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Flex到底是什么意思?

FPGA自習室 ? 來源:鮮棗課堂 ? 作者:鮮棗課堂 ? 2021-06-25 14:29 ? 次閱讀

今天我們來聊一聊FlexE。

進入5G時代,我們學習傳輸網知識,經常會看到“Flex”這個前綴。比如說,FlexE、FlexO、FlexHaul、Flex Grid、FlexXXX……

感覺好像不帶個“Flex”,都不好意思叫自己是新技術。

那么,Flex到底是什么意思?

沒錯,Flex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,就是我們耳熟能詳的“以太網Ethernet)”。

大家學計算機網絡,第一課應該就會介紹以太網。什么CSMA/CD(載波監聽多路訪問及沖突檢測)、總線型拓撲、100BASE-T,不知道大家還有沒有印象?

最早的以太網,誕生于上世紀70年代。

一個名叫Bob Metcalfe的哈佛博士,利用自己在夏威夷大學Aloha項目(世界上最早的無線電計算機通信網)學習時受到的啟發,在施樂公司(Xerox)帕洛阿爾托研究中心,和另一名同事David Boggs,共同設計并實現了世界上第一個以太網。

后來,1982年,Xerox與DEC及Intel組成DIX聯盟,共同發表了Ethernet Version 2(EV2)的規格,并將它投入商用市場,且被普遍使用。

這個EV2,就是受IEEE承認的10BASE5。10代表速度是10Mbps,BASE代表傳輸信號調制方式為基帶調制,5代表傳輸距離500米。

以太網誕生之后,得到了快速的發展,逐漸從最開始的總線式以太網(也叫經典以太網),演變為交換式以太網。

以太網的速率,從最開始的1Mbps,10Mbps,100Mbps,慢慢衍生出了1Gbps,10Gbps,100Gbps……

以太網的傳輸介質,也從早期的同軸電纜,變成了雙絞線(80年代末出現),再到后面的光纖(90年代中后期出現)。

在OSI七層模型里面,以太網是數據鏈路層和物理層的技術。在TCP/IP模型中,是網絡接口層。

進入2010年代之后,人們開始發現,光傳輸設備的發展,漸漸無法跟上需求。

一方面,光通信場景較多,UNI(用戶網絡接口)可能出現多種情況,而底層光傳輸鏈路接口和模塊是固定的,難以應對這些變化。例如,光傳輸設備只有三個40G通道,而我們的業務是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,實現高速率?

于是,人們開始思考,Ethernet接口的速率,和光傳輸的能力速率,能不能解除匹配關系。這個,就是我們常說的“解耦”。

為了實現這個愿望,2016年,OIF(光互聯論壇)推出了FlexE。

FlexE的作用,有點像一個“超級變速齒輪”。

它在傳統以太網架構的基礎上,引入了全新的FlexE Shim層,實現MAC(介質訪問控制子層,屬于數據鏈路層)和PHY(物理層)的解耦。

上層和下層的數據流速率,不再強制綁定。

FlexE Client

對應于網絡的各種用戶接口(UNI),與現有IP/ETH網絡中的傳統業務接口一致。可根據帶寬需求靈活配置,例如10G、40G、100G、200G、n*25G。

FlexE Group

本質上就是IEEE 802.3標準定義的各種以太網物理層(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)的數據承載通道,每個PHY所對應的這一組Slot被稱為一個Sub-calendar,其中每個Slot所對應的帶寬為5Gbps。

FlexE Client原始數據流中的以太網幀,以Block原子數據塊(為64/66B編碼的數據塊)為單位進行切分,這些原子數據塊可以通過FlexE Shim實現在FlexE Group中的多個PHY與時隙之間的分發。

由于FlexE Group的100GE PHY中每個Slot帶寬為5Gbps粒度,FlexE Client理論上也可以按照5Gbps速率顆粒度進行任意數量的組合設置,支持更加靈活的多速率承載。

(注意,最開始的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,給一個大數據流用。

多路PHY一起工作,支持更高速率。

例如,4路100GE PHY實現400G MAC速率。

子速率(Sub-Rate):

子速率,就是一根或多根大水管,給一個小數據流用。

單一低速率MAC數據流共享一路或者多路PHY,并通過特殊定義的Error Control Block實現降速工作。

例如,在100G PHY上僅僅承載75G MAC數據流。

通道化(Channelization):

通道化,是一根或多根大水管,給若干小數據流(或大數據流)用。

多路低速率MAC數據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數據流。或者,在兩路100G PHY上復用承載125G的MAC數據流。

總而言之,FlexE在不同基礎設施條件下,實現了對不同業務帶寬的支持。這就是所謂的“靈活性(Flexible)”。

基于FlexE通道化功能,運營商可以在現有線路上,構建端到端的管道。這些管道的服務等級可以不同。

大家應該也想到了網絡切片。是的,Flex也能夠滿足網絡切片的需求。

FlexE在現有技術標準和設備的基礎上,做了一些“小改動”,就實現了靈活的速率,更大的帶寬,以及通道隔離。可以說是既省錢又好用。這樣的技術,自然而然受到了大家的歡迎。目前,OIF已經將標準發展到了2.1版本。

現在,FlexE已經是公認的5G承載網關鍵技術之一,也是第三代以太網技術的核心。

好啦,今天的內容就到這里,感謝大家的耐心閱讀,如果大家覺得文章有用,歡迎幫我們轉發!

謝謝啦!

編輯:jq

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原文標題:5G承載網里的FlexE,到底是什么?

文章出處:【微信號:FPGA_Study,微信公眾號:FPGA自習室】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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