开放式RAN网络-第1层加速策略将是运营商成功的关键
- 在基于cots的大规模MIMO开放RAN网络中，基于pcie的在线加速卡对于处理延迟敏感的第1层工作负载至关重要。
- 加速器卡的能源效率和第一层堆栈的开放程度将是供应商之间的关键区别。
到目前为止，几乎所有的开放式RAN部署都是基于Intel的FlexRAN参考软件架构，运行在基于x86的COTS服务器上。虽然这种配置适用于低到中等流量的场景，但对于涉及使用大规模MIMO无线电的密集城市地区的高流量用例来说，它是不够的。
解决巨大的MIMO性能缺陷是延迟向开放式RAN过渡的主要挑战。在基于开放式ran的大规模MIMO无线电被主流采用之前，必须解决这一挑战。然而，这将需要一种新的商用硅解决方案，旨在有效地处理延迟敏感的第1层基带工作负载。去年，许多供应商宣布了基于asic、gpu和RISC-V架构的英特尔FlexRAN平台的替代方案，其中一些供应商最近在巴塞罗那举行的MWC-23上展示了他们的最新产品(见图1)。
侧视与直线加速
开放式RAN COTS平台通常使用基于pcie的加速卡来处理计算密集型的第1层工作负载。本质上有两种类型的架构设计:外置式和内联式。
- 备用加速器将一小部分5G第一层功能(例如，前向纠错)从主机CPU转移到外部FPGA或基于easic的加速器上。但是，这种卸载增加了延迟并降低了系统性能，因为计算是脱机完成的。
使用PCIe卡的另一种选择是将备用加速器和CPU集成在SoC中。这样就不需要单独的PCIe卡了。外置加速被AMD和英特尔采用，包括后者的vRAN Boost集成SoC设计。
- 使用内联加速器架构，所有第1层数据直接通过加速器并进行实时处理——这是第1层工作负载的关键要求。此处理由其他类型的处理器完成，例如，基于ARM或RISC-V的dsp，这导致更节能的实现，并减少了对具有高核数的额外cpu的需求。对于运营商来说，这可以显著节省资本支出和运营支出，特别是在大规模MIMO基站的情况下，这是所有5G网络部署中要求最高的。
直列加速器还提供重要的可扩展性优势，因为当需要更多L1容量时，运营商可以添加额外的加速卡(标准电信级服务器中最多6张卡)。相比之下，备用架构需要增加昂贵、耗电的COTS cpu (+FPGA/eASIC卡)来满足容量的增加。基于arm的芯片供应商，如高通和Marvell，以及一些RISC-V初创企业，都在使用在线加速技术。
第一层软件堆栈
芯片供应商通常提供第一层参考软件堆栈，然后oem或第三方软件供应商对其进行定制和加固。这是一个密集的两到三年的过程，需要大量的技术专长和资源，特别是对于电信级大规模MIMO网络。对于5G，由于第一层堆栈需要非常自适应和可编程，以满足大量工作负载和用例，因此增加了复杂性。因此，很少有芯片供应商提供电信级的第一层软件。事实上，有能力开发宏单元大规模MIMO第1层堆栈的供应商的选择基本上仅限于第1层现有企业和少数开放RAN挑战者供应商。
一级运营商不太可能提供与挑战者供应商相同的开放性和灵活性，因此后者的加速卡对于寻求更高级别网络定制的运营商来说可能是一个更有吸引力的选择。例如，高通技术公司将提供一组api，允许供应商将替代软件移植到其第一层堆栈中，例如波束成形或信道估计算法。这降低了小型软件供应商的进入门槛，并使新的参与者能够进入市场——也就是说，不需要他们自己开发完整的商业级第1层堆栈。这可能会导致第1层软件生态系统的快速扩展。
图表1:供应商提供的开放RAN第1层加速卡选项(宏单元)
能源效率-一个关键指标
由于不断飙升的能源成本以及减少碳足迹的需求，降低运营成本已成为运营商的首要任务。因此，能源效率(即Gbps/Watt)将成为运营商评估第1层加速卡时的关键指标。然而，只有少数供应商透露了功耗数据。在最近的演示中，高通技术公司展示了其Qualcomm®X100 5G RAN加速卡[1]在驱动服务于四个用户设备(使用四层/设备)的16层64TRx大规模MIMO无线电配置时的总功耗仅为16-18W。根据供应商的说法，该卡的设计支持24Gbps的吞吐量，峰值功耗低于40W。
的观点
开放式RAN故事正在获得动力，Counterpoint Research预计，在新的商用硅解决方案可用性的推动下，这种增长将在2023年及以后加速。然而，为了在市场上取得成功，这些新的硅平台将需要展示与最新的现有RAN解决方案竞争的潜力——在所有关键技术指标上——并提供相同水平的先进5G功能。显然，能源效率将是产品的主要区别，这使得目前基于x86的暂置设计与最新的直列加速器相比处于劣势，这表明大多数运营商将倾向于直列架构方法。最终，胜出的供应商将是那些最能满足单个运营商的关键技术要求，同时为他们提供定制网络以满足自己需求的灵活性的供应商。
[1] Qualcomm X100 5G RAN加速卡是Qualcomm Technologies, Inc.和/或其子公司的产品。Qualcomm是Qualcomm Incorporated的商标或注册商标相关的报告
