對不同的應(yīng)用場景提出了99.9%~99.9999%的高要求（見表13）。表13工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)可靠性要求SPN網(wǎng)絡(luò)可通過設(shè)計和部署網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)備份、故障自動檢測、故障快速恢復(fù)技術(shù)提高業(yè)務(wù)可靠性和可用性指標(biāo)，滿足5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)超高可靠性和網(wǎng)絡(luò)安全的承載需求。SPN網(wǎng)絡(luò)的可靠性技術(shù)主要包括保護倒換和快速恢復(fù)，常用的保護恢復(fù)技術(shù)如表14所示。表14SPN支持的網(wǎng)絡(luò)保護技術(shù)分組隧道線性務(wù)護網(wǎng)內(nèi)：鏈路/單板/穿通節(jié)隔離分組業(yè)務(wù)點與核心網(wǎng)設(shè)備或落地SPN設(shè)備互聯(lián)互通點與核心網(wǎng)設(shè)備或異廠家SPN設(shè)備跨域點術(shù)高等級分組線性保護加動態(tài)重路由網(wǎng)內(nèi)：鏈路/單板/非落地節(jié)點多點故障最高等級分線性保護加預(yù)置路由恢基于SPN網(wǎng)絡(luò)豐富多樣化的可靠性保障能力，可靈活定制具備不同可靠性和可用性等級的業(yè)務(wù)套餐，匹配5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)差異化的業(yè)務(wù)可靠性需求，滿足最高99.9999%的可靠性指標(biāo)要求。（三）多業(yè)務(wù)承載和SR轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)適配工業(yè)場景多維感知和靈活接入SPN網(wǎng)絡(luò)支持對IP、以太網(wǎng)、TDM業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載，提供L2VPN、L3VPN和CBR等多業(yè)務(wù)類型。在切片分組層可同時提供SR-TP和SR-BE兩類隧道。SR-TP隧道由SDN集中控制器基于網(wǎng)絡(luò)實時拓撲狀態(tài)及業(yè)務(wù)算路請求，遵循用戶指定的算路策略計算生成端到端路徑，可支持嚴(yán)格約束路徑和全網(wǎng)流量工程，提升了5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的電信級服務(wù)質(zhì)量。SR-BE隧道基于IGP協(xié)議擴展生成，支持最短路徑優(yōu)先選路，以及IGP協(xié)議收斂保護和TI-LFA保護能力和FullMesh管道，最終實現(xiàn)多種連接需求業(yè)務(wù)的靈活接入和高效轉(zhuǎn)發(fā)。在業(yè)務(wù)接入側(cè)支持IPv4/IPv6雙棧和五元組的流分類，具備多維業(yè)務(wù)感知能力。SPN網(wǎng)絡(luò)通過間接測量的帶外（outBand）OAM技術(shù)和直接測量的帶內(nèi)（inBand）OAM技術(shù)實現(xiàn)電信級故障運維和高精度性能質(zhì)量檢測，進一步增強業(yè)務(wù)SLA性能保障。（四）高速率大容量SPN設(shè)備支撐大帶寬高吞吐的工業(yè)應(yīng)用部署等速率接口，單板卡容量400G的板卡已批量部署，單板卡容量800G的板卡也已成熟，單機最大交換容量已達到25.6Tbps。高速大容量SPN設(shè)備將有力支撐工業(yè)場景下高體驗視頻、高分辨率機器視覺、5G+云AR/VR/XR應(yīng)用落地，并為工業(yè)數(shù)字孿生等新應(yīng)用的創(chuàng)新發(fā)展提供底層網(wǎng)絡(luò)支撐。3.1FlexE：兼容以太網(wǎng)的靈活以太網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)2012年，隨著以太網(wǎng)接口速率的發(fā)展，業(yè)界認(rèn)為高速以太網(wǎng)接口(≥200GE）價格會非常昂貴，導(dǎo)致難以形成規(guī)模部署。需要一種將MAC速率演進與物理接口速率演進解耦的方法，通過低成本的物理接口捆綁獲得高速物理接口，這種方法可以基于OIF的MLG演進?；诖?，2013年11月1日的OIFDAY中，F(xiàn)lexibleEthernet的概念被首次提及。2014年10月的以太網(wǎng)聯(lián)盟會議中，召開了關(guān)于FlexE的圓桌討論。也正是在該會議中，谷歌介紹了面向數(shù)據(jù)中心互聯(lián)場景的FlexE用例以及FlexE驅(qū)動力。2015年3月發(fā)布了FlexEIA1.0，利用100GEPHY支持綁定、通道化和子速率功能。2017年6月，OIF發(fā)布了Fl同期，OIF立項了FlexE鄰居發(fā)現(xiàn)（NeighborDiscovery），旨在解決FlexE接口鄰居發(fā)現(xiàn)、連接驗證、能力發(fā)現(xiàn)、完整性校驗和差分差分延遲補償能力發(fā)現(xiàn)的問題，使得FlexE能夠更加便捷地應(yīng)用。