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网络不抖，创新才有！新华三用确定性网络铺就互联网的无限未来

轻聊责任编辑：wangshen 发布于：2023-01-19 17:31

高铁再快也快不过飞机，并且，很多打折机票也并不比高铁票更贵。那么，在有航班可选的情况下，为何还有不少人选择高铁出行？

相对于速度更快的飞机，高铁除了乘坐空间更大、可接打电话之外还有一个核心优势——准点率！人们很少遇到高铁因天气、管制或其他原因而晚点的情况，而更高的准点率对于很多出行活动来说至关重要。

而在互联网领域，“准点率”还有个专有名词——确定性。

从互联网到确定性网络

确定性网络（Predictable Network）是一张低时延、高可靠、更稳定的网络；其核心价值在于保证低时延的同时，为业务提供可预期的网络抖动上下界。从定义中我们也能看出，确定性网络所要解决的问题主要有两个：网络延迟、网络抖动。而这两大痛点则是很多高级互联网业务现时仍无法广泛落地的重要原因。

例如，在V2X自动驾驶领域，车企会将大部分算力置于云端，由此便能降低车辆自动驾驶的硬件成本，并实现更高效的车路协同，缓解道路乃至城市的交通压力。但对于以120km/h速度行驶的车流而言，延迟越高车流就需要保持更大的间距，而每100毫秒的延迟就意味着车辆将在不受控制的情况下前进3.3米。

在缺乏确定性网络支撑的情况下，V2X自动驾驶显然无法进入常规意义的交通领域，只能在矿山、港口等低速工业运载环境下实现有限应用。

又例如，在云端VR/AR领域，云端算力需要将AR/VR画面传输至佩戴者，而佩戴者所进行的视角转动和其他操作也需要传输至云端进行处理，如此循环。在这一场景中，网络延迟会导AR/VR设备佩戴者的动作与看到的画面之间出现不同步，进而导致眩晕或其他不适；而网络抖动则意味着AR/VR设备佩戴者所看到的画面出现撕裂或掉帧，极大影响使用者的视觉体验。

因此，在没有确定性网络支持的当下，VR/AR设备只能作为PC和手机的附件存在，应用在要求很低的娱乐领域；而更高级的教育培训、远程手术等行业应用仍旧处于开发与验证阶段。

受网络确定性影响的还有工业互联网、元宇宙等众多行业……换而言之，确定性网络技术能够让百行百业与互联网进行更深入的结合，为互联网行业和数字经济发展注入全新活力。

明确了确定性网络技术对互联网产业的价值，问题又接踵而至：可用的确定性网络技术在哪里？

2022成为确定性网络元年？

确定性网络并非互联网领域的新话题。2010年以后，产学研界每隔两三年便会尝试推进确定性网络技术的发展和落地。但受限于技术成熟度、成本、生态发展等原因，每次所取得的进展都相当有限。

但情况却在2022年迎来了转机。

作为国内最早投入确定性网络技术研究的企业之一，新华三基于开放标准推出了可部署的确定性网络方案并在实际部署中取得了显著的延迟与网络抖动降低。

在山东省未来网络研究院的大规模广域网确定性网络中，新华三方案分别在920公里（济南-青岛-济南）、820公里（济南-临沂-济南）、1540（济南-青岛-临沂-济南）公里的3条链路上完成了测试。新华三方案可将确定性流量转发的平均时延抖动降低至7微秒以内、最大时延抖动降低至16微秒以内，实现了广域网端到端确定性流量抖动低于20微秒的总体目标。这一抖动范围仅相当于普通互联网连接的1/60。

而在CENI（未来网络实验设施）的测试中，新华三确定性网络方案更能在不同品牌网络设备混合部署情况下，在“南京-北京-张家口-西安-贵阳-南京”10G线路，“南京-合肥-杭州-上海-苏州-南京”10G线路，“南京-武汉-昆明-西宁-兰州-长春-南京”10G线路等三条链路中，实现小于20微秒的网络抖动。

