根據(jù)最近的一份 GSMA 對(duì)于移動(dòng)經(jīng)濟(jì) 的報(bào)告，手機(jī)行業(yè)每年在無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)（ RAN ）上花費(fèi)超過(guò) 500 億美元。專(zhuān)用和過(guò)度配置的硬件主要用于為峰值需求提供容量。因此，大多數(shù) RAN 站點(diǎn)都 平均利用率低于 25% 。

多年來(lái)，隨著技術(shù)從 2G 發(fā)展到 4G ，這已成為業(yè)界的現(xiàn)實(shí)。但隨著致密化的推進(jìn)，再加上 mmWave 的使用，到 2027 年將接近 doubling of the number of cell sites ，超過(guò) 1700 萬(wàn)， 5G 的情況將更加明顯。這意味著， RAN 資本支出在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)總擁有成本（ TCO ）中所占的份額將增至 65% in 5G ，而 4G 的這一比例為 45-50% 。

一種改變游戲規(guī)則的新方法將未充分利用轉(zhuǎn)化為機(jī)會(huì)：利用 AI 使用的相同云和數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施，動(dòng)態(tài)加載 5G 虛擬 RAN （ vRAN ）共享。這種方法為云提供商創(chuàng)造了新的機(jī)會(huì)，并有助于降低運(yùn)營(yíng)成本。

RAN 利用不足的機(jī)會(huì)

通過(guò)將基帶計(jì)算資源匯集到云本地環(huán)境中， CloudRAN 解決方案顯著提高了資產(chǎn)利用率，為電信公司創(chuàng)造了效率收益，為云服務(wù)提供商（ CSP ）創(chuàng)造了收入機(jī)會(huì)。該解決方案通過(guò)動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào) 5G 和 5G RAN 非高峰工作負(fù)載之間的資源來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

5G RAN 非高峰工作負(fù)載的示例包括 AI 工作負(fù)載，如驅(qū)動(dòng)器映射、聯(lián)合學(xué)習(xí)、離線(xiàn)視頻分析、預(yù)測(cè)維護(hù)、工廠(chǎng)數(shù)字孿生等。 5G 計(jì)算能力映射到 5G 無(wú)線(xiàn)電的通信需求變化，而剩余的計(jì)算用于 AI 工作負(fù)載。對(duì)于電信公司來(lái)說(shuō)，這可以將 RAN 運(yùn)營(yíng)效率提高 2 倍以上，對(duì)運(yùn)營(yíng)利潤(rùn)的影響估計(jì)為 25% 或以上。

對(duì)于顧客服務(wù)提供商來(lái)說(shuō)，在其現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心架構(gòu)中，將 5G vRAN 作為工作負(fù)載與人工智能工作負(fù)載一起運(yùn)行是一個(gè)重要的機(jī)會(huì)。舉一個(gè)具體的例子，美國(guó)無(wú)線(xiàn)市場(chǎng)包括大約 42 萬(wàn)個(gè)手機(jī)站點(diǎn)。如果電信運(yùn)營(yíng)商對(duì)其 50% 的網(wǎng)絡(luò)（主要是市區(qū)）使用集中式 RAN （ C-RAN ），并運(yùn)行 4 ： 1 配置，那么他們將使用 52000 GPU 來(lái)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)。

在典型的數(shù)據(jù)中心中，每小時(shí) GPU 的計(jì)算費(fèi)用為 2 美元。使用動(dòng)態(tài)編排結(jié)合 5G 和 AI 工作負(fù)載的 C-RAN 配置以及 CSP 的 52000 GPU 貨幣化將帶來(lái) 5 億美元的收入機(jī)會(huì)。在全球范圍內(nèi)，這是一個(gè)數(shù)十億美元的機(jī)會(huì)。

舉個(gè)例子，車(chē)內(nèi) AI 超級(jí)計(jì)算機(jī)和云中的 GPU 資源相結(jié)合，可以對(duì)自動(dòng)駕駛汽車(chē)進(jìn)行離線(xiàn)處理。該系統(tǒng)結(jié)合了深度學(xué)習(xí)算法，使用人工智能和視覺(jué)同步定位與映射（ VSLAM ）組合檢測(cè)車(chē)道、標(biāo)志和其他地標(biāo)。

業(yè)界認(rèn)識(shí)到將軟化 RAN 資源集中在幾個(gè)集中的樞紐位置的總體趨勢(shì)。雖然這在分布式 RAN 拓?fù)渖蠈?RAN TCO 提高了 30% 以上，但并不能解決 RAN 利用不足的問(wèn)題。為什么？未使用的 RAN 計(jì)算資源在非高峰時(shí)段被浪費(fèi)。

NVIDIA CloudRAN ：五個(gè)構(gòu)建塊

為了實(shí)現(xiàn) CloudRAN 解決方案，當(dāng)前的 vRAN 需要在以下五個(gè)關(guān)鍵重點(diǎn)領(lǐng)域進(jìn)行發(fā)展。

首先，需要具有最佳定時(shí)機(jī)制的軟件定義前線(xiàn)（ SD-FH ）。其次， RAN 硬件需要從定制、專(zhuān)用和（在許多情況下）非云本地架構(gòu)發(fā)展到基于 COTS 和云本地硬件。第三，軟化 5G RAN 需要能夠?qū)崟r(shí)編程，并能夠在云基礎(chǔ)設(shè)施上運(yùn)行。第四， 5G RAN 的生命周期管理（ LCM ）需要是動(dòng)態(tài)的，并基于開(kāi)放 API 。

