原創(chuàng)

從無線電到核心網(wǎng)，AMD賦能5G全鏈路高性能計算

時間：2022-12-07 17:00:05

關鍵字： AMD 5G FPGA

手機看文章

掃描二維碼
隨時隨地手機看文章

[導讀]AMD是一家高性能計算公司，但在其收購賽靈思之后，還有了另一個身份——5G和通信基礎設施領域的端到端全鏈路的“計算和加速方案提供商”。在當前5G快速普及和發(fā)展的階段，來自原賽靈思的靈活可配置FPGA加上AMD的高性能計算芯片，賦能5G在高帶寬和垂直領域兩個應用方向上快速落地。近日AMD召開了以“加速5G網(wǎng)絡”為主題的媒體發(fā)布會，AMD 數(shù)據(jù)中心與通信事業(yè)部高級總監(jiān) Gilles Garcia介紹了其5G全鏈的產(chǎn)品和相關應用動態(tài)。

AMD是一家高性能計算公司，但在其收購賽靈思之后，還有了另一個身份——5G和通信基礎設施領域的端到端全鏈路的“計算方案提供商”。在當前5G快速普及和發(fā)展的階段，來自原賽靈思的靈活可配置FPGA加上AMD的高性能計算芯片，賦能5G在高帶寬和垂直領域兩個應用方向上快速落地。近日AMD召開了以“加速5G網(wǎng)絡”為主題的媒體發(fā)布會，AMD 數(shù)據(jù)中心與通信事業(yè)部高級總監(jiān) Gilles Garcia介紹了其5G全鏈的產(chǎn)品和相關應用動態(tài)。

應對5G RAN端到端全鏈挑戰(zhàn)

整個5G的RAN可以分為蜂窩基站、邊緣云和核心網(wǎng)絡三大部分，更高的數(shù)據(jù)吞吐量、更復雜的算法、波束和跟蹤等新技術給整個網(wǎng)絡帶來了更大的挑戰(zhàn)。

在蜂窩基站這一端，也就是RU這一端：由于5G 3GPP引入了非常多復雜的元素，所以應用商可以采用不同的無線電配置可以做更多工作，比如說一些小蜂窩、4T4R、8T8R，大規(guī)模MIMO，二或三個頻帶的無線電等。這種靈活的多樣化的配置方式，給高能效的無線電計算帶來了挑戰(zhàn)。

在邊緣云這一端：高容量、多樣化的前傳數(shù)據(jù)從無線電單元進入分布式單元（DU），經(jīng)過DU處理進入集中式單元（CU），給DU和CU單元帶來了更高的計算復雜性，帶寬和通量的提升也對計算能力的要求有所提高，需要針對不同用戶賦予不同的權重，實現(xiàn)不同的計算能力的匹配。此外，在CU中還面臨著更多的安全性挑戰(zhàn)，需要實現(xiàn)更多高性能的安全和匯總。Gilles Garcia表示，“大規(guī)模MIMO的無線電在蜂窩塔上，就會有300GB的數(shù)據(jù)會進入到分布式單元，所以在處理數(shù)據(jù)方面的計算要求是非常高的。集中式單元要匯總很多的無線電和終端的用戶，就會給計算要求帶來很多的壓力，必須要對CU的安全功能進行大量的計算處理?！?

在5G核心網(wǎng)絡方面，當前普遍都采用的虛擬RAN，因此會需要容器化和編排方面的功能。虛擬RAN同時還要支持多個供應商，因此需要很高的集成度和互操作性。“因為現(xiàn)在有很多內(nèi)容都已經(jīng)軟件化，所以就會有很高的計算要求。”Gilles Garcia分享到，“基于這么多的加速需求，就需要把這些功能從CPU上卸載下來，然后進行專門的加速，降低它的時延和功耗，并且減少需要使用的核心數(shù)量?！?

