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FPGA加速NFV商用步伐,新的产业格局正在形成

作者:单祥茹  来源:中国电子商情

发布时间:2018-07-24

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无人驾驶、5G是当今市场上最热门的两大话题,而前者又被看作是后者最具说服力的应用需求。据保守估计,2035~2045年无人驾驶汽车普及的这十年间,全球车祸死亡人数将减少超过58.5万。到2025年,“乘客经济”将带来价值7万亿美元的巨大商机。换句话说,未来几年,5G将为我们带来一切更智能、连接更紧密的社会和环境。

在2018年世界移动大会上,英特尔数据中心事业部副总裁、网络平台事业部 5G 基础设施部门总经理Caroline Y. Chan女士给出了这样一组数据:汽车、无人机、智能制造、智能电网等众多领域智能化需求,致使网络流量激增,到2020年,全球互联设备的数量将达到500亿。

5G网络转型催生NFV技术
5G的到来对于运营商来说不只是一次网络制式标准的演进,更是一次网络架构的变革。为了充分发挥5G的潜能,企业必须将他们的网络转变为5G就绪型。而转型的核心将是大范围部署网络功能虚拟化 (NFV) 和软件定义的网络 (SDN) 技术。

Caroline Y. Chan女士表示,未来NFV/SDN是5G的必选项而不是可选项,SDN、NFV将会在5G网络中扮演非常重要的角色。英特尔将凭借合适的架构助力引领整个行业从设备到数据中心等各个方面进入5G时代。


图1 激增的网络设备和数据流量是网络变革的根本需求

现在,SDN/NFV重构未来网络成为业界共识,从运营商、设备商、互联网巨头到不断涌现的SDN创业公司都在积极部署推进SDN/NFV应用。这也加快了运营商网络从传统网络向5G网络、NFV/SDN的快速迁移。为了充分利用SDN和NFV的优势,网络运营商对追求虚拟无线接入网(vRAN)充满兴趣,使用5G架构并将虚拟化接入层连接到移动核心的运营商将在网络的接入层获得更好的性能。

FPGA加快NFV商用步伐
作为无线、计算和云领域的领头羊,英特尔在5G新标准的定义与研发上早已开始布局,并与一级服务提供商、全球电信设备制造商等开展深度合作。2018年世界移动大会期间,英特尔联合联想、赛特斯等行业合作伙伴全面展示了业界首个在电信云中采用FPGA完成商用级vBRAS数据面调度加速的端到端解决方案。


图2  业界首个在电信云中采用FPGA完成商用级vBRAS数据面调度加速的端到端解决方案

NFV技术的实质就是要把现在的网络功能IT化,主要目标是实现网络设备的软硬件分离,按需提供各种配置的资源。因此对虚拟机、服务器的稳定性、可靠性和实时性有极高的要求。

联想集团副总裁黄莹博士表示:“5G到来后日益凸显NFV的重要性,联想已经把NFV定位为公司的战略投资方向,并致力于打造一个全栈的NFV解决方案,包括电信级NFV云平台(ThinkCloud NFVI)、硬件加速器(ThinkCloud Accelerator)、分布式存储、硬件管理平台(PIM)、云管平台(VIM)。该解决方案的最大特色是,提供一种融合机架的一体解决方案。”此外,黄莹博士还提到,NFV如果要成功的话,它一定要有加速器。加速器既能够降低能耗,增加灵活度,还可以大幅降低成本。因为一个加速器代表了一台服务器,这种架构非常有助于解决方案的整体优化。

英特尔可编程解决方案事业部有线与NFV业务部门总监Chuck Tato提出:英特尔在数据中心应用中拥有出色的解决方案,英特尔FPGA在数据中心也有很多应用。我们发现FPGA在NFV中有很多的应用与数据中心的应用大部分相同,包括流量的管理,以及分层服务HQoS。但也有一些具体细节的要求有些不同,比如在NFV中应用FPGA,对于电信运营商的网络会有更高要求,包括客户的基数以及数据等等。

在商用级vBRAS数据面调度加速的端到端解决方案中,赛特斯主要承担VNFM(VNF Manager)研发工作,公司研发总经理李晏表示:“这次合作由联想提供NFVI平台,它不仅可以对传统的OpenStack这种虚拟机环境进行一些编排,同时也可以根据运营商的要求,从软件到硬件对整个平进行端到端的掌控和可视化。赛特斯是国内行业领先的BRAS提供商,我们在纯x86情况下已经做到单CPU 120G的转发能力。这次结合FPGA的技术,我们可以把这个转发性能更加上一个台阶。”

正如联想集团副总裁黄莹博士所言,不同于传统通信架构,5G最大的变化在网络层面,它要在底层网络架构中形成一种所谓网络切片,另外就是NFV化。FPGA是一项非常重要的技术,在无线方面,它支持众多无线协议。在4G和5G的网络上,FPGA通过对x86的加速来提高服务器的运作效率。除此之外,在网络切片的领域,英特尔FPGA也有很大应用,上面提到的vBRAS就是典型的例证。在网络日益“云化”的今天,FPGA对5G以及NFV的商用进程将起到巨大推动作用。

加速构建端到端NFV生态系统
在英特尔可编程解决方案事业部、联想和赛特斯联合举办的新闻发布会上,Caroline Y. Chan提出,5G不仅做电信的功能,在很大程度上还要做企业的功能。这一切必须依靠生态系统的建立才能实现。有关NFV生态系统,Chuck认为有一点需要澄清:生态系统建设的重点是,产业链上的每一家公司必须拿出真正适合市场的解决方案,如果你的解决方案不是真正贴合市场需求的话,生态系统建设的再大,就只是一个热闹而已,并没有真正的效果。


图3 英特尔加速构建端到端NFV生态系统

黄莹博士提出:如果没有这个生态系统,单凭某一家企业实现全部覆盖,可能又回到原来NFV之前的世界,这不是运营商和用户所希望看到的。建立生态系统可以把各家公司的长项发挥出来,比如这一次三家公司的合作,就能把最好的效果呈现给运营商和终端用户。

赛特斯公司首席运营官胡森标表示:建立生态系统相当于众人拾柴火焰高,其中有两点很重要,一个是可以有更多有创新性的硬件推向市场。二是只有把生态不断扩大,让更多企业参与进来,大家普遍关心的成本问题、技术发展问题,在大的生态圈里这些问题慢慢就会得到解决。比如FPGA,大规模的应用就会降低它的成本。
 

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