演講嘉賓 | 李 杰

回顧整理 | 廖 濤

排版校對 | 宋夕明

嘉賓介紹

通信互聯分論壇

李杰，通信互聯TSG主任，華為OpenHarmony網絡協議首席架構師，終端通信領域專家，負責OpenHarmony/HarmonyOS網絡協議系統與架構設計。

正文內容

萬物智聯場景下，OpenHarmony賦能千行百業設備互聯互通面臨著諸多挑戰，如無線高抖動、終端平臺能力差異、功耗約束等。同時，無線通信標準也正在不斷地向更高帶寬、極致低時延、高可靠等方向演進和革新。針對上述挑戰和趨勢，OpenHarmony通信互聯技術將如何發展？OpenHarmony通信互聯TSG主任、華為OpenHarmony網絡協議首席架構師李杰在第三屆OpenHarmony技術大會上進行了精彩分享。

與傳統互聯模式相比，全場景互聯在通信對象和通信環境上都發生了較大的變化。在傳統互聯模式中，單一業務的通信對象經過兩個設備點對點通信即可完成，而全場景互聯往往是各種不同類型的多設備間通信。同時，由于端側設備的異構性，傳統的CPU單一算力也逐漸向CPU、微核、DPU等異構算力演進，這對通信的帶寬、時延以及可靠性等都提出了更高的要求。

當前5G/Wi-Fi等無線技術快速發展，為終端設備之間數據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標準演進，傳輸速率越來越高，Wi-Fi7最高速率可以達到46Gbps+；5G URLLC實現了毫米波頻段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，網絡IO占比CPU開銷增大。當吞吐超過200Mbps，手機單核CPU利用率超過100%。

此外，無線通信技術發展歷程表明，依靠堆砌無線信道資源提升無線通信體驗已經進入瓶頸期，Wi-Fi7、星閃等無線標準演進方向，已經從強調分布式的場景，逐漸變成了強調中心式，高密度，優化資源分配。在這種模式下，高可靠的通信質量顯得尤為重要。

通信協議在通信互聯中起著至關重要的作用，它確保了數據能夠在不同設備和系統之間可靠、高效地傳輸。那么，在新的場景中，協議棧如何匹配無線標準向大帶寬方向發展的趨勢，克服CPU處理網絡IO瓶頸問題；如何充分結合底層能力，聯合優化端到端交互時延；又如何充分發揮底層同步幀能力，通過應用感知的協同調度提升用戶體驗？

針對上述挑戰和問題，OpenHarmony通信互聯TSG提出了“通途極簡協議”解決方案。通途極簡協議的整體架構包括上層的管控面和數據面，中層的統一事務層，以及下層的極簡傳輸協議。其中，管控面負責信令的傳輸和控制，包含極簡發現、無連接組網、信令同步等；數據面負責實際用戶數據的傳輸，包含極簡RPC、文件、消息以及流等；統一事務層則將上層業務和底層的傳輸通道抽象成一個個事務，在該層上進行統一的傳輸控制、多徑調度、路由選擇等工作。

通途極簡協議有以下幾個關鍵設計：

一、多元化協議與算法，智能感知與決策。模塊化協議設計，根據應用需求和網絡類型設計最優算法；實時感知應用運行時狀態，智能決策協議算法/參數，合理配置無線網絡資源。

二、協議層級融合。在協議封裝上，將五層協議精簡為一層；在流程上，多層協議流程打通，簡化協議的邏輯；在代碼上，避免層間調用和工程開銷。通過協議層級融合，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：提升大數據量傳輸無線空口帶寬利用率。MAC層已經有ACK，針對MSDU逐包確認；傳輸層ACK占用無線帶寬20%+。因此，針對大帶寬傳輸場景，傳輸層結合MAC ACK事件，減少端到端ACK包數量，從而有效提高帶寬利用率。

四、Wireless CC：提升小數據量傳輸以及無線抖動環境下帶寬利用率。傳統TCP慢啟動和擁塞避免不能充分利用無線網絡空口；基于RTT計算發送窗口，在近場環境RTT并不夠精準。Wireless CC可以提供快速的啟動，利用WIFI物理層信道信息，快速爬坡達到峰值速率；同時，也可以提供精準的流量控制，聯合WIFI物理層信息與傳輸層擁塞控制，精準及時進行速率調整和擁塞避免，并感知應用傳輸單元，burst發送，增加底層MPDU傳輸聚合率，提升帶寬利用率。

五、極致低時延：縮短協議處理及調度開銷，軟硬協同實現端到端時延降低。在降低軟件處理時延上，通途極簡協議精簡了協議處理的流程，縮短了協議路徑；在降低線程調度時延上，通途極簡協議減少了收發側線程調度；在降低芯片處理時延上，通途極簡協議可以感知設備與業務狀態，使芯片按需預熱。

六、W-RDMA：基于內存語義傳輸協議。RDMA遠程直接內存訪問（remote direct memory access）是一種繞過遠程主機操作系統內核訪問其內存中數據的技術，在大規模并行計算場景中得到了廣泛應用。通途極簡協議基于RDMA技術，能夠節省CPU資源，同時提高系統吞吐量，降低系統的網絡通信延遲。

未來，隨著萬物智聯進程的加速推進，OpenHarmony的全場景互聯互通以及智能化等任務將更具有挑戰性，同時也為OpenHarmony下一代通信互聯技術的發展和演進提供了難得的機遇。期待更多的人關注OpenHarmony通信互聯，共同加入到下一代通信互聯技術的研究和探討中來。

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審核編輯 黃宇