隨著5G、云計算、大數據等技術的快速發展，傳統以太網的固定速率（如10G、25G、100G等）已難以滿足多樣化的業務需求。不同應用對帶寬、時延和可靠性的要求差異顯著。 

• 5G承載網，需要超低時延和高靈活性； 

• 數據中心互聯（DCI），要求高效的大帶寬切片能力； 

• 專線業務，需要嚴格的帶寬和安全保障；

傳統以太網基于固定速率接口，無法動態分配資源，導致帶寬利用率低、靈活性不足。為此，光互聯論壇（OIF）于2016年發布了靈活以太網（FlexE）標準，旨在實現以太網物理層與MAC層的解耦，支持更靈活的帶寬分配和業務適配。

FlexE技術，通過在IEEE802.3基礎上引入FlexE Shim層，以解耦以太網物理層與MAC層，并實現了靈活的速率適配。

圖1 FlexE結構

FlexE Shim層的核心功能，由PHY、Group、Shim、Clients幾部分組成。

• PHY：本質上是重用了IEEE 802.3標準定義的以太網PHY層。FlexE 業務就是基于標準以太網100G PHY鏈路實現的；

• Group：將數個以太網PHY（100G）捆綁，組合成一個大帶寬鏈路。比如將4個PHY組合成支持4*100G帶寬的傳輸鏈路；

• Shim：將每個PHY的帶寬，按5Gbps的顆粒度，劃分成為20個可承載Client業務的管理通道（Slot），實現了靈活承載不同速率業務的能力；

• Clients：對應于現有的IP/Ethernet網絡中，不同速率的傳統業務接口。如：10G、40G、n*25G 的以太網MAC數據流。

圖2 FlexE 功能架構

傳統以太網，業務和傳輸鏈路固定，已無法滿足現代網絡通信的需求。FlexE的提出不僅解決當下網絡通信的多樣化需求，也為未來靈活化、智能化的網絡建設打下基礎。

圖3 傳統網絡和FlexE網絡示意貳

FlexE 的核心思想是通過時隙交叉和綁定技術，將多個物理接口的帶寬資源虛擬化，形成可靈活分配業務承載的邏輯通道。

其關鍵技術包括： 

• 時隙劃分：時隙是FlexE承載業務的最小單元，FlexE將物理接口（如100G）劃分為多個5G或更小的時隙，每個時隙可獨立承載不同業務流；

• 綁定與交叉：通過綁定多個物理接口（如4×100G），形成一個邏輯大帶寬（400G），再按需分配給不同業務；

• 開銷幀管理：FlexE通過開銷幀實現時隙同步和鏈路管理，確保數據的正確傳輸。

FlexE Shim 時隙配置，通過 Calendar 機制，為每個Client接口提供靈活、動態可調的配置。不同速率的Client接口，FlexE Shim將其業務數據按5G的顆粒度，靈活分配到業務承載通道上，實現多種速率接口靈活復用。

遠端接收數據流后，根據Calendar配置，通過逆復用，將不同速率的Client業務解析出來，銜接到傳統的業務接口上。

圖4 FlexE業務數據流復用

圖5 FlexE業務數據流解復用

FlexE Shim 的 Calendar，由 A 和 B 兩部分組成。之所以要分 A 和 B 兩部分配置，是為了實現在不停止業務的情況下，動態調整Client帶寬的能力。任意一個Client接口的速率，可以通過切換 A 或 B，實現無損帶寬調整。這是 FlexE 的核心功能。

Calendar A 和 B 的切換，是由 FlexE 的開銷管理完成的，通過變更開銷的 Request / Acknowledge 實現動態切換。 Calendar A/ Calendar B，支持配置支持不同的接口速率，通過開銷管理，即可匹配不同的Client業務接口。

圖6 Calendar  配置叁

隨著科技飛速的發展，人們對網絡通信的應用也有著各種各樣的需求。IP網絡的融合承載能力，成了網絡通信發展的必然趨勢。FlexE 技術以其大帶寬傳送接口、靈活的業務承載、通道化物理隔離等特性，為未來的網絡架構提供了基礎保障。

由 FlexE 作為路由器與光傳送網絡之間的UNI接口，實現IP/Ethernet網絡與光傳送網絡的靈活組網。

FlexE unaware模式，可以充分利用現有的光傳輸網絡設備，在無需硬件升級的情況下，實現FlexE業務承載。而且基于FlexE Group對傳輸鏈路（PHY）的“捆綁”功能，可以實現端到端大帶寬傳送通道。該模式承載對象是面向PHY的原始業務流量，不處理具體的業務邏輯，完成PHY流的透傳，實現長距離的業務傳輸。

圖7 FlexE unaware模式的傳輸網絡應用

FlexE termination模式，在進入光傳送網絡前，感知所承載的Client業務。一方面根據傳送網絡的波長帶寬容量，進一步優化，以最大限度地利用傳輸鏈路資源，提升頻譜效率。另一方面，實現對子波長級業務的調度和疏導，在傳輸層實現更細顆粒度的業務交換和匯聚，以提升網絡靈活性。

圖8 FlexE termination模式的傳輸網絡應用

FlexE aware模式，傳送網絡設備（如OTN交換機）解析FlexE開銷，并將FlexE Shim中被標記的unavailable slots時隙丟棄。按照原始業務的帶寬承載業務數據，將其映射到匹配速率的傳送通道進行傳輸。

圖9 FlexE aware模式的傳輸網絡應用肆

FlexE顯著提升了以太網的靈活性和效率，主要優勢體現為以下幾方面：

• 帶寬靈活分配與硬隔離

這是FlexE技術的核心優勢。

子速率傳輸

傳統的以太網端口速率是固定的（如100G）。如果用戶只需要75G的帶寬，租用一整條100G鏈路會造成25G的浪費。

FlexE允許將一個100G的物理端口劃分成多個硬管道（例如，4個25G的通道），用戶可以只購買和啟用所需數量的通道，實現了“按需購買”，即減少了用戶的使用成本，又提高了帶寬利用率。