2018年6月，OIF發(fā)布了FlexE2.0，增加對200GBASE-RPHY和400GBASE-RPHY的支持。同年9月，F(xiàn)lexEND1.0發(fā)布。2019年7月，OIF發(fā)布了FlexE2.1，增加了對進行了優(yōu)化和修訂（見圖13）。我國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（CCSA）于2017年啟動了FlexE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究，已于2020年底完成了FlexE鏈路接口技術(shù)要求和測試方法兩項通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的研制，目前均已正式發(fā)布，具體見表15。表152021年發(fā)布的兩項FlexE中國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1求2YD/T3992-2021靈活以太網(wǎng)（由于FlexE是面向數(shù)據(jù)中心互聯(lián)場景設(shè)計，是一個接口技術(shù)，而不是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，缺少組網(wǎng)能力，進而限制了FlexE的應(yīng)用范圍。另一方面，高速以太網(wǎng)物理接口和高速NP的發(fā)展受到HPC、數(shù)據(jù)中心在2015年后的快速發(fā)展的影響，高速以太網(wǎng)物理接口的標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)化速率加快，從而使得FlexE最初所迫切希望解決的問題不再重要。FlexE也并沒有在谷歌等OTT廠家中獲得大量應(yīng)用。2017年，中國廠商借鑒FlexE的設(shè)計邏輯，面向5G移動承載場景，提出了滿足電信級要求的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)切片通道層，支持硬切片確定性超低時延轉(zhuǎn)發(fā)。從2018年到2020年，在中國廠商的推動和主導(dǎo)下，ITU-T研制發(fā)布SPN是我國自主創(chuàng)新的新一代5G承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。SPN采用高效以太網(wǎng)內(nèi)核，實現(xiàn)大帶寬、低時延、高效率的綜合業(yè)務(wù)承載。通過多層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高效融合，及靈活軟硬管道分片，提供從L0~L3的多層業(yè)務(wù)承載能力。因兼容以太網(wǎng)生態(tài)鏈，SPN還具備低成本的特性。SPN在IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)和OIFFlexE技術(shù)基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性提出實現(xiàn)業(yè)務(wù)的硬管道隔離和帶寬保障，提供極低時延的業(yè)務(wù)承載管道。SPN利用IP、以太網(wǎng)、光的高效融合，實現(xiàn)從L0~L3的多層次組網(wǎng)，構(gòu)建多種類型的管道提供能力。不僅提供基于分片以太網(wǎng)的“高可靠硬隔離的硬分片”，也支持基于靈活分組連接的“彈性可擴展的軟分片”，從而可以按需對一張物理網(wǎng)絡(luò)進行資源切片隔離，形成多個虛擬網(wǎng)絡(luò)，為多種業(yè)務(wù)提供基于差異化SLA的承載服務(wù)。自2018年開始，CCSA啟動了SPN系列通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的研究制定,目前已正式發(fā)布了三項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：YD/T3826-2021《切片分組網(wǎng)（SPN）總體技術(shù)要求》、YD/T3974-2021《5G網(wǎng)絡(luò)切片基于切片分組網(wǎng)（SPN）承載的端到端切片對接技術(shù)要求》和YD/T4172-2022《切片分組網(wǎng)（SPN）設(shè)備技術(shù)要求》，完成了《切片分組網(wǎng)絡(luò)（SPN）設(shè)備測試方法》等三項行標(biāo)報批公示和1項互通技術(shù)研究報告結(jié)題審查，正在研究制定《切片分組網(wǎng)絡(luò)（SPN）細粒度承載技術(shù)要求》和《切片分組網(wǎng)絡(luò)（SPN）互通技術(shù)要求》等六項行標(biāo)（見表16切片分組網(wǎng)（SPN）的中國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布和在研狀態(tài)1234示5標(biāo)62021-0583T-YD基于切片分組網(wǎng)(SPN)的承載網(wǎng)切片示7示89—國際電信聯(lián)盟的第15研究組（ITU-TSG15）是負責(zé)研接入網(wǎng)和光纖光纜基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)威國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，已發(fā)布多個全球廣泛應(yīng)用的傳送網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，如SDH、OTN和PTN等。