技术支持在现有设备上通过软件升级快 速部署，或升级硬件实现更优的性能，同时可支持主动降速，在链路轻载和空闲 期间动态节能，为智算中心提供灵活、经济、高效的可靠性保障。 本白皮书旨在提出中国移动及产业合作伙伴对以太网链路高可靠 FlexLane 技术的愿景、架构设计和能力要求。希望能够为产业在规划设计智算中心网络、 网络互联高可靠相关技术、产品和解决方案时提供参考和指引。 本白皮书由中国移动通信有限公司研究院主编，中国信息通信研究院、清华 ........... 20 参考文献 .......................................................... 21 中国移动 面向新型智算中心的以太网弹性通道（FlexLane）技术白皮书(2025) 1 1 背景与需求 近年来，人工智能（AI）技术取得了突破性进展，特别是以 ChatGPT、Deepseek 为代表的大语言模型（LLM）的兴起，标志着 ∁��� ��� × ������ × 1 − � 1 FIT：Failure in Time of 109 hours,在 109 小时中发生故障的次数[1]。 中国移动 面向新型智算中心的以太网弹性通道（FlexLane）技术白皮书(2025) 2 ��� ���−��� ≈ ��� × ���（��� = 200���������，万卡集群无收敛组网��� = 15360 时，���

包括光纤和无源光分路器等部件，无源的光分路器 在传输能力上等同于光纤，也可支持带宽的平滑演进。由于带宽升级时无源基础 网络无需变更，故 F5G 全光网带宽演进平滑，升级过程改动小，升级快捷。而传 统以太网方案带宽升级时，需要重新更换弱电间的汇聚以太网交换机及更改相关 的配置数据，工作量大，改造时间长。 F5G 全光网可通过在光纤上叠加波长灵活实现带宽和业务的平滑演进。 在 PON 技术的标准定义中，已定义 GPON、XGS-PON 全光网可支持在既有建筑中平滑演进，F5G 全光网方案可支持和以太网 交换机方案在同一校区中共存。F5G 全光网可按教学网、宿舍网、智能化设备网 （含安防网）等粒度分别建设，逐步演进，例如在同一个校园局域网中，已存在 的教学网仍采用以太网交换机的组网方式，新建设/升级的宿舍网采用 F5G 全光 网来建设，F5G 全光网和已存在的以太网交换机网络共存，通过核心交换机实现 两个网络的互通。共存组网如下图所示。 GPON 技术 XGS-PON/GPON 采用的帧格式安全性更强。EPON 帧格式是在原以太网的帧 格式上进行了扩展，当前业界有很多基于以太网帧格式（以太网报文）的分析软 件，可通过这些分析软件对 EPON 的报文进行抓取、识别和分析；而 XGS- PON/GPON 的报文采用了全新的增强帧格式，当前通用的以太网帧格式分析软件 无法 捕 获 识别 XGS-PON/GPON 的 帧 格 式， 更

.................................... 21 图 49：我国以太网交换机出口额（亿美元） .......................................................................... 22 图 50：我国以太网交换机出口量（台） ...................................... ..................................... 22 图 51：我国以太网交换机出口均价（美元/台） ..................................................................... 22 图 52：我国以太网交换机累计出口额（亿美元） .................................... .............................. 22 图 53：我国以太网交换机累计出口量（台） .......................................................................... 22 图 54：河南省光模块出口额（万元）..............................................

基于5G专网的煤炭 新型通信系统 28 28 矿山全光网络技术应用分析 38 38 智慧矿山信息化安全建设思考 14 14 矿山Wi-Fi 6创新应用分析 22 22 新型万兆低时延以太网 环网建设 44 44 煤炭企业智能化统一运维管理 应用与建设 52 52 矿山智能视觉技术应用 56 56 煤炭供应链工业互联网平台 62 62 煤炭瓦斯监控中的大数据 应用与分析 适中 新华三 智慧矿山 基于5G专网的煤炭新型通信系统 11 12 新华三矿山5G通信方案采用5G SA独立组网架构，整个5G专网系统主要由5G核心网、5G承载网（IPRAN方式、 工业以太网方式）、5G矿用基站设备及综合管理平台组成。 面对日益增多的煤炭智能化应用需求，传统煤矿无线组网方式在性能上已经无法到达煤炭生产工业控制要求。 传统4G无线网络由于带宽和时延不能满足工业控制要求 10倍。可靠性高达99.999%以上。5G的技术特点，使得5G更适用于 实时互联和工业控制。 通过eCPRI协议的支撑，FSW、pRRU可支持以太网交换功能，pRRU具备以太网设备扩展能力，支持级联Wi-Fi 6 AP，工业物联网等传统以太网设备。 写在最后，对中国5G应用于智慧矿山生产的期望，目前为止5G技术还是一个新兴技术，在行业内应用还有很多的 局限性（例如：覆盖距离、信号的可

