基于英特尔的5G网络技术介绍

Alex Quach

英特尔公司副总裁兼有线与核心网部门总经理

十多年来，英特尔一直致力于将全球网络从专用的固定功能硬件上转移到可编程的软件定义平台上——我们的初心就是让网络升级像智能手机升级一样轻松。

在核心网方面，我们已经做到了这一点。根据Dell'Oro的预测，到今年年底，超过90%的核心网将实现虚拟化1，而且几乎所有已知虚拟化网络服务器都基于英特尔平台运行。随着我们将工作重心转向无线接入网（RAN）的虚拟化，我们也在帮助通信服务提供商（CoSP）跨越下一个技术鸿沟——云原生基础设施。

云原生设计显著提高了网络敏捷性——通信服务提供商可以及时重新配置网络服务，以满足不断变化的市场需求。向云原生环境过渡是应对网络服务交付复杂性日趋增大的关键，这种复杂性目前不仅来自于消费者数据和服务需求，还来自于越来越多的企业需要在其运营边缘获取即时智能服务。

我接触过的大多数通信服务提供商都已踏上云原生之旅。但是，一系列艰巨的挑战让他们不得不放慢脚步，其中包括不可扩展的专有解决方案、缺乏内部相关技术知识以及无法找到合适的技术伙伴让解决方案之间进行互操作。除此之外，压力还来自于一系列其他挑战，例如需要不断降低时延和总体拥有成本、安全问题，以及实现更好、更节能的网络性能等。

受英特尔委托，IDC对来自300多家通信服务提供商、负责网络业务的高管进行了调查，以评估云原生项目的进展、规划、优先事项和面临的挑战。受访者列出了包括数字化、现代化IT基础设施、灵活性、敏捷性、混合云/多云、开发者友好型IT流程、自动化、创新、全新服务变现、应用程序可移植性以及成本削减等在内的多种向云原生环境过渡的推动力。

许多受访的网络和IT专业人士指出了安全性和可见性方面的挑战，而许多受访者则希望通过生态系统合作来实现这一持续多年的过渡。

安全性

73%的网络架构师将所有环境中的安全性、安全政策和合规性列为最大挑战。

全栈可见性

73%的专业网络IT人士表示，“基础设施的完全可视化”是通信服务提供商面临的最大操作障碍之一。在核心网、RAN和边缘对故障进行检测和关联更加困难，这导致人们需要花费更长时间来解决根本问题。

生态系统协作

近一半（48%）受访者期待加强生态系统的协作和集成、推出更多交钥匙解决方案，并且提供更多来自供应链的支持和培训。

英特尔和我们的生态系统在帮助通信服务提供商跨越技术鸿沟方面可以说是攻无不克——现在，我们将再次帮助他们跨过云原生鸿沟，从而更好地实现组件集成并降低成本。

我们从为微服务工作负载构建的灵活CPU以及通用的容器化软件基础入手，让用户更方便地使用面向负载放置、加速和自动化的高级硬件功能。此外，我们加入经过广泛测试的以太网控制器和适配器分层，以实现从云到边缘的高精度定时同步等功能，进而优化工作负载性能。在此基础上，我们越来越多地引入全新基础设施处理器（IPU），把网络敏捷性提升到全新高度，并通过加速存储、网络虚拟化和安全等基础设施功能来释放CPU内核。

针对云原生网络，由500多家网络软件和解决方案提供商组成的生态系统不仅推动了数千个项目的实施，还提供了众多交钥匙解决方案，并且这些项目和解决方案都基于英特尔成熟的网络技术运行。

性能不降，净零排放

全球能源危机使通信服务提供商的运营难度更上一层楼。“我们如何才能够降低整个基础设施的能耗？”过去几个月与客户会面时，我被问到这个问题的频率直线上升。部分原因是因为电费占到了总网络运营支出的20-40%2，能耗也是造成范围2排放的主要原因。Verizon估计，网络耗电量占到了运营碳排放量的90%3。

平均而言，RAN消耗的能源在网络中占比最高，其次是无线核心网和数据中心。显然，我们很有可能能够降低整个网络的能耗。GSMA在2022年发布的一份报告4指出，46%的通信服务提供商期望通过高能效技术来降低运营费用。

但与此同时，通信服务提供商不应为了提高能效而影响到关键性能指标（KPI），如吞吐量、时延和丢包等。

英特尔持续推动创新与迭代

今年年初，随着第四代英特尔至强可扩展处理器的发布，英特尔在提升性能、降低运行能耗、提高安全性以及全栈可视化方面再次取得突破性进展。下面我将简要介绍一下这些解决方案的亮点，其中许多解决方案将由我们与合作伙伴和客户带到2023巴塞罗那世界移动通信大会（MWC Barcelona 2023）上亮相。