超速率傳輸

傳統方式的鏈路帶寬擴容，需要復雜的鏈路聚合（LAG），且效率和可靠性比較局限。

FlexE可以將多個物理端口（如2個100G端口）在邏輯上捆綁成一個更大的邏輯管道（200G通道），對上層業務來說，它就是一條單一的、帶寬更大的鏈路。簡化了復雜的鏈路聚合過程，而且更易于管理和調度。

• 業務隔離與安全性

FlexE劃分出的每個通道都是硬隔離的。這意味著在一個物理端口上，通道A的業務流量和通道B的業務流量在物理層和時間片上就是分開的，互不干擾。

FlexE的業務隔離特性，使每條業務通道就類似于“物理專線”一樣，既安全又可靠。一個通道的擁塞、錯誤或安全攻擊不會影響到其他通道，非常適合于為不同用戶或不同業務（如5G前傳、企業專線、云互聯）提供有嚴格SLA（服務等級協議）保障的差異化服務。

• 多業務統一承載

一個物理網絡基礎設施，可以同時承載多種對網絡要求截然不同的業務。

5G前傳： 需要極低的時延和極高的時間同步精度，FlexE可以為它分配一個獨占的硬管道。

企業專線： 需要穩定的帶寬和安全性，FlexE提供隔離通道。

普通互聯網業務： 對實時性要求不高，可以共享剩余的帶寬資源。

這樣就實現了“一網多用”，降低網絡復雜度，避免了為每種業務單獨建網的巨大成本。 

• 平滑演進

FlexE作為中間層，很好地解耦了上層業務和底層物理硬件。兼容現有以太網設備，支持向未來400G/800G升級，上層的業務調度和分配方式可以基本保持不變，降低了升級的復雜度和成本。也能很好地適配未來不同的新型業務需求。

運營商可以使用通過FlexE通道化技術，對不同帶寬業務實現物理切片，劃分出多個硬隔離通道，實現多業務流量融合承載。

• 增強移動帶寬（eMBB）：用于手機高清視頻播放；

• 超可靠的低延時通信（uRLLC）：用于自動駕駛或工業機器人；

• 大量物聯網傳感器通信（mMTC）：用于物聯網設備，如電表、水表等設備；

圖10 5G網絡切片應用

大型云服務商和互聯網公司擁有多個地理分散的數據中心，在這些數據中心之間需要支持虛擬機遷移、海量數據備份、分布式服務等功能。這些功能都需巨大的帶寬提供支持。使用FlexE 技術，通過對物理鏈路的綁定，實現了數據中心鏈路擴容的平滑升級。

圖11 數據中心互聯

運營商向企業客戶提供上云專線服務。FlexE 解決方案，使運營商能夠制定帶寬顆粒化銷售策略，為業務提供媲美物理專線的SLA（服務等級協議）保障。

圖12 大客戶專線陸

以下列舉幾個用儀表進行FlexE測試的配置。

圖13 FlexE 測試配置搭建

1.組配置管理

測試目的：測試FlexE Group配置管理功能。

測試內容：

• 測試儀單端口或多端口連接被測NE設備。

• 創建FlexE Group，使用相同的 Group Number，使用靜態模式時隙配置。

• 為FlexE Group 添加成員接口（PHY），在設備限定范圍內，調整成員接口數量（N）。

• 檢測儀表與設備的Group Number和PHY Number 需保持一致。

• Group Number 不一致，將觸發組編號不匹配告警（GIDM）。

• PHY Number 不一致，將觸發PHY編號不匹配告警（PIDM）。

2.時隙配置管理

測試目的：測試FlexE Group時隙配置靈活切換功能。

測試內容：

• 測試儀單端口或多端口連接被測NE設備。

• 創建FlexE Group，使用相同的 Group Number，使用動態模式時隙配置。

• 設置儀表與設備的收發時隙配置，使 Calendar A 和 Calendar B占用不同時隙。注意總帶寬要相同。

• 測試儀，使用Calendar A配置，發送測試流量，檢查測試結果。

• 配置測試儀，切換到Calendar B，并發送切換信號 CR=1，在設備回應CA=1后，發送C=1。檢查被測設備接收的時隙配置狀態。

• 配置被測設備，切換到Calendar B，測試儀發送 CA=1，檢查測試儀的收發時隙配置狀態。

• 兩端時隙配置切換未同步或不一致，將會觸發時隙不匹配告警（CCM）。

3.開銷功能

測試目的：測試FlexE 開銷網管性能。

測試內容：

• 測試儀發送測試流量，確保業務正常。

• 測試儀通過修改開銷，檢查被測設備是否觸發對應告警，以檢測設備的網管性能。開銷字段與告警對照：

4.接口性能

測試目的：測試FlexE 鏈路接口性能。

測試內容：

• 測試儀發送測試流量，確保業務正常。

• 配置測試儀，主動插入告警信號，檢測被測設備對鏈路告警信號的識別能力。

FlexE通過解耦物理層與業務層，解決了傳統以太網剛性帶寬的局限性，成為5G承載、云網融合的關鍵技術。是以太網從“盡力而為”的連通性網絡，向“確定性服務”的智能化網絡演進的重要標志，進一步推動通信網絡向靈活、高效、智能的方向發展。隨著標準完善和商用推進，FlexE成為了構建未來能夠自適應、自優化、滿足萬物互聯時代多樣化需求的智能網絡的關鍵基石。