5G承载大连接解决方案：Segment Routing

　　5G移动回传采用扁平化IP架构，RAN和核心网功能虚拟化、业务锚点的分布式部署、L3功能下沉等导致了业务流向趋于复杂，除南北向流量外（基站到核心网），东西向流量需求增强，网络的连接数量相对4G时代也有10倍以上的提升。依靠传统的方式来创建和管理连接已不可行，需要引入新的端到端灵活业务调度技术来满足泛在连接的需求。分段路由（Segment Routing）作为一种源路由技术对现有MPLS技术进行了高效简化，同时复用MPLS已有的转发机制，能很好地兼容目前的MPLS网络，并支持现有MPLS网络向SDN平滑演进，助力运营商轻松创建和管理百万级别的连接，是针对5G承载时代泛在连接需求的有效解决方案。

Segment Routing概述

　　Segment Routing提供了一种基于源路由的隧道实现机制。SR隧道由一系列有序的段标识符（Segment ID）组成，用于标识SR隧道上需要经过的节点或者链路。转发节点只需在源节点将段标识符列表（Segment List）封装到报文头中，设备即可根据报文头中的路径信息进行转发。SR隧道非常灵活，既可以仅用目的节点的一个段标识符来表示也可以包含沿途所有节点或链路的段标识符。在SR域内，段标识符（SID）代表了一种指令，段标识符列表（Segment List）就代表了一系列指令的集合。简单来说，SR网络拓扑可以由节点（Node SID）和链路（Adj SID）两类Segment来表示。

●　Node SID：具有全局属性，即全局可见、全局有效、全局唯一。通过Node SID可以唯一地标识和路由一个特定节点，其含义是“把报文按IGP最短路径送达节点N”。由于Node SID全局唯一的属性与MPLS标签本地有效的属性不一致，因此需要为Node SID专门分配一块标签空间SRGB（SR Global Block），防止与其他MPLS本地标签冲突。

●　Adj SID：是本地标签，在本地有效，用于表示特定的链路，只需保证本地唯一即可。其指令的含义代表“把报文从指定链路L发送出去”。

　　通过Node SID及Adj SID的组合使用，可灵活控制业务路径。假设一个报文要从PE1到PE2，控制器计算完路径后是PE1→P2→P5→PE2（组合路径），即PE1到P2可以按照最短路径进行转发，P2到PE2必须经过P5，那么控制器对PE1到P2使用Node SID标签，P2到PE2使用Adj SID标签，将路径转化为SR标签栈就是{300，1003，800}，并下发到路径头节点设备PE1，PE1将标签栈封装到报文头中，路径上的转发设备P1、P2、P5、P6、PE2根据标签转发表进行转发即可，详细过程见图1。

Segment Routing的价值

　　基于MPLS技术的分组传送网通过MPLS标签交换技术建立端到端的隧道，可以为业务提供面向连接的服务。但传统的MPLS隧道创建技术存在以下问题：

●　每一个标签表示1条连接，中间节点需要维护每条连接的软状态，可扩展性较差；

●　需要单独的信令协议分发标签，控制面复杂；

●　业务部署需要为端到端路径上的所有节点下发配置，业务部署的效率不高。

　　和MPLS网络需要依靠LDP、RSVP等信令协议实现标签的分发、TE等功能不同，SR简化了控制平面，完全基于分布式路由协议，通过对现有的IGP协议进行简单的扩展实现标签分发。在转发面，标签代表的是网络拓扑（节点或链路）的信息，端到端的连接由一组有序的标签栈来表示，节点只需维护拓扑信息而无需维护连接的状态，解决了MPLS网络可扩展性的问题。此外基于源路由的技术仅操作头节点即可完成端到端路径建立，大大提高了业务部署效率。

Segment Routing在5G传送网的应用

　　此前，分组传送网在运营商网络中已规模部署，满足了2G/3G/LTE移动回传和大客户等业务的承载需求。5G是一个万物互联的网络，5G承载网需要支撑多样化应用场景下业务的差异化业务需求，未来的5G网络离不开SDN/NFV的支撑。将SDN理念引入到分组传送网，通过部署集中控制器打造开放的、端到端的、易扩展、平滑演进的业务承载网络，满足未来网络需求，是5G传送网的理想架构。因此，基于SDN实现SR是解决5G承载大连接需求的有效方案。

传送网SR架构

　　SR通过一组有序的标签栈来标识连接，改变标签栈的内容就可以改变业务的路径，这种灵活的可编程的特性可与SDN架构无缝融合。因此，传送网SR架构采用集中控制器和分布式控制面两者结合的部署方式，如图2所示。控制器进行端到端SR路径的计算，并生成完整的标签栈下发设备，完成SR隧道建立。基于SR扩展的分布式路由协议（IGP+SR）实现基础的网络拓扑搜集、SR标签转发表形成和FRR（快速重路由）局部保护。
分布式控制面的优势在于自学习、自适应及自愈能力，可根据网络拓扑的变化自主完成标签转发表的建立和修改。集中控制器的优势在于全局资源统筹优化、集中调度及策略控制的能力，两者结合可最大发挥SR的优势。

SR-TE

　　SR是一种源路由技术，SR隧道的信息只存在与头节点，路径上的其他节点不感知业务，也就无法在设备层为业务预留带宽，因此SR的流量工程需要在控制器完成。由控制器维护全局的拓扑和TE（Traffic Engineer）信息，并根据业务请求（A节点、Z节点、带宽）和路由策略（最小跳数、最低时延、负载均衡等）计算端到端的路径，形成逐跳的严格约束路径，并在控制面完成带宽预留，实现端到端的TE能力。
 
SR OAM

　　现有的分组传送网存在两种OAM体系，即基于IP/MPLS的IPRAN网络和基于MPLS-TP的PTN网络。基本的SR OAM采用的是IP/MPLS的OAM体系，可与现网IPRAN设备兼容；但与采用MPLS-TP OAM的PTN网络并不兼容，需要扩展SR支持复用和兼容MPLS-TP OAM，最大化实现网络平滑演进。

局部保护

　　长期以来PTN转发设备缺少控制平面，主要采用网管静态配置的业务运维模式，保护方案也是如此。需要通过多种保护机制叠加（如线性保护叠加共享环网）实现抗多处断纤的能力，部署复杂且不灵活。引入SR之后，分布式控制面可自动根据网络拓扑形成FRR，可实现任意拓扑下的局部保护。

　　分段路由作为一种全新的网络技术，不但兼容已有的MPLS网络，还可以与SDN实现无缝融合，是5G承载大连接的有效解决方案。