行业正加速向云原生架构和虚拟无线接入网 (vRAN) 部署转型。对于中等容量的 vRAN 配置而言，英特尔® 至强® D-2700 和 D-1700 处理器无疑是理想选择。两款处理器均支持软件向包括英特尔® 至强® 可扩展处理器在内的其他现有及未来的英特尔® 平台移植。全栈生态系统支持为实施 vRAN 带来价值和应有的性能。
vRAN 因其可扩展性、经济性、灵活性和服务敏捷性吸引着通信服务提供商 (CoSP) 纷纷入场。广义来讲，vRAN 和其他虚拟网络功能 (VNF) 支持以成本更低的标准服务器取代专有的固定功能设备。在软件中定义网络功能可以使网络功能从底层通用服务器硬件解耦，便于网络功能实例根据不断变化的网络状况按需启用或停用。这些功能可以更高效地利用基础设施余量，在提升容量的同时保障用户体验。
在能够满足高成本宏基站需求的英特尔® 至强® 处理器的支持下，vRAN 部署的势头和规模不断扩大。当前需要提供功率更低、集成度更高的解决方案，为从中等容量宏基站到农村和室外小基站，再到室内小基站的小规模部署提供支持。英特尔® 至强® D 处理器恰好可以满足这些较低密度部署的要求。随着 5G 和 IoT 建设的持续推进，以及 3D 视频和虚拟现实/增强现实等新媒体类型的涌现，通信服务提供商需要做好准备应对移动通信的体量和种类不断升级的局面。在这种情况下，虚拟化的长期效益在战略上就显得至关重要。在每用户平均收入 (ARPU) 稳定的前提下提供差异化的服务需要更高的敏捷性，这正是 vRAN 的用武之地。
部分敏捷性方面的愿景涉及利用云原生虚拟网络功能 (CNF) 部署 vRAN。云原生虚拟网络功能为轻量级功能，与 DevOps、持续集成/持续交付和微服务等现代开发惯例兼容。现代化技术有助于加快新服务部署，使新的网络功能可在无须变更硬件的情况下部署。英特尔能够帮助通信服务提供商进一步加速技术创新并带来总体拥有成本 (TCO) 优势，是 vRAN 生态系统的领头羊（如图 1 所示）。
英特尔是网络芯片领导者，几乎所有早期部署的 vRAN 均在英特尔® 架构上运行。英特尔生态系统交付的 vRAN 遍布全球，其中英特尔® Network Builders 合作伙伴超过 400 名，受过英特尔网络技术培训的开发者达 43,000 名1。
面向 vRAN 部署的英特尔® 技术组合
vRAN 软件执行的物理层信号处理需要大量计算资源，在 5G 环境下运行时较 4G 环境时有更高的传输速率和更严格的时延要求，因此拥有确定的高性能比以往任何时候都更为重要。此外，大规模 MIMO 和波束成形等频谱效率优化措施使信号处理更复杂，增加了对算力的要求。图 2 所示为面向 vRAN 的英特尔技术堆栈示例。
开发面向英特尔® 架构优化的 vRAN 软件的一个重要价值主张是，系统硬件可以根据基站密度等因素，按照特定无线配置、特定频率，使用单一通用软件库来调整大小。例如，中等大小的实施方案可以部署在英特尔® 至强® D 处理器上，容量可以使用英特尔® 至强® 可扩展处理器来扩展，无需更改代码。这使得 vRAN 软件供应商能够将同一代码库应用于从高密度宏基站部署到低密度小基站用例等众多场景。英特尔® 至强® D 处理器非常适合规模较小的宏基站部署以及有更多成本和功率限制的集成小基站快速部署单元 (RDU)。
随着即将推出的新一代英特尔® 至强® 处理器（代号 Sapphire Rapids）等全新处理器的引入，多代平台之间支持软件移植可以提高所投入的软件应对未来需求的能力。此外，英特尔® 至强® 处理器平台还具备其他升级功能，包括针对 vRAN 等应用的工作 负载加速等增强功能。这些一代又一代的性能升级支持大规模 MIMO 等密度更高的部署，并且能够降低 TCO。
英特尔® 至强® D-2700 和 D-1700 处理器
英特尔® 至强® D-2700 和 D-1700 处理器采用高度集成的片上系统 (SoC) 封装方式，是经过密度优化的计算引擎，可满足 vRAN 部署的需求，同时能实现性能、成本和能效之间的平衡。这两款处理器可根据 vRAN 实施方案增强扩展能力，并且具有不同的数据平面吞吐量水平：
- 英特尔® 至强® D-2700 处理器具有多达 20 个处理器内核，热设计功耗 (TDP) 最多为 125 W，适用于 100Mhz 32T32R 多基站等中等容量的宏基站。与英特尔® 至强® D-1700 SoC 处理器相比，这款处理器拥有更高的内存速度、更大的容量、更多 PCIe 连接通道，以及更高带宽的硬件加速技术。它还具有集成以太网和加密/压缩功能。
- 英特尔® 至强® D-1700 处理器为室内和室外小基站等容量较低的 vRAN 实施而设计，具有更多功耗和成本优化选择。与英特尔® 至强® D-2700 SoC 处理器相比，这款处理器的内核数较少（2 至 10 核）、TDP 更低（25 至 85 W），同样支持集成以太网和加密/压缩，但占用带宽更少。
两款处理器平台与通信服务提供商用于更大规模部署的技术组合形成互补，实现了宏基站软件实施的重复使用。它们均经过认证，可在更宽泛的温度范围内运行，能够适应特殊目的部署，例如常用于集成式小基站 RDU 的杆式设备。
