演講嘉賓 | 李 杰

回顧整理 | 廖 濤

排版校對 | 宋夕明

嘉賓介紹

通信互聯(lián)分論壇

李杰，通信互聯(lián)TSG主任，華為OpenHarmony網(wǎng)絡(luò)協(xié)議首席架構(gòu)師，終端通信領(lǐng)域?qū)＜?，?fù)責(zé)OpenHarmony/HarmonyOS網(wǎng)絡(luò)協(xié)議系統(tǒng)與架構(gòu)設(shè)計。

正文內(nèi)容

萬物智聯(lián)場景下，OpenHarmony賦能千行百業(yè)設(shè)備互聯(lián)互通面臨著諸多挑戰(zhàn)，如無線高抖動、終端平臺能力差異、功耗約束等。同時，無線通信標(biāo)準(zhǔn)也正在不斷地向更高帶寬、極致低時延、高可靠等方向演進(jìn)和革新。針對上述挑戰(zhàn)和趨勢，OpenHarmony通信互聯(lián)技術(shù)將如何發(fā)展？OpenHarmony通信互聯(lián)TSG主任、華為OpenHarmony網(wǎng)絡(luò)協(xié)議首席架構(gòu)師李杰在第三屆OpenHarmony技術(shù)大會上進(jìn)行了精彩分享。

與傳統(tǒng)互聯(lián)模式相比，全場景互聯(lián)在通信對象和通信環(huán)境上都發(fā)生了較大的變化。在傳統(tǒng)互聯(lián)模式中，單一業(yè)務(wù)的通信對象經(jīng)過兩個設(shè)備點對點通信即可完成，而全場景互聯(lián)往往是各種不同類型的多設(shè)備間通信。同時，由于端側(cè)設(shè)備的異構(gòu)性，傳統(tǒng)的CPU單一算力也逐漸向CPU、微核、DPU等異構(gòu)算力演進(jìn)，這對通信的帶寬、時延以及可靠性等都提出了更高的要求。

當(dāng)前5G/Wi-Fi等無線技術(shù)快速發(fā)展，為終端設(shè)備之間數(shù)據(jù)交換提供了千兆級高帶寬能力以及更低時延的通信能力。例如，Wi-Fi隨著802.11標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)，傳輸速率越來越高，Wi-Fi7最高速率可以達(dá)到46Gbps+；5G URLLC實現(xiàn)了毫米波頻段1ms的通信時延；星閃SLE也從物理鏈路層定義了更低時延的交互方式等。然而，隨著傳輸速率的提升，網(wǎng)絡(luò)IO占比CPU開銷增大。當(dāng)吞吐超過200Mbps，手機(jī)單核CPU利用率超過100%。

此外，無線通信技術(shù)發(fā)展歷程表明，依靠堆砌無線信道資源提升無線通信體驗已經(jīng)進(jìn)入瓶頸期，Wi-Fi7、星閃等無線標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)方向，已經(jīng)從強(qiáng)調(diào)分布式的場景，逐漸變成了強(qiáng)調(diào)中心式，高密度，優(yōu)化資源分配。在這種模式下，高可靠的通信質(zhì)量顯得尤為重要。

通信協(xié)議在通信互聯(lián)中起著至關(guān)重要的作用，它確保了數(shù)據(jù)能夠在不同設(shè)備和系統(tǒng)之間可靠、高效地傳輸。那么，在新的場景中，協(xié)議棧如何匹配無線標(biāo)準(zhǔn)向大帶寬方向發(fā)展的趨勢，克服CPU處理網(wǎng)絡(luò)IO瓶頸問題；如何充分結(jié)合底層能力，聯(lián)合優(yōu)化端到端交互時延；又如何充分發(fā)揮底層同步幀能力，通過應(yīng)用感知的協(xié)同調(diào)度提升用戶體驗？