最后，需要一個(gè)端到端（ E2E ）網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)協(xié)調(diào)器，它可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)設(shè)施利用率信息動(dòng)態(tài)管理 RAN 和其他非高峰工作負(fù)載。 E2E 服務(wù)編排通過(guò)基于服務(wù)模型、策略和上下文動(dòng)態(tài)組合工作流，并使用閉環(huán)控制來(lái)自動(dòng)化整個(gè)服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)，從而執(zhí)行服務(wù)意圖。

NVIDIA CloudRAN 為 vRAN 的五個(gè)確定的演進(jìn)需求中的每一個(gè)確定并提供了一個(gè)支持解決方案，如圖 3 所示。

圖 3. NVIDIA CloudRAN 解決方案的組件

SD-FH switch ： NVIDIA SN3750-SX 是基于 Spectrum-2 ASIC 的新型 200G 以太網(wǎng)交換機(jī)。它是專(zhuān)門(mén)為 CloudRAN 融合基礎(chǔ)設(shè)施提供網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而構(gòu)建的，在那里，它與 5G 網(wǎng)絡(luò)一起運(yùn)行 AI 培訓(xùn)工作負(fù)載。它具有軟件定義和硬件加速的 5G 前端傳輸能力，可根據(jù)協(xié)調(diào)器映射將 5G 流量可用 DU 引導(dǎo)至 RU 。它提供具有 PTP 電信配置文件、 SyncE 和 PPS 輸入/輸出的 5G 時(shí)間同步協(xié)議。交換機(jī)還支持 NetQ 驗(yàn)證工具集。

通用計(jì)算硬件： NVIDIA A100X 融合卡將 NVIDIA A100 Tensor Core GPU 的功能與 NVIDIA ［VZX2］的高級(jí)網(wǎng)絡(luò)功能結(jié)合在一個(gè)單一、獨(dú)特的平臺(tái)上。這種融合為 GPU 驅(qū)動(dòng)的 I / O 密集型工作負(fù)載提供了無(wú)與倫比的性能，例如企業(yè)數(shù)據(jù)中心的分布式 AI 培訓(xùn)和 5G vRAN 處理作為現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心架構(gòu)中的另一個(gè)工作負(fù)載。

可編程和云原生 5G 軟件： NVIDIA Aerial SDK 在 CloudRAN 解決方案中提供 5G 工作負(fù)載。 NVIDIA Aerial 是一個(gè)運(yùn)行在 COTS 服務(wù)器上的全云本地虛擬 5G RAN 解決方案。它使用 Kubernetes 并應(yīng)用 DevOps 原理，在裸機(jī)服務(wù)器上實(shí)現(xiàn) RAN 作為容器中的微服務(wù)的功能。它提供了一個(gè) 5G RAN 解決方案，具有內(nèi)聯(lián) L1 GPU 加速功能，用于 5G NR PHY 處理，并支持 gNB 集成 L2 / L3 （ MAC 、 RLC 、 PDCP ）的完整堆?？蚣埽约翱晒芾硇院途幣?。

開(kāi)放 API 生命周期管理： 無(wú)論多供應(yīng)商或多技術(shù)網(wǎng)絡(luò)如何， O-RAN 分解的、以軟件為中心的方法都可以幫助自動(dòng)化和協(xié)調(diào) RAN 復(fù)雜性。最終，服務(wù)管理編排（ SMO ）將為 RAN 自動(dòng)化提供開(kāi)放和 Kubernetes 集群 API 。

E2E 網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)協(xié)調(diào)器： E2E 編排通過(guò)跨所有技術(shù)和云域?qū)崟r(shí)整合 E2E 視圖，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)應(yīng)用程序和服務(wù)。單個(gè)窗格支持跨域服務(wù)的所有方面的自動(dòng)化，并管理各種工作負(fù)載的生命周期管理、優(yōu)化和保證。 E2E 協(xié)調(diào)器還將具有一個(gè)與云基礎(chǔ)設(shè)施管理器交互的接口。

交付 CloudRAN 解決方案

NVIDIA CloudRAN 解決方案通過(guò) SD-FH 、通用數(shù)據(jù)中心計(jì)算、云本地架構(gòu)、 RAN 域協(xié)調(diào)器以及 E2E 服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器提供了引人注目的價(jià)值。

NVIDIA 及其生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴正在構(gòu)建基于 Kubernetes 的 SMO 和 E2E 服務(wù)協(xié)調(diào)器，以支持動(dòng)態(tài)工作負(fù)載管理。通過(guò)電信公司， NVIDIA 正在開(kāi)發(fā)基于 COTS 和云本地 vRAN 軟件。通過(guò) CSP ， NVIDIA 正在努力優(yōu)化數(shù)據(jù)中心硬件，以支持 5G 工作負(fù)載。

關(guān)于作者

Soma Velayutham 是 NVIDIA 電信業(yè)的全球行業(yè)業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)人，他向電信和 5G 無(wú)線(xiàn)通信宣傳人工智能的采用和加速計(jì)算。他是一位成功的內(nèi)部企業(yè)家和產(chǎn)品領(lǐng)導(dǎo)者，在軟件和高科技行業(yè)擁有 20 多年的經(jīng)驗(yàn)。他在全球?yàn)榇蠊痉趸屯瞥隽硕喾N軟件產(chǎn)品。他還是早期創(chuàng)業(yè)公司和斯坦福孵化計(jì)劃 iFarm 的導(dǎo)師。 Soma 擁有從產(chǎn)品戰(zhàn)略到研發(fā)的完整產(chǎn)品生命周期經(jīng)驗(yàn)。

審核編輯：郭婷