软硬兼施，看英特尔如何赋能5G网络转型

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。