自2017年開始，我國成員向ITU-T積極貢獻200多篇5G傳送和MTN技術(shù)文稿，不僅推動研究發(fā)布了5G傳送需求技術(shù)報告和5G傳送網(wǎng)絡(luò)特性G.8300標(biāo)準(zhǔn)建議，還主導(dǎo)研制了ITU-T新一代5G傳送的MTN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，具體歷程見圖14。2017年4月，中國移動和中國信通院聯(lián)合向ITU-TSG15的Q11&Q12&Q14課題聯(lián)合會議提交了第一篇建議擴展FlexE接口為通道層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的提案；2017年6月我國成員聯(lián)合向ITU-TSG15全會提出了建議開展5G傳送需求和技術(shù)方案研究的提案，正式立項研究GSTR-TR5G傳送需求技術(shù)報告；在2018年10月的ITU-TSG15全會上，正式立項我國提出的SPN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)G.mtn項目，命名為MTN（MetroTransportNetwork，城域傳送網(wǎng)絡(luò)）接口技術(shù)，開啟了我國主導(dǎo)新一代光傳送網(wǎng)新技術(shù)體系國際標(biāo)準(zhǔn)化的里程碑。2019年7月，ITU-TSG15全會批準(zhǔn)立項MTN架構(gòu)、設(shè)備功能、線性保護和網(wǎng)絡(luò)管控四個標(biāo)準(zhǔn)項目，MTN成為繼SDH、OTN之后的新一代5G傳送網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)體系（見圖15）。—40—目前，MTN技術(shù)已在ITU-T形成了一套體系化的國際標(biāo)準(zhǔn)系列，具體接口G.8312、MTN設(shè)備功能G.8321、MTN線性保護G.8331、MTN網(wǎng)絡(luò)管控G.8350五項國際標(biāo)準(zhǔn)建議和網(wǎng)絡(luò)演進G.sup.69技術(shù)報告，MTN同步標(biāo)準(zhǔn)將于2023年完成研制。2022年9月的ITU-TSG15全會批準(zhǔn)立項G.fgMTN，標(biāo)志著MTN擴展細粒度子通道的核心架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)獲得國際標(biāo)準(zhǔn)組織認(rèn)可。—41—表17ITU-TMTN系列國際標(biāo)準(zhǔn)ArchitectureformetrotransportnetworkInterfacesforametrotransportnetwCharacteristicsofMTNequipmentAAP批準(zhǔn)發(fā)布MTNlinearprotectitransportnetworkAAP批準(zhǔn)發(fā)布Migrationofapre-standardnetworktoametrotransportnetworkSynchronizationaspectsofmetrotransportnetwork在2022年3月召開的世界電信標(biāo)準(zhǔn)全會（WTSA-20）上，ITU-TSG15主席向出席會議的125個成員國的1000多名與會代表匯報了2017-2021研究期的SG15進展報告，其中MTN位列本研究期的重要成果（見圖16并將面向行業(yè)應(yīng)用的高質(zhì)量小顆粒業(yè)務(wù)（Sub1G）做為新研究期的主要發(fā)展—42—自2019年中開始，中國移動聯(lián)合中國信通院、華為、中興、烽火等產(chǎn)業(yè)各方，一起研究探索垂直行業(yè)應(yīng)用需求和SPN小顆粒技術(shù)方案，先后論證了1Gbps、100Mbps和10Mbps三種顆粒度并開展了一些新技術(shù)測試驗的技術(shù)方案，并于2021年6月聯(lián)合發(fā)布了《SPN小顆粒技術(shù)白皮書》白皮書[5]，2021年下半年完成了中國移動相關(guān)企標(biāo)《切片分組網(wǎng)（SPN）細粒度切片技術(shù)要求》和《10GE接口細粒度切片技術(shù)要求》制定，并進行了多廠家樣機的互聯(lián)互通測試驗證，2022年正在協(xié)同開展我國《切片分組網(wǎng)絡(luò)（SPN）細粒度承載技術(shù)要求》通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和ITU-T國際標(biāo)準(zhǔn)的推進工段路由（SegmentRouting）轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)是SDN架構(gòu)演進下的產(chǎn)物，其核心思想是將報文轉(zhuǎn)發(fā)路徑切割為不同的分段，并在路徑起始點往報文中插入分段信息，中間節(jié)點只需要按照報文里攜帶的分段信息轉(zhuǎn)發(fā)即可。