产品公司现在可以从极少的关键设备网络中进行选择。四种局域网加上蜂窝网络、卫星网络 和LP-WAN就能满足大多数应用场景。其他专用网络则用于填补空白。 • 标准局域设备网络 o 以太网——有线 o Wi-Fi——无线 o Thread——无线低功耗mesh网络 o 低功耗蓝牙——点对点，易于配对 • 标准广域设备网络 o 蜂窝网络——移动性 o 频谱。 让我们来一探究竟。 局域设备网络 以太网、Wi-Fi和低功耗蓝牙已融入我们的日常生活，无需过多介绍。Thread同样无处不在， 但大多数消费者可能已经习以为常。过去几年里，智能音箱等面向大众市场的设备已具备 Thread连接能力，许多新款智能手机也支持Thread，因此很多家庭其实已经在使用这项技 术了。以太网和Wi-Fi可满足有线和无线的高带宽应用场景需求，Thread能为受电力限制的 制。对于AIoT设备，同样的安全元件和支 持智能手机的可扩展基础设施能在关键领域提供高级别的链路安全，如临床医疗设 备、重工业和关键基础设施等。不过，所有应用都应在每个网络链路（蜂窝网络、 以太网、Wi-Fi或Thread）之上添加端到端的安全层。关于Matter标准如何利用该 安全层保障连接安全的详细信息，请参考相关章节。 • 长距离——诸如LoRaWAN这样的LP-WAN技术能以低带宽、低功耗实现惊人的长

采用 HSR（High-availability Seamless Redundancy，高可用性无缝冗余）、ERPS （Ethernet Ring Protection Switching，以太网环保护）、Eth-trunk 等链路级可 靠性技术与堆叠、M-LAG（Multichassis Link Aggregation Group，跨设备链路 聚合组）、VRRP（Virtual Router TSN TSN 基于以太网技术，在数据链路层提供更可靠的、低延迟、低抖动的数据传输服务。 TSN 是 IEEE802.1 任务组开发的一套数据链路层协议规范，它在以太网传输机制中引 入时间敏感机制，为数据在标准以太网内的稳定传输增加确定性和可靠性，如图 3-1 所示。 15 解决方案关键技术 图3-1 TSN 协议 传统以太网络中，突发流量和冲突是引起抖动、丢包和时延不能保障的根本原因，为 传统以太网络中，突发流量和冲突是引起抖动、丢包和时延不能保障的根本原因，为 解决传统以太网络的问题，TSN 引入了新的机制： 1. 为 TSN 流预留缓存和带宽资源，规避冲突。 2. 使用队列和调度规则控制冲突，使得突发流量和冲突的行为可预测。 3. 转发调度增强，保障调度时延及抖动；基于高精度时钟同步，提供精准调度。 4. 帧抢占机制，保障 TSN 流及时被调度。 5. 冗余路径，提供高可靠传输。

《彩色电视图像质量主观评价方法》GB7401-87 《视频安防监控系统技术要求》GA367-2001 《入侵报警工程设计规范》GA/77-94 《信息技术设备包括电气设备的安全》GB4943-95 《以太网标准（802.3ab/802.3u/802.3z 等）》IEEE-802.3 《介质存取控制桥标准》IEEE-802.1d 《虚拟网标准》IEEE-802.1q 《优先级 IEEE》IEEE-802 通常每个功能完整的子系统会有自己的记录控制主机。 传输系统由于子系统众多，而且很多子系统是独立运行，因此传输系统也比较复杂，这是布线 子系统主要负责的内容，包括视频监控、报警等都需要自己的传输线路，远不止以太网。支持在前 端进行硬盘录像本地保存并在中心集中管理，也可以支持通过网络直接集中存储到 IPSAN 中，方式 灵活，存储可靠，降低了对传输系统的建设难度。 2 系统详细设计 2.1 系统总体组成 更多功能的扩展。节约了更多的人力和资金。 2.3 系统集成方案 视频监控系统的集成方案包括前端图像采集、监控中心的布局、数据存储和管理等内容，以及 有基于此的网络综合布线设计。从总体架构上定义，前端所有摄像机的数据通过以太网线或光纤传 输至分控中心，由监控中心集中储存。 2.3.1 前端图像采集 根据监管中心建筑布局特殊性需要监区内的所有建筑、主要道路和绿化场地等重要部位均设计 安装视频监控系统，力求不留死

