随着5G、云计算、大数据等技术的快速发展，传统以太网的固定速率（如10G、25G、100G等）已难以满足多样化的业务需求。不同应用对带宽、时延和可靠性的要求差异显著。
• 5G承载网，需要超低时延和高灵活性；
• 数据中心互联（DCI），要求高效的大带宽切片能力；
• 专线业务，需要严格的带宽和安全保障；
传统以太网基于固定速率接口，无法动态分配资源，导致带宽利用率低、灵活性不足。为此，光互联论坛（OIF）于2016年发布了灵活以太网（FlexE）标准，旨在实现以太网物理层与MAC层的解耦，支持更灵活的带宽分配和业务适配。
FlexE技术，通过在IEEE802.3基础上引入FlexE Shim层，以解耦以太网物理层与MAC层，并实现了灵活的速率适配。
图1 FlexE结构
FlexE Shim层的核心功能，由PHY、Group、Shim、Clients几部分组成。
• PHY：本质上是重用了IEEE 802.3标准定义的以太网PHY层。FlexE 业务就是基于标准以太网100G PHY链路实现的；
• Group：将数个以太网PHY（100G）捆绑，组合成一个大带宽链路。比如将4个PHY组合成支持4*100G带宽的传输链路；
• Shim：将每个PHY的带宽，按5Gbps的颗粒度，划分成为20个可承载Client业务的管理通道（Slot），实现了灵活承载不同速率业务的能力；
• Clients：对应于现有的IP/Ethernet网络中，不同速率的传统业务接口。如：10G、40G、n*25G 的以太网MAC数据流。
图2 FlexE 功能架构
传统以太网，业务和传输链路固定，已无法满足现代网络通信的需求。FlexE的提出不仅解决当下网络通信的多样化需求，也为未来灵活化、智能化的网络建设打下基础。
图3 传统网络和FlexE网络示意贰
FlexE 的核心思想是通过时隙交叉和绑定技术，将多个物理接口的带宽资源虚拟化，形成可灵活分配业务承载的逻辑通道。
其关键技术包括：
• 时隙划分：时隙是FlexE承载业务的最小单元，FlexE将物理接口（如100G）划分为多个5G或更小的时隙，每个时隙可独立承载不同业务流；
• 绑定与交叉：通过绑定多个物理接口（如4×100G），形成一个逻辑大带宽（400G），再按需分配给不同业务；
• 开销帧管理：FlexE通过开销帧实现时隙同步和链路管理，确保数据的正确传输。
FlexE Shim 时隙配置，通过 Calendar 机制，为每个Client接口提供灵活、动态可调的配置。不同速率的Client接口，FlexE Shim将其业务数据按5G的颗粒度，灵活分配到业务承载通道上，实现多种速率接口灵活复用。
远端接收数据流后，根据Calendar配置，通过逆复用，将不同速率的Client业务解析出来，衔接到传统的业务接口上。
图4 FlexE业务数据流复用
图5 FlexE业务数据流解复用
FlexE Shim 的 Calendar，由 A 和 B 两部分组成。之所以要分 A 和 B 两部分配置，是为了实现在不停止业务的情况下，动态调整Client带宽的能力。任意一个Client接口的速率，可以通过切换 A 或 B，实现无损带宽调整。这是 FlexE 的核心功能。
Calendar A 和 B 的切换，是由 FlexE 的开销管理完成的，通过变更开销的 Request / Acknowledge 实现动态切换。 Calendar A/ Calendar B，支持配置支持不同的接口速率，通过开销管理，即可匹配不同的Client业务接口。
图6 Calendar 配置叁
随着科技飞速的发展，人们对网络通信的应用也有着各种各样的需求。IP网络的融合承载能力，成了网络通信发展的必然趋势。FlexE 技术以其大带宽传送接口、灵活的业务承载、通道化物理隔离等特性，为未来的网络架构提供了基础保障。
由 FlexE 作为路由器与光传送网络之间的UNI接口，实现IP/Ethernet网络与光传送网络的灵活组网。
FlexE unaware模式，可以充分利用现有的光传输网络设备，在无需硬件升级的情况下，实现FlexE业务承载。而且基于FlexE Group对传输链路（PHY）的“捆绑”功能，可以实现端到端大带宽传送通道。该模式承载对象是面向PHY的原始业务流量，不处理具体的业务逻辑，完成PHY流的透传，实现长距离的业务传输。
图7 FlexE unaware模式的传输网络应用
FlexE termination模式，在进入光传送网络前，感知所承载的Client业务。一方面根据传送网络的波长带宽容量，进一步优化，以最大限度地利用传输链路资源，提升频谱效率。另一方面，实现对子波长级业务的调度和疏导，在传输层实现更细颗粒度的业务交换和汇聚，以提升网络灵活性。
图8 FlexE termination模式的传输网络应用
FlexE aware模式，传送网络设备（如OTN交换机）解析FlexE开销，并将FlexE Shim中被标记的unavailable slots时隙丢弃。按照原始业务的带宽承载业务数据，将其映射到匹配速率的传送通道进行传输。
图9 FlexE aware模式的传输网络应用肆
FlexE显著提升了以太网的灵活性和效率，主要优势体现为以下几方面：
• 带宽灵活分配与硬隔离
这是FlexE技术的核心优势。
