聯(lián)想、中國(guó)移動(dòng)、賽靈思、Napatech、銳德世聯(lián)合推出業(yè)界首個(gè)硬件加速、軟硬解耦的5G接入網(wǎng)云化方案

在6月27日開(kāi)幕的世界移動(dòng)大會(huì)MWC上海展會(huì)上，聯(lián)想集團(tuán)、中國(guó)移動(dòng)、賽靈思(Xilinx)、Napatech、銳德世(Radisys)五家公司聯(lián)合推出了業(yè)界首個(gè)支持多形態(tài)加速硬件、軟硬件充分解耦的移動(dòng)接入網(wǎng)云化方案 。

聯(lián)想集團(tuán)副總裁、聯(lián)想研究院企業(yè)服務(wù)云計(jì)算實(shí)驗(yàn)室和5G實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人黃瑩博士表示：“無(wú)線網(wǎng)基站云化與虛擬化是5G時(shí)代的重要技術(shù)方向，對(duì)運(yùn)營(yíng)商優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)效率、促進(jìn)業(yè)務(wù)創(chuàng)新、提升用戶體驗(yàn)等方面，均具有深遠(yuǎn)意義。聯(lián)想致力打造基于NFV技術(shù)的端到端產(chǎn)品與服務(wù)，在硬件加速與整體軟、硬件解決方案等方面持續(xù)創(chuàng)新，助力運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)云化、虛擬化與智能化的轉(zhuǎn)型。”

今年2月，中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合全球多家運(yùn)營(yíng)商，在C-RAN理念的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)起了開(kāi)放智能無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(O-RAN)聯(lián)盟，首次提出“智能管控、開(kāi)放接口、開(kāi)源白盒”無(wú)線接入網(wǎng)的核心理念，將進(jìn)一步推進(jìn)無(wú)線網(wǎng)基站的云化和虛擬化，最終實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦的開(kāi)放設(shè)備。NFV虛擬化平臺(tái)需要通過(guò)引入加速硬件設(shè)備進(jìn)一步提升性能、優(yōu)化能效、節(jié)省成本，這已在業(yè)界形成了共識(shí)。而目前加速器方案存在功能專(zhuān)一、接口不統(tǒng)一等問(wèn)題，造成軟硬件無(wú)法解耦。在這一背景下，中國(guó)移動(dòng)從運(yùn)營(yíng)商實(shí)際需求出發(fā)，提出引入硬件可編程、且接口統(tǒng)一封裝的硬件加速解決思路。與聯(lián)想集團(tuán)聯(lián)合行業(yè)伙伴積極探索這一理念下的NFVI解決方案，取得了階段性成果。

中國(guó)移動(dòng)研究院首席科學(xué)家易芝玲博士表示：“中國(guó)移動(dòng)致力于推進(jìn)統(tǒng)一的硬件加速器封裝接口方案的研究，感謝聯(lián)想公司及合作伙伴的支持。這一方案是在保證軟硬件解耦的基礎(chǔ)上，利用可編程通用硬件加速器提升NFV平臺(tái)的整體能效，降低綜合成本。無(wú)線云平臺(tái)是支撐O-RAN整體方案的基礎(chǔ)，歡迎業(yè)界更多的合作伙伴加入到我們的研究中來(lái)，為實(shí)現(xiàn)開(kāi)放、智能的無(wú)線接入網(wǎng)而努力。”

本次聯(lián)合展示采用聯(lián)想ThinkCloud Accelerator云加速器方案，包括聯(lián)想ThinkCloud NFVI電信級(jí)云平臺(tái)軟件，以及x86服務(wù)器與交換機(jī)硬件;其中ThinkCloud NFVI可自動(dòng)適配不同廠商、不同形態(tài)的加速硬件設(shè)備，并通過(guò)對(duì)加速硬件的抽象與虛擬化，向網(wǎng)元應(yīng)用提供一套統(tǒng)一的API接口，降低應(yīng)用開(kāi)發(fā)與移植復(fù)雜度，促進(jìn)應(yīng)用軟件與加速硬件的充分解耦。

聯(lián)合展示中的加速硬件設(shè)備包括基于賽靈思FPGA可編程芯片的Napatech智能網(wǎng)卡和基于ASIC專(zhuān)有芯片的第三方板卡。賽靈思FPGA可編程芯片提供了靈活的硬件邏輯編程和可重配置能力與強(qiáng)大的計(jì)算性能和能效，可以適用從邊緣到核心的眾多NFV應(yīng)用場(chǎng)景?；谫愳`思FPGA芯片，Napatech智能網(wǎng)卡方案實(shí)現(xiàn)了對(duì)Open vSwitch (OVS)虛擬交換機(jī)與無(wú)線基站PDCP加解密等轉(zhuǎn)發(fā)與計(jì)算密集型運(yùn)算的加速，大幅降低CPU負(fù)載，提升性能，節(jié)約成本。