网络设备的实时测量 信息，为端侧调速、选路提供更优参考。 三是以博通、中国移动为代表的网络设备厂商或运营商，主 要通过推动网络侧进行方案优化。博通在DDC采用信元为粒度的 网络调度方案。与以太网逐流ECMP对比，信元交换网络的负载均 1 来源：参考 SHARP 论文：https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7830486/ Graham 机制，给网络带来压力。中国移动提出全调度以太网，在网络中 通过虚拟的报文容器机制，将流量均衡打散并利用出口设备的重 排能力完成流量恢复。从近期发展看，该类技术路线有网络下延 至端侧趋势，如博通发展端侧EQDS拥塞控制能力，中国移动推出 端网协同负载均衡，即端和网联合参与全局流量调度。 四是以UEC、Google、AWS为代表的产业联盟及公有云厂商， 持续推动对端侧及传输层协议进行优化。超以太网联盟（UEC）， 致力于开发物理层、链路层、传输层和软件层以太网技术以满足 规模化人工智能等高性能计算需求。2023年10月，谷歌宣布开放 其硬件传输协议Falcon，基于以太网基础实现高带宽、低延时、 大规模工作负载的性能和效率提升。AWS推出SRD数据报文协议， 即基于Nitro芯片，为实现高性能计算而开发的一种高性能、低 延时的网络传输协议，以解决AWS的云性能挑战。整体上各新型 网络协议总体思路类似，即在以太网完善的生态和兼容性基础上，

网络在带宽、时延、能耗方面的根本性瓶颈。 （1）带宽升级 网络带宽演进是一个不断发展提升的过程，从早期低速拨号上网， 到如今的千兆、万兆光纤入户，以及数据中心的超高带宽网络，经历 了多个阶段，以太网的速率也经历了从 10Mb/s，逐渐提升到 400Gb/s。 未来光电融合网络需要支持 800Gb/s、1.6Tb/s，甚至 100Tb/s，从而 支撑数据的速率增长。 （2）确定性低时延 与光层在物理层 面具备深度融合的可行性，为构建统一架构、弹性调度、低时延、绿 色高效的新型网络形态提供了坚实基础。 最初的 ZR 相干光通信主要解决数据中心间光互连的问题，为数 据中心之间的以太网业务信号在 80 公里到 120 公里这样的场景中提 供了支持相干收发以及 DWDM 功能的光互连能力。为了实现数据中 心在多供应商互联互通方面的需求，光互联论坛（OIF）经过 2016 年到 等不同的光接口方案在典型的 ZR 标准接口基础上被陆续提出，并在 国际电联（ITU）和电气电子工程师学会（IEEE）等组织进行标准化， 将 ZR 类型的相干光接口应用范围进一步扩展，覆盖短距到长距的不 同场景，支持以太网业务信号直接使用相干光接口传输。图 2 展示 了几个主要标准组织面向不同场景定义的相干光接口标准。 图 2. 不同标准组织所规范的 ZR/ZR+以及其他相干光信号接口 相干光技术的发展经历了几个阶段，每个阶段都在性能、效率和

错而引入的高精度FEC机制又会带来更大的时延。例如，400G及以上速率以太网普遍采用 PAM4调制代替NRZ，以在不新增光纤的基础上增加网络带宽，有效提升传输效率；为了应 对PAM4带来的比特错误率更高的问题，400G标准中采用了纠错能力更强的RS（544,514） FEC技术，但是这种纠错技术带来了更高的传输时延。基于400G以太网，对比RS（544,514） 与轻量级前向纠错RS（272,2 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 13 图 3 51.2T 交换机组网示例 800G以太网也成为升级的趋势。当前PCIe Gen5 NIC速度仅支持400GbE链路，而2至 3年后的PCIe Gen6 NIC中，800GbE有望用于主流服务器和存储设备。预计800G以太网将 进入商用阶段，高速以太网将持续发展。 在图5的组网中，Leaf/Spine交换机可采用64 x 800G交换机，主要搭配使用800G 于给定的波特率，四电平脉冲幅度调制 (PAM4)能有效地将比特率提高到不归零 (NRZ) 的两倍，从而提高了高速光传输的效率， 并显著降低了PAM4信令传输信道中的信号损耗，因此400G及以上以太网速率采用PAM4 编码。 但PAM4信令更容易受到噪声的影响，导致更高的误码率 (BER)。假设FEC纠错后的 BER为1e-12，则一个包含256个GPU的POD内估计每秒将产生2700个错误帧。虽然PAM4