FPGA可编程加速卡(PAC)的一个重要应用场合是减轻CPU的负担，把一些原来要在CPU上运行的工作量转移到FPGA的加速卡上，可以用于从边缘/智能设备到云的产品中。

 

　如今5G箭在弦上，“接入和边缘网络”与“核心网络”之间面临海量数据任务，同时服务提供商又希望从4G过渡到5G时不增加更多的成本，此时，FPGA可编程加速卡再次显神威。

 

　　在不久前的“2019年世界移动通信大会 (MWC)”期间，英特尔推出了英特尔® FPGA可编程加速卡N3000(即：英特尔® FPGA PAC N3000)。其采用了Arria 10 GT系列FPGA，专为服务提供商而设计。它可为 5G 下一代核心和虚拟化无线接入网络方案提供支持，加速多种虚拟化工作负载，包括 5G 无线接入网络和 5G 核心网络应用。

 

　　同时，在MWC期间，合作伙伴Affirmed Networks还展示了采用该加速卡开发的一款面向 5G 核心网络 (CN)/演进分组核心的新型解决方案——率先实现真正的 200 Gbps/服务器。

 

　　据悉，这是英特尔第一款针对网络用途的FPGA可编程加速卡。它如何能在成本可控的情况下满足5G网络的需求?为此，电子产品世界的记者通过视频会议采访了英特尔可编程解决方案事业部产品市场总监Sabrina Gomez女士。

 

　　5G提供商面临的危机

 

　　5G的特点首先应对的是海量数据，有更多的机器对机器的需求，所以要有更高的带宽，延迟性更短。其次，因为5G的技术还在演变过程中，所以需要设备有足够的灵活性。

 

　　与此同时，5G服务提供商对产品也提出了新的要求，主要是两个方面。第一是从数据角度来看，数据量大大增加，包括云端和边缘计算方面的数据量。第二是服务供应商的收入基本上是持平的(如下图);因此若想增加收入，需要提供新的服务。

 

　　为此，5G服务提供商需要把整个架构进行升级。一方面能够提供更多的服务，以便从更多的角度来服务客户;与此同时，又要保持运营和资本开支方面的效益。

 

　  FPGA可编程加速卡N3000的特点

 

　　英特尔此次发布的产品主要是针对网络应用的可编程的加速卡。它能为用户提供定制化的服务。主要是它可以把一些原来要在CPU上运行的工作量转移到FPGA的加速卡上。这既针对核心网络，也针对无线接入网。

 

　　首先是这款产品是专门为5G定制的。它能够支持高吞吐量、低延迟和高带宽的应用。与此同时，因为5G的网络技术还在不断地发展过程中，所以它提供的是一个可定制的平台。

 

　　因为该平台是支持端到端的行业标准和一个开源的工具，所以可使用户很快地将产品推向市场。一方面可以满足5G的要求;另一方面也可以满足网络功能虚拟化的要求。

 

　　丰富了英特尔端到端的网络方案

 

　　英特尔端到端的网络解决方案产品组合中的所有产品如下图。首先英特尔一直可以提供用于计算的至强可扩展处理器。与此同时，针对网络产品，也有一个以太网的控制器710系列。在软件方面针对的是一些开源软件。同时有一个数据平面开发套件和开放式的可编程加速引擎(DPDK & OPAE)。二者提供的都是数据包的处理能力。与此同时，英特尔还有一个开放堆栈的编排支持。

 

　　现在，英特尔又提供了一个新的可以定制的FPGA可编程加速器(PAC)的解决方案。它一方面结合了英特尔的技术，另一方面也结合了对行业这些软件的使用。所以现在它可以提供更高的性能，改善效率，还可以降低总拥有成本。该解决方案是一个商业化的解决方案，买来就可以使用;另外也得到了英特尔整个生态系统的支持。

 

　　众所周知，在此前的12到16个月，英特尔宣布了很多FPGA的平台和解决方案，既有针对边缘网络的，同时也有针对数据中心的(如下图)。此次宣布的这款产品处在“接入和边缘网络”与“核心网络”之间。所以至此，英特尔已把整个产品系列完成，这样，既可结合英特尔的硬件的能力，同时又结合了软件的能力和CPU的能力，可以使更多的工作负荷通过从CPU上卸下来放到FPGA上面，从而使整个网络可以处理更多的工作量。

 

　　具体地，可以放到该FPGA上面运行的工作负载的类型，一类是vRAN的应用，另一类是核心和网络功能虚拟化(NFV)的应用。

 

　　在vRAN应用下面，针对4G有Turbo的加速;针对5G有LDPC的加速;与此同时，还有针对前传的领域。因此它是可以针对所有工作负载加速的。

 

　　在核心和网络功能虚拟化的应用方面，有NFVI和VNF，以及针对安全性的工作负载，这些都可以放到FPGA上进行加速处理。它可以和英特尔的至强处理器很好地配合。一方面可以做关于工作负荷的平衡，同时可以提升服务。在安全方面，它还可以做加密的服务，包括IPSec或者是vFirewall。

 

　　该加速卡有9 GB的DDR4，所以它可以实现低延迟的功能。与此同时，它对于高带宽的加速也是非常好的。还有就是它有多个以太网融合的网络适配器。另外，这个加速卡上还有以太网融合适配器的芯片，所以能智能化地分流。另外，这个产品很重要的一点就是它采用了Arria 10 GT系列FPGA，因此在FPGA上有100多万个逻辑单元，这比其他相应的类似产品要多得多。

 

　　英特尔和Affirmed在MWC上联合推出的产品

 

　　针对一级的网络供应商提供虚拟化的解决方案，英特尔和Affirmed Networks合作就是一个非常好的例子，如何用这个平台来实现4G到5G的平滑过渡。

 

　　英特尔和Affirmed合作的是首款5G网络移动的处理器，它可以把工作负荷从CPU上分流到FPGA。Affirmed Networks所提供的FPGA解决方案是首次在业内使用虚拟化5G的NGCN的解决方案，可以使其CPU的利用率达50%。这相对于仅使用软件来说有很大提升。这样就使最终的5G提供商可以充分地利用它多出来的这些CPU资源提供更多的服务，从而使其服务更具有竞争力，同时可以增加收入。

 

　　通过使用该加速卡，可以实现更好的工作负荷的平衡，与此同时可以优化其CPU的缓存，这样还能够节省耗电量。

 

　　小结

 

　　英特尔宣布针对网络推出了FPGA PAC N3000产品，它是5G的解决方案，同时也是网络功能虚拟化的解决方案。

 

　　这个平台可以提供定制的方案，可支持高吞吐量、低延迟。

 

　　通过英特尔端到端的标准化软件工具，可以使客户打造专属的解决方案，来满足5G和网络功能虚拟化的需求。

 

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