子速率传输
传统的以太网端口速率是固定的（如100G）。如果用户只需要75G的带宽，租用一整条100G链路会造成25G的浪费。
FlexE允许将一个100G的物理端口划分成多个硬管道（例如，4个25G的通道），用户可以只购买和启用所需数量的通道，实现了“按需购买”，即减少了用户的使用成本，又提高了带宽利用率。
超速率传输
传统方式的链路带宽扩容，需要复杂的链路聚合（LAG），且效率和可靠性比较局限。
FlexE可以将多个物理端口（如2个100G端口）在逻辑上捆绑成一个更大的逻辑管道（200G通道），对上层业务来说，它就是一条单一的、带宽更大的链路。简化了复杂的链路聚合过程，而且更易于管理和调度。
• 业务隔离与安全性
FlexE划分出的每个通道都是硬隔离的。这意味着在一个物理端口上，通道A的业务流量和通道B的业务流量在物理层和时间片上就是分开的，互不干扰。
FlexE的业务隔离特性，使每条业务通道就类似于“物理专线”一样，既安全又可靠。一个通道的拥塞、错误或安全攻击不会影响到其他通道，非常适合于为不同用户或不同业务（如5G前传、企业专线、云互联）提供有严格SLA（服务等级协议）保障的差异化服务。
• 多业务统一承载
一个物理网络基础设施，可以同时承载多种对网络要求截然不同的业务。
5G前传： 需要极低的时延和极高的时间同步精度，FlexE可以为它分配一个独占的硬管道。
企业专线： 需要稳定的带宽和安全性，FlexE提供隔离通道。
普通互联网业务： 对实时性要求不高，可以共享剩余的带宽资源。
这样就实现了“一网多用”，降低网络复杂度，避免了为每种业务单独建网的巨大成本。
• 平滑演进
FlexE作为中间层，很好地解耦了上层业务和底层物理硬件。兼容现有以太网设备，支持向未来400G/800G升级，上层的业务调度和分配方式可以基本保持不变，降低了升级的复杂度和成本。也能很好地适配未来不同的新型业务需求。
运营商可以使用通过FlexE通道化技术，对不同带宽业务实现物理切片，划分出多个硬隔离通道，实现多业务流量融合承载。
• 增强移动带宽（eMBB）：用于手机高清视频播放；
• 超可靠的低延时通信（uRLLC）：用于自动驾驶或工业机器人；
• 大量物联网传感器通信（mMTC）：用于物联网设备，如电表、水表等设备；
图10 5G网络切片应用
大型云服务商和互联网公司拥有多个地理分散的数据中心，在这些数据中心之间需要支持虚拟机迁移、海量数据备份、分布式服务等功能。这些功能都需巨大的带宽提供支持。使用FlexE 技术，通过对物理链路的绑定，实现了数据中心链路扩容的平滑升级。
图11 数据中心互联
运营商向企业客户提供上云专线服务。FlexE 解决方案，使运营商能够制定带宽颗粒化销售策略，为业务提供媲美物理专线的SLA（服务等级协议）保障。
图12 大客户专线陆
以下列举几个用仪表进行FlexE测试的配置。
图13 FlexE 测试配置搭建
1.组配置管理
测试目的：测试FlexE Group配置管理功能。
测试内容：
• 测试仪单端口或多端口连接被测NE设备。
• 创建FlexE Group，使用相同的 Group Number，使用静态模式时隙配置。
• 为FlexE Group 添加成员接口（PHY），在设备限定范围内，调整成员接口数量（N）。
• 检测仪表与设备的Group Number和PHY Number 需保持一致。
• Group Number 不一致，将触发组编号不匹配告警（GIDM）。
• PHY Number 不一致，将触发PHY编号不匹配告警（PIDM）。
2.时隙配置管理
测试目的：测试FlexE Group时隙配置灵活切换功能。
测试内容：
• 测试仪单端口或多端口连接被测NE设备。
• 创建FlexE Group，使用相同的 Group Number，使用动态模式时隙配置。
• 设置仪表与设备的收发时隙配置，使 Calendar A 和 Calendar B占用不同时隙。注意总带宽要相同。
• 测试仪，使用Calendar A配置，发送测试流量，检查测试结果。
• 配置测试仪，切换到Calendar B，并发送切换信号 CR=1，在设备回应CA=1后，发送C=1。检查被测设备接收的时隙配置状态。
• 配置被测设备，切换到Calendar B，测试仪发送 CA=1，检查测试仪的收发时隙配置状态。
• 两端时隙配置切换未同步或不一致，将会触发时隙不匹配告警（CCM）。
3.开销功能
测试目的：测试FlexE 开销网管性能。
测试内容：
• 测试仪发送测试流量，确保业务正常。
• 测试仪通过修改开销，检查被测设备是否触发对应告警，以检测设备的网管性能。开销字段与告警对照：
4.接口性能
测试目的：测试FlexE 链路接口性能。
测试内容：
• 测试仪发送测试流量，确保业务正常。
• 配置测试仪，主动插入告警信号，检测被测设备对链路告警信号的识别能力。
FlexE通过解耦物理层与业务层，解决了传统以太网刚性带宽的局限性，成为5G承载、云网融合的关键技术。是以太网从“尽力而为”的连通性网络，向“确定性服务”的智能化网络演进的重要标志，进一步推动通信网络向灵活、高效、智能的方向发展。随着标准完善和商用推进，FlexE成为了构建未来能够自适应、自优化、满足万物互联时代多样化需求的智能网络的关键基石。