這樣的路徑分段，稱之為“Segment”，并通過SID（SegmentIdentifier，段標(biāo)識）來—43—標(biāo)識。相比于傳統(tǒng)隧道技術(shù)，SR隧道由于不需要在中間節(jié)點上維護隧道路徑狀態(tài)信息，極大提升隧道路徑調(diào)整的靈活性和網(wǎng)絡(luò)可編程能力。SPN在IETFRFC8402源路由定義的嚴(yán)格約束路徑SR-TE基礎(chǔ)上，創(chuàng)新的增加一層標(biāo)識端到端業(yè)務(wù)流的路徑標(biāo)簽PathSegment，增強改進形成SR-TP隧道，用于面向連接的、點到點業(yè)務(wù)承載?；赑athSegment，轉(zhuǎn)發(fā)路徑尾節(jié)點可以識別數(shù)據(jù)流的路徑，從而支持對業(yè)務(wù)路徑的時延和丟包率等性能的測量，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量實時可視；在標(biāo)簽棧中插入PathSegment后，業(yè)務(wù)路徑可被識別，當(dāng)故障發(fā)生時，可實現(xiàn)快速能夠?qū)蓷l單向路徑綁定在一起實現(xiàn)了雙向隧道，從而支持雙向保護倒換，進一步提高網(wǎng)絡(luò)可靠性。PathSegment，不只是解決了SR在電信網(wǎng)應(yīng)用的可靠性問題，更重要的是提出了一種新的Segment基礎(chǔ)類型：PathSegment。基于PathSegment可以做出很多路徑層面的SR新功能，該技術(shù)已經(jīng)在SPN網(wǎng)絡(luò)中廣泛部署，成為重要的基礎(chǔ)技術(shù)之一。在標(biāo)準(zhǔn)化上，SR-MPLSPathSegment涉及整體架構(gòu)、轉(zhuǎn)發(fā)面定義、控制面擴展等多篇IETF（InternetEngineeringTaskForce,國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）草案，已形成比較完整的體系化標(biāo)準(zhǔn)。SR-MPLSPathSegment基礎(chǔ)草案已經(jīng)接近RFC發(fā)布階段，其PCEP、BGP、SRPolicy等多篇協(xié)議擴展草案也都已成為工作組文稿，標(biāo)志著PathSegment的標(biāo)準(zhǔn)化進程取得了巨大突破，中國力量在國際標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域的話語權(quán)亦得到了充分體現(xiàn)（見—44—表18SR-TP的IETFRFC和工作組文稿狀態(tài)1234RFC8664PathComputat5RFC8321Alternate-MarkingMethodfoPerformanceMonitori6draft-ietf-rtgwg-segment-routing-ti-lfa7draft-ietf-spring-mpls-pa8PathComputationElementCommunicatPaths9PathComputationElementCommunicadraft-ietf-pce-bindingCarryingBindingLabel/Segment-IDinPCE-basedN3.5SPN全產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)模化商用和健壯性發(fā)目前，SPN產(chǎn)品已實現(xiàn)了設(shè)備大規(guī)模商用，國內(nèi)主流網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商和接入設(shè)備廠商共提供30多款SPN設(shè)備。SPN設(shè)備在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、芯片、設(shè)備、儀器儀表、網(wǎng)絡(luò)部署和行業(yè)應(yīng)用方面已基本形成了完整產(chǎn)業(yè)鏈（如圖—45—萬端已在現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模部署。華為基于SPN技術(shù)架構(gòu)，自主研發(fā)5G承載NP網(wǎng)絡(luò)處理器和交換網(wǎng)970C等見圖19）。SPN設(shè)備中關(guān)鍵元器件，例如芯片、光模塊均自主研發(fā)，并且關(guān)鍵元器件的供應(yīng)自主可控。華為SPN產(chǎn)品已經(jīng)在全國各個省份均有部署。