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[导读]11月19日,中国移动2020全球合作伙伴大会在广州开幕。作为中国移动重要的战略合作伙伴,英特尔在大会上充分展示了其在深化云网融合,推动网络转型方面所取得的成果,以及多款软硬件明星产品。

11月19日,中国移动2020全球合作伙伴大会在广州开幕。作为中国移动重要的战略合作伙伴,英特尔在大会上充分展示了其在深化云网融合,推动网络转型方面所取得的成果,以及多款软硬件明星产品。


其中最吸引小枣君关注的,就是围绕网络开放转型的5G小基站和边缘计算应用解决方案。

▉ 开放无线接入网的源动力


无线接入网(RAN),是移动通信网络中最靠近用户的部分,也是运营商网络建设的投资重点。

众所周知,我们现在正在迈入5G时代。5G给我们带来了超高速率、超低时延、海量连接的优质网络体验,但也给无线接入网的能力提出了更高的要求。


除了C端用户之外,来自垂直行业的复杂业务场景,以及差异化的性能需求,同样意味着挑战。

为了应对挑战,5G无线接入网正在加速进行部署方式的演进,以及自身架构的革新。

而基于虚拟化技术的开放无线接入网,就是5G无线接入网转型的一个重要方向。

虚拟化技术,源自于IT行业,早期应用于云计算,获得了巨大的成功。后来,核心网产品引入了该技术,使其进入传统通信领域,同样获得了成功。

虚拟化技术在核心网的成功应用,增加了行业将其继续应用于接入网和承载网的信心。越来越多的运营商、设备商加入O-RAN这样的开放无线接入网联盟,推动采用开放式的架构设计,全面实现RAN的网络智能化、接口开放化、硬件白盒化和软件开源化。

然而,开放无线接入网产品的研发,究竟该如何入手呢?如果企业自研软硬件平台,意味着极高的技术门槛,以及巨大的成本投入,足以让很多企业望而却步。于是,采用成熟的开放平台,就成为了优先选项。

▉ 基于FlexRAN的5G小基站


在本次中移合作伙伴大会上,国内知名厂家京信通信(Comba)公司展示了基于英特尔®FlexRAN技术的5G小基站产品,吸引了在场观众的广泛关注。


该5G小基站是一种微功率的室内分布覆盖方案,符合OTII标准,支持软硬件解耦,支持虚拟化、容器化。

它采用了三级架构,包括了主机单元、扩展单元以及远端单元,均使用英特尔的技术。

京信5G小基站

主机单元负责5G无线接入网空口部分物理层及上层协议栈处理、操作维护处理,实现与终端的空口通信及与核心网的连接。它基于英特尔®至强® D处理器和英特尔® Stratix 10 FPGA,可进行四个载波的基带处理,每个载波的带宽为100MHz。它还使用了英特尔®Cyclone 10 FPGA,实现DFE功能。

扩展单元负责下行分发和上行汇聚与远端单元的通信数据,实现5G室内小基站的分布式扩展,并通过光电混合缆给远端单元远程供电。它使用了英特尔® Arria 10 FPGA,执行前传处理。

远端单元具备射频收发功能,通过低功率信号发射实现室内5G信号的分布式覆盖。

运营商可以在5G小基站上部署移动边缘计算(MEC)服务器,集成边缘计算应用。通过开放的接口,小基站的远端单元可以接入物联网相关的设备,例如UWB定位基站或蓝牙信标等,实现无线接入场景下的业务多样化创新。


目前,该款5G小基站已经在国内20多个省份30多个城市进行了运营商商用项目落地。除了运营商市场外,该款基站还因其灵活的开放接口设计而被广泛应用于垂直行业,例如广东省首个5G+工业应用以及山东省的智能采矿项目。

京信5G小基站,是英特尔® FlexRAN架构的一个典型用户案例。除了京信之外,包括佰才邦、新华三、赛特斯、锐捷等多家企业,都推出了基于FlexRAN架构的小基站产品。

FlexRAN,是英特尔®面向5G网络推出的新一代技术平台。它的推出目的,就是帮助加快开发速度,让用户可以迅速构建全面虚拟化的无线接入网。

FlexRAN的架构

FlexRAN的架构如上图所示。

由于严格的 TTI 时序限制,成功部署 RAN L1 是虚拟化的主要障碍之一。FlexRAN 则利用操作系统的实时功能来实现这一目标。

FlexRAN SDK涵盖了BBU 池框架和网络切片框架,它们充当了LTE、5GNR Sub6和 mmWave 参考PHY管道的构建模块。

此外,FlexRAN 还支持 L2/L3 参考 PHY 实施,利用英特尔®架构、英特尔®高级矢量扩展512 技术(英特尔®AVX-512技术)并行指令集以及与NFV和DPDK技术的紧密集成等优势,帮助客户优化PHY解决方案,从而提升模块性能和提高每个内核的效率。

在英特尔® 至强® 可扩展处理器以及英特尔® FPGA 或英特尔® eASIC™ 加速技术的支持下,FlexRAN可以高效地实现无线接入工作负载,帮助运营商优化5G领域必要的数据处理。