性能要求

作为电信行业的首要指标，每瓦性能越来越受到重视。这就是为什么我们针对网络功能进行优化的全新第四代英特尔至强可扩展处理器能够通过数量足够多的内置加速器来提供行业领先的单核性能和能效，帮助运营商过渡到云原生网络。

关键负载的性能提升如下:

在能耗不增加的情况下，vRAN的吞吐容量提升高达2倍5

5G无线核心网中的用户面吞吐量提升高达1.88倍6

内容交付网络的实时线性连接数增加了1.46倍7

虚拟电缆调制解调器终端系统(vCMTS)数据平面的吞吐量提升高达2倍8

SASE的吞吐量提高1.71倍9

运行时电源管理，减少运营费用和范围2排放，迈向净零排放

英特尔提供差异化的电源管理功能，使通信服务提供商能够显著降低能耗、运营费用、总体拥有成本和范围2碳排放。过渡到云原生架构的网络可以利用基于微服务的网络功能资源管理，以最节能的方式利用计算资源。

早前，为庆祝第四代英特尔至强可扩展处理器的发布，西班牙电信首席技术官Enrique Blanco与英特尔公司网络与边缘解决方案事业部总经理Dan Rodriguez进行了视频通话。他指出，过去六年中，在流量增长高达7倍的情况下，西班牙电信反而将整体能耗降低了7%。微处理器使得在降低能耗的同时提高性能成为可能。

这些针对网络进行过优化的处理器在不影响性能KPI的情况下显著提高了每瓦性能。例如，英特尔vRAN Boost现已集成到全新英特尔至强处理器中，因此无需单独设置物理层加速卡，从而降低了电路板设计和系统集成的复杂性，同时在云就绪虚拟接入网（vRAN）和开放式接入网（OpenRAN）部署中将计算能耗进一步降低了20%。

2022年，英特尔及生态伙伴还展示了如何利用软件通过英特尔至强处理器中的高级电源管理功能和遥测功能来降低服务器能耗，并且不会对性能KPI造成任何负面影响。

安全性

我们专注于通过基于硬件的解决方案为静态数据、处理中数据和动态数据提供端到端的安全保护。例如，硬件加密加速处理器优化能够确保同时解决安全和性能问题。再比如，英特尔软件防护扩展（SGX）能够借助一小部分的CPU内存来创建一个安全的受保护区域，以保护应用代码和数据免受权限更高的进程（如操作系统、应用层等）影响。在去年年底举办的拉斯维加斯世界移动通信大会（MWC Las Vegas）上，我们展示了生态伙伴如何利用基于英特尔SGX和英特尔硬件加密加速技术的私有密钥管理，在5G控制面网络功能之间提供安全通信。

全栈可视化

通信服务提供商需要在恰当的时间访问每层堆栈和网络节点上的正确数据，同时能够理解信息并给出针对性指令。第四代英特尔至强可扩展处理器与英特尔平台遥测技术相结合能够提供网络基础设施的精细视图，以便追踪并衡量各项运营指标。

通过英特尔对云原生计算基金会托管的开放式遥测项目的标准实施，业界可以从基础设施可视化中受益。我们与EXFO公司合作开发的跨云和网络基础设施的创新性故障检测解决方案就是一个绝佳案例，展示了在自动化服务保障解决方案中，如何利用英特尔平台遥测技术快速识别云原生基础设施，以解决导致客户体验退步的根本问题。

通过生态系统协作和培训加速部署

英特尔将继续针对软件解决方案及参考架构进行投资，并构建一个充满活力的生态系统，以缩短部署时间、加快创新步伐。英特尔FlexRAN参考软件可支持广泛的5G部署，包括大规模MIMO、6GHz以下频段、毫米波和LTE，已获得超过150个生态伙伴的授权。这些伙伴利用该软件提供商用4G和5G云原生vRAN解决方案。

裸机参考架构（BMRA）和密钥管理参考架构（KMRA）简化了技术集成，有助于加快部署高安全性的云原生网络基础设施。

英特尔的网络技术采用了针对云原生架构进行过优化的通用软件基础。全新软件解决方案旨在让客户更轻松、更快速地利用差异化硬件功能。我们提供的商业解决方案得到了生态伙伴以及客户的验证，且能够加速采用和部署。我们还通过英特尔网络构建者大学（Intel Network Builders University）项目提供线上和面授课程，持续支持技术教育。

诚邀您参观英特尔和生态伙伴在MWC Barcelona上的展台

通信服务提供商希望在整个生态系统中加强合作来应对向云原生环境过渡带来的挑战。此前介绍的每款解决方案都是生态系统基于实际需求而开发的。

因此，我建议大家密切关注我们即将发布的新闻，或者亲临位于巴塞罗那会展中心3号大厅的3E31号英特尔展台，全方位沉浸式体验我们如何为5G核心网和RAN带来每瓦性能上的突破并降低网络能耗。

编辑：黄飞