面向大规模增强确定性网络架构及验证

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024008

电信科学 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (1): 152-161.doi: 10.11959/j.issn.1000-0801.2024008

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面向大规模增强确定性网络架构及验证

徐军¹, 刘爱华², 孔国权¹, 熊泉²

¹ 温州市铁路与轨道交通投资集团有限公司，浙江温州 325000
² 中兴通讯股份有限公司，广东深圳 518052

修回日期:2024-01-12 出版日期:2024-01-01 发布日期:2024-01-01
作者简介:徐军（1986- ），男，温州市铁路与轨道交通投资集团有限公司高级工程师，主要研究方向为轨道交通通信、铁路信息化等
刘爱华（1978- ），男，中兴通讯股份有限公司高级工程师，主要从事有线网络系统架构、关键技术研究和标准化工作
孔国权（1988- ），男，温州市铁路与轨道交通投资集团有限公司高级工程师，主要研究方向为轨道交通通信、信息化网络等
熊泉（1984- ），女，中兴通讯股份有限公司工程师，主要研究方向为数据通信领域未来网络确定性

Architecture and verification of enhanced deterministic networking oriented large-scale

Jun XU¹, Aihua LIU², Guoquan KONG¹, Quan XIONG²

¹ Wenzhou Railway and Rail Transit Investment Group Co., Ltd., Wenzhou 518052, China
² ZTE Corporation, Shenzhen 518052, China

Revised:2024-01-12 Online:2024-01-01 Published:2024-01-01

摘要/Abstract

摘要：

确定性网络相比传统IP网络的“尽力而为”服务提供确定性服务质量保证，满足日益增长差异化的IP业务承载要求。在以太网局域和IP限制域网络，IEEE和IETF国际标准组织分别成立了时间敏感网络和确定性网络工作组，并发布了系列标准。目前，产业界已经开展面向大规模确定性网络的研究，已经有共识需要对确定性网络技术进行必要的增强，发展新的增强确定性网络架构。在IETF确定性网络架构基础上提出了一种三维增强确定性网络架构，并基于该架构研制的原型样机进行了测试验证，验证结果显示，该架构满足大规模确定性网络的需求并具备很好的兼容性。

关键词: 增强确定性网络, 增强确定性网络架构, 增强确定性网络验证

Abstract:

Comparison to the traditional “best-effort” QoS of IP-based network, deterministic networking had provided guaranteed QoS capabilities catering the requirements of differentiated increasing IP-based services.In the local Ethernet network and limited domain IP network, IEEE and IETF had approved the time-sensitive networking and deterministic working groups, which had published series standards.At present, the large-scale deterministic networking research has been carried out in the industry.There has being a consensus that the deterministic networking technology needs to be enhanced, and a new enhanced deterministic networking architecture needs to be developed.A three-dimension enhanced networking architecture was proposed, and the prototype devices verification based the architecture were provided.The results of verification show that it can meet the large-scale deterministic requirements with the well compatibilites for existed IP network.

Key words: enhanced deterministic networking, architecture of enhanced deterministic networking, verification of enhanced deterministic networking

中图分类号:

TP393

徐军, 刘爱华, 孔国权, 熊泉. 面向大规模增强确定性网络架构及验证[J]. 电信科学, 2024, 40(1): 152-161.

Jun XU, Aihua LIU, Guoquan KONG, Quan XIONG. Architecture and verification of enhanced deterministic networking oriented large-scale[J]. Telecommunications Science, 2024, 40(1): 152-161.

图/表 9

图1

表1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

表2

参考文献 23

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技术名称	主要技术	典型应用场景
TSN	L2队列增强：IEEE Qbv/Qch/Qcr等；	局域网络和L2业务
	TSN 管控增强：集中式、分布式和混合式部署方案及其能力增强
DetNet	L3转发面增强：显式路径；	限制域IP网络和L3业务
	L3控制面增强：资源预留
EDN	异构转发面增强：多样化确定性转发技术和队列机制；	大规模异构多域网络和多样化端到端确定性业务
	跨域控制面增强：多域异构管控；
	确定性QoS增强：支持分类分级确定性业务和流量管控

测试用例	测试内容	测试结果
单时隙颗粒性能测试	10 μs时隙叠加背景流性能测试	确定性业务流最大抖动为13 μs
	20 μs时隙叠加BE性能测试	确定性业务流最大抖动为22 μs
多时隙颗粒性能测试	变长包混合业务性能测试	10 μs时隙颗粒业务最大抖动为16 μs，20 μs时隙颗粒最大抖动为27 μs
	定长包混合业务性能测试	10 μs时隙颗粒最大抖动为16 μs，20 μs时隙颗粒最大抖动为27 μs
	多周期确定性业务叠加测试	10 μs时隙颗粒最大抖动为18 μs，20 μs时隙颗粒最大抖动为34 μs
汇聚功能测试	汇聚功能测试	10 μs时隙颗粒最大抖动为18 μs，20 μs时隙颗粒最大抖动为34 μs
大规模性能测试	大规模流量测试	30 000条大规模确定性业务流：10 μs时隙颗粒最大抖动为13 μs，
		20 μs时隙颗粒最大抖动为25 μs

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