依托5G移動承載，華為與運營商在多個行業(yè)和多個合作伙伴開展了應(yīng)用，包括東莞南方工廠，貴州省醫(yī)保專網(wǎng)，河南省鄭大一附院智慧醫(yī)療專網(wǎng)，湖南省華菱湘鋼智慧工廠SPN專網(wǎng)，江蘇省SPN省干云專網(wǎng)，山西省呂梁SPN智慧煤礦專網(wǎng)，深圳南方電網(wǎng)5G智能電網(wǎng)行業(yè)專網(wǎng)，浙江寧波5G智慧港口承載切片專網(wǎng)，山東省青島海爾園區(qū)SPN智能制造切片專網(wǎng)，天津中國郵政SPN政企專網(wǎng)?！?6—中興通訊SPN全系列產(chǎn)品ZXCTN61系列、ZXCTN6700系列（見圖21覆蓋接入?yún)R聚核心干線應(yīng)用場景。中興通訊SPN產(chǎn)品核心芯片均為功耗比商用芯片組合降低50%、交換網(wǎng)芯片提供業(yè)務(wù)無關(guān)統(tǒng)一信元交換，接入設(shè)備主控主芯片集成NP、MTN、TM功能三合一。自研芯片集成高精度時間戳，芯片精度±1ns。中興通訊SPN全系列產(chǎn)品在國內(nèi)外市場已規(guī)模部署，累計發(fā)貨超過10萬端。烽火公司自研SPN分組處理芯片(FlexE+PP+TM)起始于2017年初，2019年Q4開始規(guī)?，F(xiàn)網(wǎng)部署基于該自研芯片的SPN設(shè)備。烽火提供CiTRANS690E30/E20/E10和CiTRANS650U5/U3/U2共6款SPN設(shè)備(如圖21)，交換容量從25.6T到320G，切片容量從12.8T到100G，全面支持單節(jié)點精度5ns的超高精度時間同步。烽火SPN已經(jīng)完成三期全國統(tǒng)一集采，在個28省/自治區(qū)有商業(yè)應(yīng)用；截止2022年中，烽火SPN全國累計上管超過3萬端，累計加載5G基站超8萬個，設(shè)備在網(wǎng)穩(wěn)定運行累計超過3億小時?！?7—隨著5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)部署加速，工業(yè)場景下的新應(yīng)用新業(yè)務(wù)不斷向深度和廣度擴展。面向工業(yè)場景的網(wǎng)絡(luò)需求，SPN在小顆粒切片靈活承載、確定性低時延和抖動、高精度便捷化SLA質(zhì)量保證、面向算網(wǎng)融合的多位感知和融合組網(wǎng)能力等方面均實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化落地。（一）小顆粒切片靈活承載能力：面向行業(yè)客戶和業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)需求，實現(xiàn)帶寬精細化管理，高效匹配各類型業(yè)務(wù)帶和200GEFlexE接口均支持N×5Gbps大顆粒硬管道能力。由于工業(yè)場景應(yīng)用呈現(xiàn)出小于10Mbps的小顆粒硬管道承載需求，因此SPN在繼承現(xiàn)有成為助力5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及政企專線應(yīng)用部署的關(guān)鍵賦能力量。SPN小顆粒技術(shù)繼承了高效以太網(wǎng)內(nèi)核，將細粒度切片技術(shù)融入SPN整體架構(gòu)，提供了低成本、精細化、硬隔離的小顆粒承載管道。FGU將硬切片的顆粒度從5Gbps細化為10Mbps，以滿足5G+垂直行業(yè)應(yīng)用和專線業(yè)務(wù)等場景下小帶寬、高隔離性、高安全性等差異化業(yè)務(wù)承載需求。目前中國移動已基本完成SPN細粒度承載技術(shù)企標(biāo)研制，并正在推動全系列SPN設(shè)備支持FGU技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。在設(shè)備形態(tài)方面，面向工業(yè)園區(qū)和行業(yè)客戶一點入云應(yīng)用場景，小型化接入SPN設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)10GE以太網(wǎng)接口上聯(lián)城域SPN設(shè)備實—48—現(xiàn)端對端切片管控與業(yè)務(wù)快速開通，支持SR-MPLS、SRv6和L2VPN、L3VPN和EVPN業(yè)務(wù)功能，有利于構(gòu)建端到端高效、無損、柔性帶寬、靈活接入和電信級高可靠的行業(yè)虛擬專網(wǎng)。（二）確定性低時延和抖動能力：適配工業(yè)場景控制類業(yè)務(wù)的確定性承載需求，SPN設(shè)備已實現(xiàn)毫秒級的時延、微秒級的抖動、納秒級超高精度時確定的時隙保證嚴(yán)格TDM特性和帶寬的確定性。中間節(jié)點TDM時隙交叉，不感知業(yè)務(wù)報文信息，從而保證確定性的低時延。業(yè)務(wù)報文獨占TDM通道時隙資源，抖動小于1us。通過時鐘源下沉、超高精度時鐘源和傳遞技術(shù)提升精度，提供納秒級超高精度時間同步。（三）高精度便捷化的SLA質(zhì)量保證能力：工業(yè)場景由于業(yè)務(wù)類型復(fù)雜且業(yè)務(wù)指標(biāo)嚴(yán)苛，需要更精準(zhǔn)的檢測技術(shù)進行業(yè)務(wù)測量并采集SLA性能數(shù)據(jù)，進而對所承載業(yè)務(wù)的運行狀態(tài)進行分析、評價、控制和調(diào)整，以提供長期穩(wěn)定、可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。