O apetite global por dados e serviços móveis está crescendo rapidamente à medida que a revolução digital continua. Os smartphones tornaram-se uma parte indispensável do nosso dia a dia. Nós os usamos para tirar fotos, obter notícias e atualizações sociais, entreter a nós mesmos, saudar e acompanhar serviços de compartilhamento de passeio, ou talvez jogar um jogo – e, claro, ocasionalmente fazer uma ligação telefônica. Além disso, a magia do software e das "lojas de aplicativos" significa que nos acostumaremos a ter nossos smartphones fornecendo experiências de usuário novas e inovadoras sem atualizar o próprio dispositivo. Nós simplesmente baixamos ou atualizamos um aplicativo.
Nossa infraestrutura de rede pode ser definida de forma semelhante por software? E se as redes sem fio – aquelas que conectam seu dispositivo móvel aos aplicativos e serviços que você usa diariamente – podem ser atualizadas da mesma forma com uma simples atualização de software? Inacreditável? Não é, e a Intel está totalmente comprometida – e liderando o ecossistema – para este futuro.
Há mais de uma década, a Intel lidera a transformação de redes com seus parceiros do ecossistema e clientes para tornar essa visão realidade. Como o principal fornecedor de silício de rede 4G e 5G, tem sido nossa missão transformar e liberar essas redes para se tornarem "virtualizadas" e funcionarem em software. Isso oferece aos provedores de serviços de comunicação (CoSPs) a programabilidade e a atualização em suas redes para oferecer novos recursos e novos serviços – assim como você passa por uma simples atualização de software ou download de um novo aplicativo em seu smartphone ou PC.
E estamos vendo os frutos deste trabalho finalmente pagarem.
Tome o cérebro da rede, chamado de núcleo: há mais de 10 anos, quase não havia redes sem fio que poderiam executar o núcleo como uma peça de software em servidores programáveis de uso geral. A sabedoria convencional era que era impossível tornar o software de rede principal definido. A Intel aceitou esse desafio; nós projetamos servidores e softwares que ajudaram a mover o núcleo da rede para serem virtualizados e executados como software em servidores de uso geral. Em 2020, tais implantações de rede core virtualizadas foram responsáveis por cerca de metade de todas as implantações, proporcionando a visão de rede definida por software. E essas implantações de núcleo virtualizada são previstas, de acordo com um relatório da Dell'Oro, para atingir mais de 90% das implantações de rede núcleo até o final deste ano1, com quase todos os servidores de rede virtualizados conhecidos rodando em CPUs Intel.
A rede de acesso por rádio (RAN) é a outra metade da rede, e na verdade é a parte da rede com a que nossos telefones se comunicam diretamente quando fazemos uma chamada ou navegamos pela Web, ou usamos um aplicativo. Semelhante às redes básicas há uma década, a sabedoria convencional é que será muito desafiador tornar o software RAN definido; hoje, a maioria das redes sem fio do mundo implementam o RAN como dispositivos de função fixa que não podem ser alterados após implantados. A ambição da Intel é impulsionar a mesma transformação na RAN que dirigimos na rede principal há uma década. Desde investimentos em conjunto com clientes até tecnologia de ponta, a Intel está comprometida em ajudar operadores e OEMs a trazer ao mercado RAN virtualizado uma alternativa nova e de baixo custo para redes de comunicação de alta velocidade.
Virtualizar a RAN é assustador. É uma peça muito exigente da infraestrutura de rede e a base para garantir que sua chamada mais importante nunca seja retirada. Ela precisa oferecer a conectividade de alta velocidade e baixa latência que todos desejamos, mas sem nunca falhar, pois dependemos literalmente dele durante emergências. É também a peça mais cara da rede sem fio: mais da metade do orçamento para construir uma rede sem fio é gasto na RAN. Projetar e fornecer o hardware – e o software – com a combinação certa de desempenho, confiabilidade e custo-benefício necessários para atender aos requisitos exigentes da RAN não é tarefa fácil – tecnicamente ou financeiramente.
A resposta: flexibilidade total, menos complexidade
Os custos para substituir hardware desatualizado quando novos requisitos, novos casos de uso ou novos padrões atingirem o mercado podem ser inviáveis. Os CoSPs, como qualquer empresa, querem aproveitar ao máximo seus investimentos. Eles fazem isso reduzindo o custo total de propriedade, economizando energia e criando plataformas para inovação contínua.
