英特爾在MWC 2023：5G vRAN進(jìn)行時(shí)，向云原生加速演進(jìn)！

在2023巴塞羅那世界移動(dòng)通信大會(huì)（MWC 2023）上，英特爾展示了一系列創(chuàng)新成果。值得注意的是，幾乎所有的vRAN 及虛擬核心網(wǎng)部署都是基于英特爾平臺(tái)運(yùn)行的。

十多年來(lái)，業(yè)界致力于推動(dòng)從核心網(wǎng)到無(wú)線接入網(wǎng)（RAN）再到邊緣的全球網(wǎng)絡(luò)虛擬化，也就是將網(wǎng)絡(luò)從功能固定的硬件轉(zhuǎn)移到可編程的軟件定義平臺(tái)上，提升網(wǎng)絡(luò)敏捷性的同時(shí)降低復(fù)雜性和成本。

現(xiàn)在，運(yùn)營(yíng)商正在跨越下一個(gè)技術(shù)鴻溝：實(shí)現(xiàn)云原生功能響應(yīng)，為企業(yè)提供其在邊緣運(yùn)營(yíng)中所需的智能化功能。

虛擬化及開(kāi)放式RAN已成趨勢(shì)

Dell 'Oro的一份報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)到今年年底，虛擬化核心網(wǎng)將占總核心網(wǎng)部署量的90%以上，幾乎所有已知虛擬化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器都運(yùn)行在英特爾的CPU上。

英特爾高級(jí)副總裁兼網(wǎng)絡(luò)與邊緣事業(yè)部總經(jīng)理Sachin Katti表示，通過(guò)推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型充分釋放網(wǎng)絡(luò)潛力，使其“虛擬化”并在軟件上運(yùn)行，能夠?yàn)橥ㄐ欧?wù)提供商在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中提供了可編程性和可升級(jí)性，從而使其能夠交付全新功能及服務(wù)——就像在智能手機(jī)或PC上完成簡(jiǎn)單的軟件更新或下載全新App一樣。

當(dāng)新需求、新使用場(chǎng)景或新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)，更換過(guò)時(shí)硬件的方式可能無(wú)法實(shí)施，因?yàn)槠髽I(yè)可能會(huì)因此而產(chǎn)生巨額成本。與其他企業(yè)一樣，通信服務(wù)提供商希望從其投資中獲得最大收益。因此，他們通過(guò)降低總體擁有成本、節(jié)省電力和創(chuàng)建持續(xù)創(chuàng)新的平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

軟件定義基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)代化正是如此：它簡(jiǎn)化升級(jí)方式，既能幫助減少組件要求，又可以降低系統(tǒng)和主板的復(fù)雜性以及物料成本，同時(shí)還能增強(qiáng)供應(yīng)鏈的多樣性。此外，軟件還支持可編程性，可提供創(chuàng)新以及通過(guò)軟件升級(jí)迭代改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的能力，從而顯著提高硬件部署的投資回報(bào)。

以往，RAN基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行在專(zhuān)用的固定功能硬件上。由于它們不是軟件定義的，升級(jí)RAN基礎(chǔ)設(shè)施通常意味著昂貴而繁瑣的硬件升級(jí)。英特爾認(rèn)為，基于虛擬化的優(yōu)勢(shì)，虛擬化RAN 一直到RAN軟件堆棧中的物理層（也就是傳輸數(shù)字化數(shù)據(jù)的地方），是十分有必要的。

為推動(dòng)虛擬化、推進(jìn)向云原生的過(guò)渡，英特爾MWC 2023期間發(fā)布了一系列產(chǎn)品和解決方案。

第四代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器實(shí)現(xiàn)vRAN容量翻倍、簡(jiǎn)化云原生vRAN

在MWC 2023上，英特爾推出了集成vRAN Boost的第四代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器，該全新通用芯片將物理層加速功能完全集成到至強(qiáng)系統(tǒng)芯片（SoC）中，無(wú)需外置加速卡。英特爾vRAN Boost使得運(yùn)營(yíng)商能夠在通用虛擬化平臺(tái)上整合所有基站層。

集成英特爾vRAN Boost的至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器是一款高度集成的解決方案，適用于云就緒的虛擬無(wú)線接入網(wǎng)（vRAN）。這些處理器可憑借高級(jí)功能，針對(duì)數(shù)據(jù)包和信號(hào)處理、負(fù)載均衡、AI和機(jī)器學(xué)習(xí)以及動(dòng)態(tài)電源管理實(shí)施進(jìn)行工作負(fù)載優(yōu)化。它們的獨(dú)特之處在于全面集成了針對(duì)5G和4G的vRAN加速功能，使通信服務(wù)提供商能夠整合5G、4G以及更早幾代網(wǎng)絡(luò)，讓其同時(shí)在英特爾至強(qiáng)系統(tǒng)芯片（SoC）上運(yùn)行。

