6月15日，由“科创中国”未来网络专业科技服务团指导，江苏省未来网络创新研究院、南京未来网络产业创新有限公司联合主办，SDNLAB社区承办的2022确定性网络技术与应用创新峰会成功召开。中国移动研究院项目经理刘鹏先生为大家带来了演讲《面向端到端确定性网络演进的思考、挑战和实践》。
确定性网络的背景与现状
5G、工业互联网的发展促使网络从提供“尽力而为”的服务向着提供“确定性”服务演进，面向用户的新兴业务进一步丰富了确定性网络的场景和需求。确定性网络是一系列通过对网络资源以及数据转发行为的控制，实现可预期、可规划的，将时延、抖动和丢包率等控制在确定范围内的网络技术，为业务以及用户的确定性体验提供技术保障。近两年，确定性网络正在从原来面向行业低时延的确定性开始走向面向用户体验的确定性。
刘鹏表示，经典的确定性网络的标准已经走向成熟，以IEEE TSN为确定性网络的经典机制和协议，IETF/3GPP/CCSA等相继启动并发布了系列标准。
近年来，5G的发展推动了TSN、边缘计算等技术的广泛应用。3GPP从R16开始引入TSN技术，目前已经发展至R18考虑和DetNet结合。
端到端确定性网络的挑战和思考
刘鹏指出，确定性网络的核心技术标准虽然已经基本上完成，但是端到端层面的确定性网络保障还需进一步增强。这里包含两个方面：
一方面，需要基于标准化组织和业界已有方案，进一步增强来克服网络转发时延的“长尾效应”。传统网络的特点是时延抖动无上界，确定性网络把时延和抖动规定到一个预期的范围之内，进一步保障业务完成度。
另一方面，需要克服端到端时延不可控等问题，加强技术组合和域间协同，目前业界尚缺乏成熟方案。
刘鹏介绍了端到端确定性网络的五大挑战。
挑战一：场景分类和分级
端到端广域的确定性网络将包含更多的场景需求，分类分级有助于确定性网络技术的针对性推广。
挑战二：转发面队列机制增强
广域的确定性网络将包含更多的设备，承载更多种类的确定性业务流量，需要扩展更多的队列机制。
- 容忍时间的异步：时钟同步、频率同步、非同步
- 支持较大的单跳传播延迟：周期映射偏差
- 适应更高的链路速度：周期以及缓存的调整
- 良好的设备和流量可扩展性：流聚合
- 容忍节点故障和拓扑改变：双发选收的路径选择
- 支持多样化队列机制的配置：同时支持同步和非同步队列
- 支持跨域的队列转换机制：同步和非同步的队列转换
挑战三：管控面网络演算优化
网络演算其实20年前就已经被提出了，但是近两年才在确定性网络方面被着重作为一个技术研究热点。网络演算可作为确定性网络控制面或者管理面的能力，通过建立数据流的流量模型（到达曲线）与设备转发能力（服务曲线）之间的数学关系，来保障或优化时延。
经典的确定性网络和Best effort网络属于转发行为的两种极端，一种最大化资源利用率，一种完全保障时延， 对于差异化的业务需求，需要结合多种控制面方法，平衡性能与成本的关系。
挑战四：5G+TSN等组合技术
端到端的确定性网络涉及多种技术的跨层组合，同时也涉及移动网和固网以及各个域之间的跨域技术组合和协同增强。
挑战五：面向算力网络的确定性
算力网络的确定性目标是通过网络和计算的分别或联合调度实现一体化的确定性服务体验，在保障特定业务的确定性需求的同时，同时保障整个系统的井然有序运行。
中国移动确定性网络的探索和实践
刘鹏提出，多数确定性业务不局限在某单个域内，所以需要端到端确定性网络保障，通过扩展以L2/L3确定性为核心的转发机制，同时结合L1及L4多层保障，实现带宽、时延、可靠性等全方位的确定性。
下图是中国移动提出的端到端确定性网络总体视图。
刘鹏介绍了中国移动在确定性网络方面的探索和实践。
L3网络层基于自适应微突发抑制的确定性技术。微突发（Microbrust）是指端口在非常短的时间（毫秒级别）内收到非常多的突发数据，典型的微突发的持续时 间通常在1～100毫秒之间，以至于瞬时突发速率达到平均速率的数十倍、数百倍，甚至超过端口带宽。
L4传输层基于QUIC的确定性方案。这是中国移动和清华大学合作的一个确定性方案。面向新型视频直播类等非严格确定性要求的业务，基于端侧的确定性调度技术，在网络拥塞的情况下确保关键业务流量按时到达率，提升用户体验。
基于Detnet参考时延的非同步OWD测量方案。通过确定性链路的时延探测报文确定双端时钟偏差，进而预测双端非确定性链路的单向时延。
端到端确定性网络跨省双流同步案例。这是中国移动去年做的一个案例，对泰州工厂同一个工厂采集的视频和VR流，经过广域网传输，在宁波余姚会场进行同步展示 通过对收发两端进行流的同步/合并等控制，以及5G+确定性网络的传输，保障同步的需求。
下图展示了中国移动在确定性网络的阶段性成果。
总结和展望
确定性网络目前标准已经走向成熟，但是仍面临技术机制复杂、应用需求有待进一步明确、规模实验验证较少等问题，需要实现广域、跨域的确定性网络保障，结合6G以及算力网络的发展，针对不同的业务场景采取差异化的方案：
- 实现广域的确定性，需要结合强弱等确定性网络场景，采用多样化的确定性网络方案
- 实现跨域融合的确定性，需从协议支持、协同调度、部署融合等技术组合方面研究
面向算力网络需要结合计算领域的确定性技术，或通过扩展相关方法保障端到端的确定性
面向6G网络需不断学习固网确定性机制，并结合移动网络自身的特点，适当的进行机制的简化
- 采用不同的技术组合方案，可以在保障确定性需求的同时保持较高的资源的利用率
刘鹏表示，中国移动将与产业界伙伴共同努力，推动确定性技术的研究，使确定性网络真正成为垂直行业产业升级的核心引擎！