而两项实验证明，新华三确定性网络不仅能极大降低网络传输的时延和抖动，更具备了极高的可复制性和可部署性。

这一次，我们与确定性网络之间或许真的仅有一步之遥。

新华三的确定性网络方案

新华三确定性网络方案以DetNet和TSN技术为基础。两种技术均为IEEE等标准化组织确立的开放技术标准，具备更广阔的生态基础与发展活力，能够帮助新华三的确定性网络方案获得更好的兼容性和适应性。

其中，DetNet（Deterministic Networking Working Group）主要面向传统的三层网络架构，是园区及广域网业务的主流网络构型。DetNet方案由DetNet数据平面和底层的整套DetNet架构组成，涵盖数据面（RCQF队列调度等）、控制/管理面（调度周期映射关系学习、路径计算、OAM、YANG）等众多领域，能够在三层网络架构中提供确定的低时延、低抖动、低丢包率和高可靠性保障；而更重要的是，DetNet能够实现长距离的确定性传输，因此也更适合园区和广域网业务。

TSN（Time Sensitive Network）技术主要面向二层网络架构，是先进云数据中心的主流网络构型。TSN技术遵循标准以太网协议，定义了以太网数据传输的时间敏感机制；通过时间同步、流管理、流控制和高可靠无缝冗余等方式，TSN可为时间敏感型业务提供低时延、低抖动、高可靠的传输服务，支持多业务流在同一网络内的高质量传输。

以两项开放技术为基础，新华三又先后解决了高精度时钟同步、测量与标定、确定性协同、队列映射与调度等四大难题。

而在方案层面，新华三已将确定性网络所对应技术堆栈打包整合进了CR19000、CR16000、RA8800等路由器产品之内。用户只需部署对应的路由器集群和SDN控制器即可完成涵盖广域网场景的确定性网络组建。

方案可在1500公里范围内实现端到端抖动小于15微秒；同时，借助路由器中的可编程硬件，用于确定性网络相关协议执行的硬件资源也并非独占，在空闲时间，这些资源也可用于BE转发等用途。

用三大场景让确定性网络融入百行百业

新华三定义了确定性网络的三个场景。

现场级场景：通过传统工业协议+TSN技术满足园区、数据中心等中小规模场景内的确定性网络需求。由此，各类企业便可在自身业务场景中通过部署确定性网络来实现更先进的生产方式。同时，新华三也能通过统一协议和标准化硬件来降低确定性网络的部署及使用成本，降低确定性网络之于企业的门槛。

跨域级场景：利用DetNet与路径规划技术解决大范围、长距离的数据传输问题，适用于云服务提供商、分支机构众多的大型企业集团以及运营商。跨域级确定性网络有助于上述类型用户打破信息孤岛，利用高可靠、低延迟、低抖动的网络完成众多业务与基础架构的聚合与协同。

异构网络场景：通过时隙映射与资源规划来确保有线网与无线网、园区网与广域网等不同架构网络之间的低时延和确定性，适用于组建跨场景的网络。

新华三确定性网络方案所定义的三种场景分别对应了不同的数据传输距离和网络构型，具备更完整的场景适应能力。而通过三种场景化方案的堆叠组合，用户则能在更大范围、更多场景内构建确定性网络，既能让更多类型的业务从确定性网络中获益，也能促进新型网络业务的诞生。

在前沿领域开拓探索，在产品层面躬身前行

确定性网络是当前互联网产业发展的前沿领域，是互联网产业与百行百业、万千场景深度融合的关键一步。而通过确定性网络技术的实用化、产品化、方案化，新华三也明了自身的技术实力。但这并非新华三与互联网行业故事的全部。

在超宽网络领域，新华三的S12500R/CR、S9855/S9825等400G核心交换机产品已经成功部署在多家平台型互联网巨头的数据中心和城域网场景，解决了数据中心内外的海量数据交换速度问题。