從上述的5G全鏈條的梳理來看，從基站到DU、CU，再到最終的核心網(wǎng)，5G網(wǎng)絡的創(chuàng)新對于每個環(huán)節(jié)都提出了新的計算和加速挑戰(zhàn)，靈活、高性能、高能效的加速和計算芯片成為了發(fā)揮5G效能的關鍵。

在無線電單元方面，AMD能夠提供非常豐富的技術平臺，包括單一的無線電單元“RFSoC DFE”、適合做大規(guī)模MIMO的“Versal 7nm系列”和“Zynq MPSoC”。在DU、CU和核心網(wǎng)部分，AMD通過EPYC處理器與賽靈思的加速板一起，滿足不同的加速和計算需求。

面向無線電的全新16nm SoC：性能翻倍，功耗減半

AMD從2018年開始推出RFSoC第一代和第三代，2020年AMD推出了RFSoC DFE，實現(xiàn)了以ASIC為基礎的一個80%的優(yōu)化，最高能夠達到400兆赫的瞬時帶寬，有非常高的集成度和非常低的功耗。

高集成度方面，Zynq RFSoC DFE在單一器件內(nèi)集成了全部的射頻功能，內(nèi)部包含DAC、ADC和一塊很大的可編程邏輯，讓客戶實現(xiàn)靈活且緊湊的無線電設計。此外Zynq RFSoC還支持8T8R，且對DFE進行了優(yōu)化。

功耗方面，因為高集成度也帶來了提升。更高的集成度讓功耗的消散降低了很多，同時還能提高性能。

性能方面，AMD的技術可以達到400MHz的一個瞬時帶寬，運營商需要進行頻段方面的匯總，實現(xiàn)最終用戶和網(wǎng)絡的性能的提升。

據(jù)悉，新一代的16nm RFSoC DFE相比第一代和第三代，在數(shù)字前傳部分都進行了優(yōu)化，比如DUC、DDC、DPD等都進行了優(yōu)化，從而使其性能達到原來的兩倍，而功耗只有原來的一半。下一代的7nm產(chǎn)品也在規(guī)劃中，并且將會集成一個AI引擎進去。主要是實現(xiàn)對64T64R大規(guī)模MIMO的波束成型的支持。

據(jù)Gilles Garcia介紹，通過一個RFSoC器件，就可以實現(xiàn)一個滿足8T8R 200兆赫的方案。這是一個前傳和RAN的接口，可以實現(xiàn)Low PHY進行DFE的處理。該參考設計正在開發(fā)過程中，預計將在2023年1月問世。主要是FHI和ORAN的部分尚未就緒，還處于開發(fā)的階段。

助力全球不同5G市場生根發(fā)展

韓國是中國最早開始部署5G的國家；中國后來居上，在2018年開始處于領先地位；北美和中東歐非地區(qū)從2020年開始進行5G部署，目前仍在基礎網(wǎng)絡鋪設中；當前東南亞像印度和越南等國家開始將5G列入國家發(fā)展重點，進行大規(guī)模投資和基建布局。不同的國家地區(qū)的5G部署，有著不同的需求。像中國等市場更關注提高帶寬帶來的傳輸速率提升，而印度則是關注5G在垂直應用方向上的賦能。這就給5G提出了非常不同的要求，它要求這些器件能夠實現(xiàn)非常低的帶寬，非常低的功耗。同時，這些網(wǎng)絡的時延要非常的低，又要非常的穩(wěn)定，并且能夠無處不在。但不論是大帶寬的需求，還是低功耗的需求，AMD和賽靈思技術，包括無線電和其它的器件，都能夠幫助客戶的方案實現(xiàn)更高效設計。

目前AMD已經(jīng)宣布了諸多重磅合作，展示了諸多參考設計和未來預研方向：

· AMD攜手越南最大運營商Viettel，預計將在下個季度，將賽靈思 MPSoC 部署到900 個 5G 無線電中。賽靈思 Zynq UltraScale+ MPSoC 被 Viettel 選中，用于其首代 64T64R 大規(guī)模 MIMO無線電方案。