A modernização da rede para infraestrutura definida por software faz exatamente isso: torna os upgrades simples, ajuda a reduzir os requisitos de redução de componentes e reduz a complexidade do sistema e da placa e os custos de faturas de materiais, ao mesmo tempo em que aumenta a diversidade da cadeia de suprimentos. E o software permite programabilidade, oferecendo a capacidade de inovar e melhorar a rede de forma iterativa por meio de atualizações de software, melhorando significativamente o retorno dos investimentos em implantações de hardware.
Tradicionalmente, a infraestrutura da RAN é executado em hardware personalizado de função fixa. Em outras palavras, eles não são definidos por software; atualizando-os geralmente significava atualizações de hardware caras e pesadas. A razão é que há uma crença de que a camada mais baixa da arquitetura RAN – Camada 1, ou a parte que traduz os sinais de rádio de nossos smartphones em bits e oferece a conectividade 5G de alta velocidade que todos nós desfrutamos – é tão exigente em seus requisitos de desempenho que não pode ser virtualizado e definido em software.
É aí que arquitetura Intel entra. Acreditamos que a virtualização da RAN – até a Camada 1 na pilha de software RAN, onde os dados digitais são transmitidos – é necessária para oferecer os benefícios da virtualização. Para lidar com as necessidades exigentes do RAN, incluindo a Camada 1, construímos uma arquitetura baseada em um chip de uso geral flexível e programável, integrado com aceleração para as tarefas mais exigentes, que permite aos CoSPs implantar uma RAN totalmente virtualizada sem compromissos e colher os benefícios completos de ter uma rede definida por software de ponta a ponta, tanto o núcleo quanto o RAN.
É por isso que continuamos a inovar – para fazer as redes de comunicações funcionarem mais rápido e melhor, e para fornecer serviços que todos esperamos. Nossos chips de rede de uso geral estão em constante evolução, e os mais recentes processadores Escaláveis Intel® Xeon® da 4ª Geração com o Intel® vRAN Boost estão prontos para ser lançados no maior espetáculo de conectividade em redes móveis: MWC Barcelona 2023, ao lado de alguns de nossos maiores clientes.
Chips de uso Geral são os Backbone para Virtualização
A virtualização completa da RAN, até a Camada 1, oferece imensos benefícios técnicos e empresariais, incluindo agilidade, flexibilidade e escalabilidade. Ele suporta novas inovações, como algoritmos de IA em funções na RAN, redes em evolução para oferecer recursos cada vez mais a um custo otimizado. Embora alguns desses benefícios sejam difíceis de notar diretamente, se você estiver lendo este artigo em um dispositivo móvel, você provavelmente estará conectado à infraestrutura de rede virtualizada em execução na Intel.
Os operadores podem implementar facilmente gerenciamento dinâmico de energia e redistribuição de funções de rede. Falhas na operação da rede e atualizações do sistema podem ser tratadas movendo a carga de trabalho da rede para um servidor diferente, sem enviar técnicos para o campo. Com nossos chips de uso geral, os operadores podem desligar facilmente núcleos para economizar energia em tempos de baixa carga – ou sem carga.
Por outro lado, ter silício personalizado, também conhecido como placa aceleradora de Camada 1, significa que reconfigurar redes existentes para suportar novas tecnologias e serviços de RAN é caro. Ela requer novos hardwares e custos associados e, em última análise, será afetada por uma escassez de talentos capazes de construir produtos com esses dispositivos.
Com a maior parte do processamento da Camada 1 completamente descarregada para um chip personalizado, as funções personalizadas baseadas em software da Camada 1 da pilha DE RAN são executadas (e muitas vezes codificadas manualmente) em linguagens de software proprietárias. Essas placas aceleradoras de Camada 1 também dependem de ferramentas proprietárias para compilar, depurar e construir aplicações.
Simplificando, ter silício personalizado em seu RAN significa que ele não está virtualizado.
Este não é o caso para chips de uso geral. Dentro de arquiteturas baseadas em software, para integrar – ou aproveitar ao máximo o hardware de uso geral –, o software está escrito em linguagens de programação aberta padrão que aproveitam ferramentas genéricas de compilação, depuração e construção. E qual é o benefício? O software escrito para uma geração de chips é reutilizável em gerações seguidas e facilmente portado de uma geração para outra, permitindo que os operadores consolidem o software RAN em uma plataforma de virtualização comum.