英特爾預(yù)計(jì)，通過(guò)結(jié)合處理創(chuàng)新和功能集成，集成英特爾vRAN Boost的第四代英特爾至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器的每瓦性能將媲美甚至超越當(dāng)下表現(xiàn)十分優(yōu)異的專(zhuān)用物理層加速卡。

據(jù)了解，英特爾針對(duì)vRAN優(yōu)化的最新處理器專(zhuān)為服務(wù)擴(kuò)展而設(shè)計(jì)。用于 vRAN 指令集架構(gòu) (ISA) 的集成英特爾高級(jí)矢量擴(kuò)展（Intel Advanced Vector Extensions），旨在支持RAN信號(hào)處理，幫助第四代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器在相同功耗范圍內(nèi)，為vRAN提供高達(dá)2倍的容量（與第三代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器相比）。這極大增強(qiáng)了通信服務(wù)提供商的vRAN部署效率，可幫助其達(dá)到兩倍的每瓦性能，以滿足關(guān)鍵的性能、擴(kuò)展和能效要求。

此外，英特爾vRAN Boost將vRAN加速功能完全集成到第四代至強(qiáng)系統(tǒng)芯片中，而無(wú)需外置加速卡，可額外節(jié)省約20%的計(jì)算功耗

由于不再需要外部加速卡，集成vRAN Boost的第四代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器可以使通信服務(wù)提供商降低虛擬化RAN的組件要求。這不僅顯著節(jié)省計(jì)算功耗，而且還大大簡(jiǎn)化了解決方案設(shè)計(jì)，并且通過(guò)簡(jiǎn)化系統(tǒng)集成、降低材料成本和板卡復(fù)雜性以及降低供應(yīng)鏈復(fù)雜性，可幫助通信服務(wù)提供商降低總體擁有成本。

5G核心網(wǎng)性能和功耗進(jìn)一步突破

MWC 2023期間，英特爾對(duì)業(yè)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)的將5G用戶平面功能（UPF）工作負(fù)載性能提升至1Tbps進(jìn)行了演示，并發(fā)布了用于5G核心網(wǎng)的全新基礎(chǔ)設(shè)施電源管理器參考軟件。處理器的高能效與參考軟件相結(jié)合，大幅降低了5G核心網(wǎng)的運(yùn)行時(shí)功耗，而不會(huì)對(duì)關(guān)鍵的電信性能指標(biāo)造成任何負(fù)面影響。

值得注意的是，第四代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器進(jìn)一步降低了網(wǎng)絡(luò)成本和能耗，具體突破體現(xiàn)在：

業(yè)內(nèi)首次在單個(gè)雙插槽服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)1Tbps的5G UPF負(fù)載性能；

新的英特爾基礎(chǔ)設(shè)施電源管理器參考軟件，通過(guò)動(dòng)態(tài)地匹配CPU功耗和流量，在保障關(guān)鍵電信性能指標(biāo)的同時(shí)，平均可節(jié)約30%的運(yùn)行時(shí)功耗。這將有望每年節(jié)約數(shù)千兆瓦時(shí)（GWH）的電力、數(shù)百萬(wàn)美元的運(yùn)營(yíng)支出并大幅抵消碳排放。

據(jù)了解，用于5G核心網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施電源管理器是英特爾與SK電信通過(guò)深度合作開(kāi)發(fā)的，已經(jīng)得到諾基亞、NEC、Casa等公司的驗(yàn)證，它能夠?qū)⒎?wù)器運(yùn)行時(shí)的功耗與數(shù)據(jù)流量進(jìn)行動(dòng)態(tài)匹配，而不會(huì)影響吞吐量、時(shí)延和丟包等關(guān)鍵性能指標(biāo)。

根據(jù)SK電信的24小時(shí)流量狀況測(cè)試顯示，每天可節(jié)省高達(dá)55%的電力，并可減少10千兆瓦時(shí)的電力和5000噸碳排放。

諾基亞工程師的測(cè)量顯示，在使用第四代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器的情況下，5G核心網(wǎng)的UPF性能比上一代提高了30%。此外，借助用于5G核心網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施電源管理器，對(duì)于耗電相同的功能，可節(jié)省高達(dá)43%的電力。

全新可編程解決方案引領(lǐng)向400G基礎(chǔ)設(shè)施的過(guò)渡

全新Agilex 7 FPGA和eASIC設(shè)備是英特爾面向云服務(wù)提供商和通信服務(wù)提供商的高能效性能和高性?xún)r(jià)比解決方案。通過(guò)為OEM/ODM廠商提供全新的FPGA產(chǎn)品和結(jié)構(gòu)化ASIC設(shè)備，英特爾進(jìn)一步擴(kuò)大其在基礎(chǔ)設(shè)施處理器（IPU）領(lǐng)域的行業(yè)地位。新產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了向400G IPU解決方案的遷移，支持更高的移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸速度，適用于5G乃至更高級(jí)網(wǎng)絡(luò)。