SPN采用了面向業(yè)務(wù)流量的高精度帶內(nèi)OAM（IOAM）機制。IOAM檢測在業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑、QOS處理和業(yè)務(wù)報文轉(zhuǎn)發(fā)方面完全與被測業(yè)務(wù)一致，能更真實的反映被測業(yè)務(wù)的SLA性能。SPN設(shè)備已實現(xiàn)了IOAM技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化部署并已具備了上萬規(guī)格的業(yè)務(wù)檢測能力。后續(xù)SPN將持續(xù)推進基于大數(shù)據(jù)分析和人工智能的性能檢測分析技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。（四）基于應(yīng)用感知的融合組網(wǎng)能力：行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、IPv6+發(fā)展和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的高質(zhì)量工業(yè)外網(wǎng)要求，提出了云網(wǎng)邊端協(xié)同組網(wǎng)、一網(wǎng)多業(yè)、算力網(wǎng)絡(luò)、定制化和服務(wù)能力開放等核心需求特征。中國移動與中國信通院正在聯(lián)合推動SPN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商開發(fā)支持基于SRv6Policy的算網(wǎng)感知能力，并將在廣域網(wǎng)逐步實現(xiàn)SPN承載網(wǎng)與IP云專網(wǎng)基于G-SRv6的跨域互通。通過加強IPv6+、G-SRv6、SR-Policy可編程能力和網(wǎng)—49—實現(xiàn)無線、企業(yè)、家庭、云網(wǎng)、算網(wǎng)等多業(yè)務(wù)綜合承載；通過規(guī)范化接口模型和多域互通組網(wǎng)方式，實現(xiàn)邊緣網(wǎng)絡(luò)的異廠家靈活組網(wǎng)；通過SDN開放的北向接口和APP第三方接口，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視化與客戶自助服務(wù)。SPN通過與G-SRv6等IPv6+技術(shù)結(jié)合，利用IPv6擴展頭感知和傳遞各類應(yīng)用信息，從而更好的配置和優(yōu)化不同切片資源來保證SLA，實現(xiàn)更深度的多維業(yè)務(wù)感知和多域異構(gòu)技術(shù)的融合組網(wǎng)應(yīng)用部署。4.1.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò)的需求場景分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)包括工業(yè)內(nèi)網(wǎng)和工業(yè)外網(wǎng)兩大類網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景。工業(yè)內(nèi)網(wǎng)主要是實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部連接生產(chǎn)、控制這些環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，并提供企業(yè)日常運行的信息化通信管理。工業(yè)內(nèi)網(wǎng)分為OT網(wǎng)絡(luò)和IT網(wǎng)絡(luò)兩部分。在傳統(tǒng)生產(chǎn)環(huán)境，OT網(wǎng)絡(luò)是一套獨立的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)生產(chǎn)單元之間的可靠信息交互，采用的技術(shù)有工業(yè)總線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)等；IT網(wǎng)絡(luò)是辦公局域網(wǎng)，采用的技術(shù)是以太網(wǎng)和無線WiFi。在數(shù)據(jù)安全和網(wǎng)絡(luò)安全可靠的前提下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)希望實現(xiàn)OT和IT網(wǎng)絡(luò)的融合組網(wǎng)，主要技術(shù)發(fā)展方向包括實時化、IP化、扁平化、無線化和柔性化等。工業(yè)外網(wǎng)不僅要為實現(xiàn)遠程生產(chǎn)控制的通信實體之間提供高可靠和低時延的網(wǎng)絡(luò)連接，還需傳遞相關(guān)數(shù)據(jù)到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺或行業(yè)云服務(wù)平臺，即通過國家、區(qū)域或地市等不同級別的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺或行業(yè)云服