賽靈思通信市場(chǎng)部副總裁Farhad Shafai表示：“為了滿足迅速演進(jìn)的5G C-RAN對(duì)敏捷性，可擴(kuò)展性及靈活性的需求, 在Napatech 智能網(wǎng)卡上利用賽靈思自適應(yīng)平臺(tái)展示了標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放API加速。該智能網(wǎng)卡解決方案通過(guò)硬件抽象層API為運(yùn)營(yíng)商提供了易管理、易部署的解決方案, 并可利用靈活經(jīng)濟(jì)的方式滿足性能需求。利用運(yùn)行在聯(lián)想服務(wù)器與云平臺(tái)軟件上的銳德世Radisys PDCP協(xié)議棧部署基于C-RAN加速平臺(tái)的加速器抽象層API，展示了電信云中基于FPGA的加速所帶來(lái)的靈活、保證時(shí)延及性能收益等優(yōu)勢(shì)!”

Napatech首席市場(chǎng)官Jarrod J.S. Siket表示：“目前NFV用于虛擬化RAN的部署模式是使用x86服務(wù)器，但實(shí)際上碰到了主要的性能瓶頸。 若是將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)與安全任務(wù)卸載到基于FPGA的SmartNIC，運(yùn)營(yíng)商可以使用通用服務(wù)器的架構(gòu)維持NFV模式來(lái)進(jìn)行VNF處理，而不會(huì)影響LTE和5G應(yīng)用所需的性能、延遲成本和功耗目標(biāo)。”

面向O-RAN無(wú)線網(wǎng)基站的云化和虛擬化，銳德世Radisys提供高性能、高擴(kuò)展性的4G與5G協(xié)議棧。此次合作中銳德世Radisys提供了PDCP協(xié)議棧虛擬化網(wǎng)元，該網(wǎng)元支持在單一虛擬機(jī)中運(yùn)行，并可靈活擴(kuò)容多虛擬機(jī)，滿足不同負(fù)載情況下處理能力的彈性伸縮。

銳德世Radisys副總裁、軟件及服務(wù)解決方案總經(jīng)理Neeraj Patel表示：“銳德世Radisys非常高興能與各方合作伙伴持續(xù)協(xié)作，共同推動(dòng)本次面向真實(shí)場(chǎng)景部署的5G vRAN重要展示。在本次聯(lián)合展示中，我們的高性能PDCP軟件協(xié)議組，包括UE模擬器和網(wǎng)絡(luò)打流器，與我們生態(tài)合作伙伴的軟、硬件平臺(tái)相集成，推動(dòng)了本次中國(guó)移動(dòng)RAN加速展示的成功。”

基于硬件加速的無(wú)線接入網(wǎng)云化方案

在本次大會(huì)上，五家合作公司現(xiàn)場(chǎng)展示了PDCP虛擬化網(wǎng)元與NFVI軟、硬件平臺(tái)的充分解耦——同樣一套PDCP網(wǎng)元應(yīng)用，無(wú)需修改，即可自動(dòng)適配基于FPGA和ASIC不同形態(tài)的加速設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)ZUC編解碼算法的硬件加速;當(dāng)系統(tǒng)中不具備加速硬件時(shí)，網(wǎng)元應(yīng)用也可自動(dòng)采用基于CPU的純軟件實(shí)現(xiàn)。在性能方面，與CPU純軟實(shí)現(xiàn)相比，采用賽靈思FPGA的Napatech智能網(wǎng)卡方案可提升ZUC編碼吞吐量10倍、PDCP整體吞吐量3倍，并且實(shí)現(xiàn)時(shí)延的20倍降低。

展望下一階段工作，五家合作公司計(jì)劃將進(jìn)一步優(yōu)化方案、提升性能;同時(shí)也期望業(yè)界有更多合作伙伴加入聯(lián)合研發(fā)，促進(jìn)開(kāi)源社區(qū)接納可編程通用加速器的方案，以及統(tǒng)一的封裝接口方案，最終促進(jìn)NFVI高能效解決方案的成熟，加速NFV在無(wú)線側(cè)的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)落地。