自2023年開(kāi)始，云服務(wù)提供商（CSP）正在逐漸從200G向400G過(guò)渡，而通信服務(wù)提供商 (CoSP)將在2024年緊隨其后。英特爾Agilex7 FPGA I系列AGI 041設(shè)備支持下一代400G基礎(chǔ)設(shè)施加速解決方案。通過(guò)多主機(jī)PCIe 5.0 / CXL、Crypto Hard IP、116Gbps收發(fā)器和400 GbE Hard IP，AGI 041設(shè)備能夠?yàn)?00G IPU和網(wǎng)絡(luò)解決方案完美平衡容量、能效和性能這三方面的表現(xiàn)?；A(chǔ)設(shè)施加速（IPU）、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)（NVMe-oF、RoCE）、5G核心網(wǎng)/NFVi 、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等都是AGI 041設(shè)備理想的應(yīng)用場(chǎng)景。

Agilex 7 FPGA F系列，則通過(guò)將可編程邏輯的靈活性與專(zhuān)用硬化收發(fā)器相結(jié)合，可以滿足RAN工作負(fù)載的高要求。利用“定制邏輯連續(xù)體”，英特爾能夠通過(guò)eASIC結(jié)構(gòu)化ASIC設(shè)備進(jìn)一步降低400G基礎(chǔ)設(shè)施的成本和功耗。

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)工作負(fù)載，與FPGA相比，N5X080設(shè)備能夠降低核心網(wǎng)功耗高達(dá)60%。同時(shí)，與傳統(tǒng)ASIC相比，能夠?qū)⒃椭谱鲿r(shí)間縮短50%。

通過(guò)融合邊緣媒體平臺(tái)實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)變現(xiàn)

MWC 2023期間，英特爾演示了為各種邊緣媒體應(yīng)用運(yùn)行多種服務(wù)的功能。

融合邊緣媒體平臺(tái)是一個(gè)參考架構(gòu)，能夠?qū)⒍鄠€(gè)延遲敏感和帶寬密集型可視服務(wù)整合到一個(gè)易于部署、邊緣優(yōu)化的云原生基礎(chǔ)設(shè)施上，有助于實(shí)現(xiàn)最大化的投資回報(bào)，并盡可能降低硬件占用空間。

據(jù)英特爾技術(shù)專(zhuān)家介紹，當(dāng)前，約70%、80%以上的網(wǎng)絡(luò)流量與媒體相關(guān)，不管是視頻還是圖片等，占了網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴傳輸?shù)慕^大部分以上。因此，除了需要CPU加速，還涉及軟件、開(kāi)發(fā)工具等，以及其他與媒體相關(guān)的技術(shù)，比如編解碼、3D渲染等。英特爾將這些技術(shù)都集合在融合邊緣媒體平臺(tái)中，

通用芯片是虛擬化網(wǎng)絡(luò)的基石

網(wǎng)絡(luò)虛擬化究竟能夠?qū)崿F(xiàn)哪些好處？Sachin Katti認(rèn)為，這使得將AI算法擴(kuò)展到無(wú)線接入網(wǎng)（RAN）的各項(xiàng)功能中 成為可能，能夠不斷推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，并以更低的成本實(shí)現(xiàn)更多功能。

此外，運(yùn)營(yíng)商能夠輕松地實(shí)施動(dòng)態(tài)電源管理和網(wǎng)絡(luò)功能再分配。如果網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)和系統(tǒng)升級(jí)的過(guò)程中出現(xiàn)故障，可以通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)工作負(fù)載轉(zhuǎn)移到不同的服務(wù)器進(jìn)行處理，而無(wú)需派遣技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)。

他指出，借助通用芯片，運(yùn)營(yíng)商可以在低負(fù)載或無(wú)負(fù)載時(shí)輕松關(guān)閉內(nèi)核以節(jié)省電力。另一方面，使用專(zhuān)用芯片（即物理層加速卡）也就意味著需要為了支持新的RAN技術(shù)和服務(wù)而重新配置現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，這產(chǎn)生的花銷(xiāo)十分巨大。因?yàn)檫@將需要配置新的硬件，除了會(huì)增加成本，最終還有可能因?yàn)橄嚓P(guān)技術(shù)人員不具備能夠利用這些設(shè)備打造產(chǎn)品的能力而受到限制。在他看來(lái)，無(wú)線接入網(wǎng)中還有專(zhuān)用芯片的存在就意味著沒(méi)有實(shí)現(xiàn)完全虛擬化。

英特爾技術(shù)專(zhuān)家也表示，用獨(dú)立設(shè)備制造商定制化的芯片和專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的機(jī)器，硬件成本比標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器高。而如果未來(lái)是走向共通性標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器，成本會(huì)降低很多。此外，通過(guò)采用標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器，不論是硬件升級(jí)、軟件升級(jí)，或者額外增加服務(wù)都比較容易，整體建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)成本都會(huì)下降，也便于運(yùn)營(yíng)商在提供全新服務(wù)時(shí)，更有彈性、更有效率。