小基站用例涵盖规模较小的企业部署以及户外场馆等规模较大的场地。英特尔® 至强® D SoC 处理器既适用于独立基站，也适用于集成的分布式远程单元 (DRU) 设计，可利用针脚兼容的英特尔® 至强® D 处理器 SKU 进行扩展，以支持 4、6、8 或 10 核处理器。这两款处理器常部署在边缘，帮助实现 5G vRAN、数据分析和人工智能 (AI) 的低时延，提高运行效率。
集成英特尔® 以太网
集成英特尔® 以太网的英特尔® 至强® D SoC 处理器提高了能效，并可提供高达 100 Gbps 的吞吐量以及从 1GbE 到 100GbE 的连接选择方案。对 vRAN 部署具有重要价值的特性和功能包括：
- 应用设备队列 (ADQ)：使特定应用能够保留任意数量的英特尔® 以太网专用硬件队列，确保 vRAN 工作负载的性能可预测。
- 动态设备个性化 (DDP)：支持多种配置，每种配置会指定具体流量类型的优化和分组处理参数，以增加吞吐量和确定流量优先级。
- 远程直接内存访问 (RDMA)：使主机之间的内存传输可以绕过操作系统，从而减少处理器开销并提高吞吐量。
集成英特尔® QuickAssist 技术（英特尔® QAT）
英特尔® QAT 具备多种基于硬件的功能，为安全、身份认证和压缩工作负载加速。它提供的软件支持能够带来性能和效率的提升，可使 vRAN 网络功能大受裨益。广泛用于 vRAN 实施的传输层安全性 (TLS) 等公钥加密 (PKE) 算法曾是由软件执行的计算密集型进程。同样，压缩和解压缩功能也会消耗大量处理器资源，而这些资源本来可以用于更有用的工作负载。
英特尔® QAT 将加密和压缩工作负载卸载到专用硬件加速引擎，既增加了吞吐量，又释放了主处理器的资源。集成到英特尔® 至强® D-2700 和 D-1700 处理器后，英特尔® QAT 的能效较之前基于 PCIe 卡等独立硬件的英特尔® QAT 解决方案有所提升。
英特尔为 vRAN 提供的支持： Open RAN 和 FlexRAN™ 参考软件
Open RAN (O-RAN) 是一项行业举措，用于制定 RAN 接口开放标准，提高不同供应商提供的软件和非专有白箱硬件之间的互操作性。英特尔是 O-RAN 联盟的积极贡献者，致力于扩大生态系统，吸纳新的参与者和技术开发活动，由此成就更多创新和市场方案。
英特尔参与开放式 vRAN 网络的一种主要方式是，利用其软硬件参考解决方案 FlexRAN™ 参考架构，指导客户基于英特尔® 架构高效实施云原生 vRAN 服务。FlexRAN 架构利用英特尔® 至强® D-2700 和 D-1700 处理器的平台功能提高 vRAN 的效率，从而减少特定工作负载所需的处理器内核数。由于利用率得到提高，通信服务提供商可以节省更多部署 vRAN 产生的资本支出 (CapEx) 和运营支出 (OpEx)。FlexRAN 软件为分布单元 (DU) 虚拟化提供经过验证的 4G 和 5G 基带 PHY 参考设计，优势概述如图 3 所示。
FlexRAN 软件提供的控制平面与用户平面分离技术可使这两款处理器独立扩展，而独立扩展是可扩展性的首要要求。这在数据平面容量随着 5G 移动流量的增长而急剧增加的情况下更是如此。这款参考软件灵活、高度可编程的控制平面为实时 RAN 工作负载和跨生态系统解决方案移植提供了强大支持。FlexRAN 软件集成了基于数据平面开发套件 (DPDK) 的数据平面优化技术。DPDK 是一套库和驱动程序，通过将 TCP 分组处理从操作系统内核卸载到用户空间进程来提高吞吐量。
面向 vRAN 的基于英特尔® 架构的硬件加速
英特尔提供一系列硬件加速器，可提高 VNF 和深度学习等特定工作负载的计算吞吐量。具体而言，英特尔® vRAN 专用加速器 ACC100 可将支持第一层前向纠错 (FEC) 的计算密集型进程从 主处理器卸载。FEC 会利用奇偶校验位的匹配检测技术来验证信号传输完整性，可广泛用于提升噪声或不可靠信道的传输效率。FEC 卸载会将计算资源释放给信号处理和其他边缘服务，从而减轻系统负担。英特尔基于 eASIC 和 FPGA 等其他英特尔® 硬件加速芯片，参与开发其他加速器参考设计供原始设计制造商采用。
英特尔® 至强® D 处理器具备英特尔® 深度学习加速技术（英特尔® DL Boost）、英特尔® oneAPI 深度神经网络库 (oneDNN) 和英特尔® 高级矢量扩展 512 技术（英特尔® AVX-512），用于加速机器学习 (ML) 和 AI 工作负载。这些机器学习技术可对无线资源管理器 (RRM) 等功能进行优化，从而在 5G 媒体接入控制 (MAC) 调度中利用实时预测分析技术大幅提高频谱效率。AI 功能支持云原生 vRAN 实施，将数据分析和 AI 结合起来用于边缘应用、自动化网络、安全检测及众多其他用例。
结论
英特尔® 至强® D 处理器经过密度优化，具备高性能和高能效等特性，可用于云原生 vRAN 部署。这一 SoC 平台集成了英特尔® 以太网，支持先进的连接方式和带宽优化。另外，它还提供硬件加速，可提高深度学习和 VNF 等关键工作负载的吞吐量，并提供 FlexRAN 参考软件等行业支持，帮助客户利用云原生 vRAN 在成本、灵活性和敏捷性上的优势实现快速上市。
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