Em outras palavras: Escreva uma vez, implante em todos os lugares. Líderes do setor que oferecem conectividade de dados ao mundo concordam que os chips de uso geral atendem aos seus desafios e demandas.
Uma Nova Abordagem para a Infraestrutura 5G
Uma verdadeira desagregação entre hardware e software permite que os operadores comprem os melhores componentes de hardware e software da categoria de diferentes fornecedores, permitindo assim a escolha do fornecedor em um nível muito granular. E quem não gosta de escolha?
A 4ª geração Intel Xeon chips Intel vRAN Boost fazem exatamente o que o nome diz: elas impulsionam as redes oferecendo uma infraestrutura programável e eliminando a necessidade de placas aceleradoras de Camada 1 personalizadas. Este novo chip integra a aceleração vRAN diretamente no Intel Xeon sistema no chip. Ele é projetado de forma nativa para energizar RANs virtualizadas prontas para nuvem e fornecerá até o dobro da capacidade dentro do mesmo envelope de energia2 e uma economia de energia adicional de 20% devido à aceleraçãointegrada 3 para atender às necessidades críticas de desempenho, escalamento e eficiência energética para os operadores.
Nós optamos por uma abordagem de aceleração integrada porque combina os benefícios da aceleração inline com a flexibilidade e a programabilidade do x86, e isso é preferível a qualquer solução que empurra uma Camada 1 inteira em um acelerador de hardware inflexível. E espera-se que nossos processadores escaláveis Xeon da 4ª Geração com a Intel vRAN Boost combinem, ou melhorar o desempenho por watt das melhores placas aceleradoras dedicadas de Camada 1 personalizadas quando entrarem no mercado4.
vRAN é o Futuro
Anos de pesquisa e desenvolvimento, colaboração de ecossistemas, implantações comerciais, lições de sucesso e feedback dos clientes nos dizem uma coisa: as redes precisam passar para o software. Para isso, o setor sem fio precisa de uma solução para virtualizar a Camada1.
E como a rede vem passando por uma longa transformação para se tornar definida por software, os produtos vRAN da Intel e o software de referência FlexRAN evoluíram para atender a este momento. A Intel potencializou essa transformação de infraestrutura construída com hardware de função fixa para plataformas totalmente virtualizadas que funcionam em hardware comercial fora da prateleira com base em nossos processadores de uso geral.
A Intel é uma solução pronta para implantação com um roteiro futuro que é o primeiro a chegar ao mercado, e isso instila confiança nos operadores. Eles podem adotar a virtualização sabendo que a Intel não apenas fornece a solução hoje, mas continuará a evoluir a solução - à medida que as pessoas inventarem ainda mais maneiras de usar seus "telefones". É por isso que quase todas as redes vRAN comerciais atuais ao redor do mundo funcionam com a arquitetura Intel.
Mais contexto: Para obter mais informações sobre o assunto, leia "Benefícios da Virtualização da Camada 1 em uma Pilha de RAN", um artigo branco da Intel.
Sachin Katti é Vice-Presidente Sênior e Gerente Geral do Network and Edge Group da Intel Corporation.
Nota do editor: a descrição das redes vRAN comerciais em execução na arquitetura Intel foi editada em 8 de fevereiro de 2023.
1 Relatório da Dell'Oro publicado em janeiro de 2023, "Mobile Core Network & Multi-Access Edge Edge Computing Quarterly Report" + análise interna da Intel
2 Estimado em 30/08/2022 com base em melhorias na arquitetura Escalável de processadores Intel® Xeon® da 4ª Geração em comparação com a 3ª Geração de processadores Escaláveis Intel® Xeon® com contagem de núcleos semelhantes, potência do soquete e frequência em um cenário de teste usando software FlexRAN™. Os resultados podem variar. O desempenho varia de acordo com o uso, a configuração e outros fatores. Saiba mais em www.Intel.com/PerformanceIndex
3 Estimado em 30/08/2022 com base na análise de potência de projeto de cenário (SDP) em processador Escalável Intel® Xeon® de 4ª Geração de pré-produção com Intel® vRAN Boost (aceleração vRAN integrada) e processador Escalável de 4ª Geração de Intel® Xeon® na mesma contagem e frequência do núcleo com uma placa aceleradora vRAN externa. O desempenho e a potência variam de acordo com o uso, e a configuração e outros fatores. Saiba mais em www.Intel.com/PerformanceIndex
4 As projeções de desempenho/potência são baseadas em estimativas e simulações da Intel em outubro de 2022.