針對上述挑戰(zhàn)和問題，OpenHarmony通信互聯(lián)TSG提出了“通途極簡協(xié)議”解決方案。通途極簡協(xié)議的整體架構(gòu)包括上層的管控面和數(shù)據(jù)面，中層的統(tǒng)一事務(wù)層，以及下層的極簡傳輸協(xié)議。其中，管控面負(fù)責(zé)信令的傳輸和控制，包含極簡發(fā)現(xiàn)、無連接組網(wǎng)、信令同步等；數(shù)據(jù)面負(fù)責(zé)實際用戶數(shù)據(jù)的傳輸，包含極簡RPC、文件、消息以及流等；統(tǒng)一事務(wù)層則將上層業(yè)務(wù)和底層的傳輸通道抽象成一個個事務(wù)，在該層上進(jìn)行統(tǒng)一的傳輸控制、多徑調(diào)度、路由選擇等工作。

通途極簡協(xié)議有以下幾個關(guān)鍵設(shè)計：

一、多元化協(xié)議與算法，智能感知與決策。模塊化協(xié)議設(shè)計，根據(jù)應(yīng)用需求和網(wǎng)絡(luò)類型設(shè)計最優(yōu)算法；實時感知應(yīng)用運(yùn)行時狀態(tài)，智能決策協(xié)議算法/參數(shù)，合理配置無線網(wǎng)絡(luò)資源。

二、協(xié)議層級融合。在協(xié)議封裝上，將五層協(xié)議精簡為一層；在流程上，多層協(xié)議流程打通，簡化協(xié)議的邏輯；在代碼上，避免層間調(diào)用和工程開銷。通過協(xié)議層級融合，能夠提升整體帶寬利用率。跨端和端邊通信都可以考慮這種極簡思路。

三、TAME ACK：提升大數(shù)據(jù)量傳輸無線空口帶寬利用率。MAC層已經(jīng)有ACK，針對MSDU逐包確認(rèn)；傳輸層ACK占用無線帶寬20%+。因此，針對大帶寬傳輸場景，傳輸層結(jié)合MAC ACK事件，減少端到端ACK包數(shù)量，從而有效提高帶寬利用率。

四、Wireless CC：提升小數(shù)據(jù)量傳輸以及無線抖動環(huán)境下帶寬利用率。傳統(tǒng)TCP慢啟動和擁塞避免不能充分利用無線網(wǎng)絡(luò)空口；基于RTT計算發(fā)送窗口，在近場環(huán)境RTT并不夠精準(zhǔn)。Wireless CC可以提供快速的啟動，利用WIFI物理層信道信息，快速爬坡達(dá)到峰值速率；同時，也可以提供精準(zhǔn)的流量控制，聯(lián)合WIFI物理層信息與傳輸層擁塞控制，精準(zhǔn)及時進(jìn)行速率調(diào)整和擁塞避免，并感知應(yīng)用傳輸單元，burst發(fā)送，增加底層MPDU傳輸聚合率，提升帶寬利用率。

五、極致低時延：縮短協(xié)議處理及調(diào)度開銷，軟硬協(xié)同實現(xiàn)端到端時延降低。在降低軟件處理時延上，通途極簡協(xié)議精簡了協(xié)議處理的流程，縮短了協(xié)議路徑；在降低線程調(diào)度時延上，通途極簡協(xié)議減少了收發(fā)側(cè)線程調(diào)度；在降低芯片處理時延上，通途極簡協(xié)議可以感知設(shè)備與業(yè)務(wù)狀態(tài)，使芯片按需預(yù)熱。

六、W-RDMA：基于內(nèi)存語義傳輸協(xié)議。RDMA遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問（remote direct memory access）是一種繞過遠(yuǎn)程主機(jī)操作系統(tǒng)內(nèi)核訪問其內(nèi)存中數(shù)據(jù)的技術(shù)，在大規(guī)模并行計算場景中得到了廣泛應(yīng)用。通途極簡協(xié)議基于RDMA技術(shù)，能夠節(jié)省CPU資源，同時提高系統(tǒng)吞吐量，降低系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信延遲。

未來，隨著萬物智聯(lián)進(jìn)程的加速推進(jìn)，OpenHarmony的全場景互聯(lián)互通以及智能化等任務(wù)將更具有挑戰(zhàn)性，同時也為OpenHarmony下一代通信互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展和演進(jìn)提供了難得的機(jī)遇。期待更多的人關(guān)注OpenHarmony通信互聯(lián)，共同加入到下一代通信互聯(lián)技術(shù)的研究和探討中來。

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審核編輯 黃宇