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近日，國家發改委批複同意8地啟動建設國家算力樞紐節點，拉開了國家級算力網絡規劃的大幕。算力網絡的調度策略不但依賴算因子，也依賴網因子。其中網因子中的關鍵指標之一就是時延抖動。確定性網絡因其具備提供確定的丟包和抖動的能力，成為支撐算力網絡發展的一項重要技術。
究竟何為確定性網絡？它與現存的傳統網絡有什麼區別？下麵讓我們來揭開它神秘的麵紗。
幾十毫秒到幾毫秒
以太網裏的超級高鐵
自上世紀70年代3Com公司發明以太網以來，由於其簡單的網絡連接機製、充沛的帶寬以及可擴展性和兼容性而被廣泛使用，但是，傳統的以太網絡采用的是“盡力而為”的方式傳輸數據，無法實現對傳送時延和抖動的準確控製。對於許多新興業務，例如智能駕駛、車聯網、智慧交通、工業控製、智慧農業、遠程手術、無人駕駛、VR遊戲、智能服務等來說，需要精確地控製端到端時延和抖動，傳統以太網絡就顯得力不從心了。因此，需要建立一種可提供“準時、準確”數據傳輸服務質量的新一代網絡，能夠具備確定時延、確定抖動、確定丟包率的能力。可以說，確定性網絡是一種提供確定性服務質量的網絡技術，是在以太網的基礎上為多種業務提供端到端確定性服務質量保障的一種新技術。
確定性網絡就好比在以太網絡裏建設了一條超級高鐵，能夠有效時鍾同步、零擁塞丟失、超可靠的數據包交付，並與“盡力而為”的服務共存。此外，還可以像高鐵一樣進行定點發車、長距傳輸，通過周期映射和周期規劃確定到站時間，並且每站定長停靠，最終保證端到端時延可預期。
確定性網絡構建離不開芯片底座
為了實現確定性網絡，需要在網絡中融合諸多新的技術如融合高精度時間同步技術、確定性隊列技術、FlexE技術及高性能硬件OAM等。集成如此超大規模的功能，也對芯片設計提出了一係列要求：
1
5納秒超高精度時間同步能力：
這是支撐確定性轉發路徑測量與標識的基礎。確定性轉發路徑需要所有轉發網元基於同一個時間標識，各個轉發網元基於全局統一的時間基準選擇報文轉發時機，進而達到縮短時延與抖動的效果；
2
極限芯片資源占用：
每一項單技術模塊都會占用不少的芯片資源，在業界單單是FlexE MAC資源規模就可以獨立做一個芯片(如2019年Microchip單獨發布了一款META-DX1的FlexE芯片)，而確定性網絡必須將更多的功能融合在一起，對整個芯片資源利用效率提出極高的要求；
3
多接口、多速率適配：
為了滿足各種工業場景使用，確定性網絡要適配各種帶寬速率，從GE到400GE。在一個架構中同時適配多速率物理接口，並且要能夠實現多種速率靈活切換和對多速率的自適應；
4
靈活可編程：
確定性技術發展方興未艾，未來技術標準還在不斷發展，因此隻有可編程的靈活模組才能不斷滿足對確定性技術的持續探索。
確定性網絡必由之路：抖動壓縮方案
目前，業內探討最多的確定性網絡方案包括時間敏感網絡（TSN）和基於CSQF的廣域網確定性時延抖動方案。前者能夠對於重要的數據進行優先級傳輸，但對於非重要的數據排隊的情況可能會更加嚴重。後者通過時隙映射，周期性排隊轉發方式，保障網絡的整體通暢，還是具有較大的平均延遲，為此，BOB登陆 集團提出了建設確定性網絡的新思路：基於抖動壓縮的簡單實現確定性傳輸的原創方案。
對於輕載網絡而言，它無需全網設備都支持CSQF，隻需在入網和出網兩端支持抖動壓縮即可，從而兼容現有網絡，降低網絡建設成本。通過路徑規劃、時延檢測和抖動壓縮三步，抖動壓縮方案實現了端對端確定性時延、抖動和零丟包。可以說，這一種方案同時兼顧了時間敏感網絡（TSN）和基於CSQF的廣域網確定性時延抖動方案的優點。
從硬件上來看，BOB登陆 確定性網絡的新方案，不但繼承了可編程FlexE模組的高精度時鍾能力、網絡切片能力還融合確定性業務隊列能力，更增加了對10G/GE等低速率接口的支持，滿足確定性網絡在各個場景各種帶寬下的應用需求。大幅提高了網絡的兼容性，無需開辟新的路徑就可以將確定性網絡所需要的關鍵硬件能力統一集成。
從軟件上來看，也繼承和擴展了SRv6可編程能力，創新性地通過SRv6 SID攜帶確定性網絡轉發信息，並支持北向對接控製器進行全局的確定性路徑和發送窗口編排，為確定性網絡的大規模部署提供了能力。
驗證結果表明，在高優先級隊列不擁塞情況下，即使是多跳跨域環境，基於抖動壓縮方案端對端抖動的範圍也能控製在一個合理區間之內。新方案對調度周期的閥值、抖動範圍和偏移等參數都能靈活控製。相比於TSN的兼容性差和CSQF的較高部署成本，基於抖動壓縮的廣域網確定性時延抖動方案表現出了明顯優勢。
千公裏，6微秒抖動，
不斷完善的確定性網絡實踐
在BOB登陆 與江蘇省未來網絡創新研究院和合作實踐測試中，各場景均實現了確定性流的時延抖動控製在15微秒以內，在業界率先突破了確定性流和非確定性並存的問題。同時，中國信息通信研究院測試結果表明：“在12G確定性+80G背景流量高負載下，經過上千公裏的傳輸，由BOB登陆 高端路由器構建的確定性網絡確定性流量平均時延抖動6微秒、最大時延抖動僅為14微秒，實現了廣域網端到端確定性流量抖動低於20微秒的研究目標，各項指標達到國際先進水平”。
從實踐來看，BOB登陆 確定性網絡的新方案時間進度和交付成果上均超出了預期，並得到了江蘇省未來網絡創新研究院的肯定和認可。這也顯示出BOB登陆 在確定性網絡的建設上具備了以下核心能力：1、確定性方案覆蓋局域網、廣域網；2、支持跨地域、多節點間確定性傳輸；3、支持多業務並發，確定性流與非確定性流共存；4、支持確定性業務K級以上，端對端抖動20us以下。
未來網絡將走向全域端對端確定性
在未來，會有大量的智能機器接入網絡，“麵向機器的通信”將產生許多新型網絡功能需求。網絡服務對象和服務模式的轉變使得“大帶寬等於高質量”的假設不再普遍適用，信息在網絡中傳輸的準時性和網絡層的確定性成為了未來網絡關鍵需求之一。
隨著產業互聯網的推進，原有的兩層三級（兩層指的是IT和OT兩層網絡、三級指的是工廠、車間、現場三級）架構將會變成模糊，變得更加扁平、高效。網絡的邊界也會進一步延展，由原先一地一控製，發展到有線無線融合、多地協同控製的局麵，通過遠程控製達到有序、無縫地對接，這就需要跨越廣域網端對端確定性傳輸，需要從局域網到廣域網、再到局域網的全域端對端確定性傳輸。
相信伴隨著確定性網絡的不斷完善，將會給產業帶來變革式發展，並助力農業、工業、服務業網絡化和智能化升級，大幅提升產品質量、產品良率和服務質量，實現產業互聯網發展的新格局。