FlexRAN还加入了Hypervisor、数据平面开发套件(DPDK)等技术,具有很强的扩展性。

除了vRAN之外,它还可以满足MEC等多业务场景,对网络切片也有良好支持,能够在通用x86服务器平台中实现传统无线接入网BBU的性能,提供高吞吐、低时延的5G无线连接。

随着5G网络建设的逐渐深入,室内5G信号深度覆盖将成为运营商的工作重点。这也就意味着,5G小基站的需求将变得越来越强烈。

如果新的5G小基站仍继续采用传统电信架构设计,其紧耦合的软硬件,封闭的产品生态,将给设备的调试部署、升级优化、互联互通带来麻烦。

和传统电信架构相比,新型开放式无线接入网架构无论在传输速率、覆盖能力、部署效率及成本控制方面,都有明显的优势,可以有效地帮助运营商降低网络建设难度,控制建设成本,同时赋能业务创新,提升其流量经营的能力。

借助FlexRAN,传统室分将会全面升级为数字化、IT化和智能化的新型开放化室分。

▉ 基于5G边缘云的UPF方案


基于5G边缘云平台进行部署的另一个典型网元就是UPF。


UPF是5GC(5G核心网)用户面的重要网元。5G网络庞大的数据流量,全部都要经过5G核心网。而具体负责转发的网元,就是UPF。


UPF的转发效率,很大程度上影响了整个5G核心网的性能,甚至整个5G网络的性能。

为了提升UPF的转发效率,5G网络会将UPF进行下沉,部署在网络的边缘,而非云端。

UPF边缘云部署

这样的部署方式,既大幅降低了成本,也获得了云边协同的能力。

同时,基于英特尔最新一代的E810网卡的DDP技术,通过软件的方式,来增强对特定协议的识别,从而能够提升UPF的吞吐能力,并且降低处理的延迟。

DDP技术,全名叫做Dynamic Device Personalization(动态设备个性化)。这是一个让网卡更加“聪明”的技术。


采用这项技术,可以将一些数据报文处理和协议识别的工作,从CPU转移到E810网卡上,进行预处理。 这样可以大幅提升系统的数据处理性能。

网卡直接进行分发处理之后,减少了上层处理的环节,所以对时延也有明显的改善。这非常有利于车联网、工业机器人等时延敏感型场景的应用落地。

目前,国内主流设备商中兴通讯就采用了英特尔的DDP技术,以提高自家UPF网元的转发效率和性能。

▉ OpenNESS + CERA,边缘能力的有力支撑


前面我们介绍了5G无线接入网和5G核心网的边缘云部署案例。其实,它们的背后,都是基于英特尔® OpenNESS(开放网络边缘服务软件)的融合边缘平台——CERA,在提供有力的支撑。


OpenNESS是一个基于K8S容器技术的基础开放平台,主要用于虚拟化的管理。它是FlexRAN、5G核心网和各种应用的载体。

CERA平台硬件上以英特尔® 至强® 系列处理器为主,以OpenNESS作为虚拟化管理平台,可以实现单节点共平台部署5G功能和边缘计算应用,具有低成本快速部署的特点,可以充分赋能5G边缘计算平台的开发和部署。


通过在OpenNESS上预集成一些5G的功能模块,例如5G基带,就可以实现前面我们所说的FlexRAN的架构。

简单来说,基于OpenNESS的CERA,统一管理和调用着处理器、FPGA、网卡等底层物理资源。它可以创建容器,运行4G/5G虚拟网元(VNF/CNF),实现相应的功能。它同样可以创建支持AI功能、SD-WAN功能的相关应用。

下图就是联想公司与英特尔合作,基于CERA架构搭建的开放融合云网络平台。


该平台实现了轻量级5G核心网、基站BBU、边缘计算应用共同部署在统一的云原生平台之上,极大提升了5G边缘行业应用部署的便捷性和灵活性。

借助这个平台,可以实现内部智慧办公、智慧管理、智慧安防等应用,既提升了园区管理效率,又降低了运营成本。

▉ 结语


云网融合,是5G乃至整个移动通信网络未来发展的主流趋势。在此次中移合作伙伴大会上,英特尔着重展示了这方面的技术成果。

作为O-RAN联盟的成员,英特尔和中国移动等行业伙伴密切合作,致力于实现5G网络智能和开放的核心原则,推动5G网络基础设施的部署。

英特尔的FlexRAN、CERA参考架构、OpenNESS基础开放套件,以及针对5G网络基础设施的全套硬件产品(包括英特尔®至强处理器、英特尔® 800 系列网卡、 英特尔®eASIC、英特尔®FPGA可编程加速卡等),是多年以来在网络转型方向上进行持续投入的回报,充分显示了英特尔的技术实力和领先地位。

在英特尔看来,5G是一个真正融合计算和通信的时代,云网融合的步伐将不断加快。

面向这样的历史机遇,英特尔正凭借自身优势,与行业合作伙伴展开全方位的合作,引领全球5G变革。


—— 全文完 ——

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