Компании и страны соревнуются в создании сетей 5G, покупая тысячи базовых станций в стремлении возглавить гонку технологических вооружений. Теперь компании, которые поставляют аппаратное обеспечение для этих базовых станций, помогают им ускорить процесс.

Dell выпустила ускорительную карту серверного класса для базовых станций 5G, разработанную совместно с Marvell . Карта-ускоритель основана на процессоре Octeon Fusion от Marvell на базе Arm и повышает производительность виртуальных сетей RAN (vRAN) и сетей Open RAN. 

Базовая станция, также называемая сетью радиодоступа (RAN), представляет собой набор аппаратных модулей, которые обычно устанавливаются на столбах или зданиях и соединяют смартфоны или другие устройства с беспроводной сетью. RAN включает в себя радиоблок (RU), в котором размещены радиочастотные (RF) приемопередатчики и другие ИС для преобразования и усиления RF-сигналов. Радиоблок обычно расположен рядом с антеннами базовой станции или встроен непосредственно в них.

Одним из других ключевых компонентов базовой станции является распределенный блок (DU), в котором находится процессор основной полосы частот, выполняющий функции L1 (или PHY) стека протоколов RAN или разделяющий нагрузку с радиоблоком. Центральный блок (CU) расположен в облачных центрах обработки данных телекоммуникационных компаний, где он используется для выполнения основных функций управления и контроля 5G. Эти «функциональные разделения» позволяют гибко распределять рабочие нагрузки в сети.

Делл сказал, что ускоритель можно подключить к серверам, которые он продает телекоммуникационным гигантам, которые обычно размещаются у основания столба, на котором установлены антенны и радио. Карта-ускоритель использует линии PCIe Gen 4, чтобы взять на себя больше основной полосы частот в реальном времени и другие задачи по обработке сигналов, такие как формирование луча и массовый MIMO, от ЦП сервера. В серверах Dell ЦП обычно представляет собой процессор Intel Xeon.

Открытое ускорение
Беря на себя больше работы по основной полосе частот и обработке сигналов от ЦП, карта-ускоритель Dell выполняет их более эффективно, сохраняя производительность ЦП, которую телекоммуникационные компании могут использовать для других рабочих нагрузок или услуг. Подключение платы ускорителя к базовой станции также помогает сократить количество ядер ЦП, которые телекоммуникационные компании вынуждены покупать для каждой базовой станции 5G, что потенциально снижает стоимость оборудования.

Энергоемкое оборудование может привести к тепловым точкам в радио, которые требуют громоздких, тяжелых радиаторов для охлаждения. Подача питания на базовую станцию ​​обычно является одной из самых больших операционных затрат в беспроводной сети.

Ускоритель также поддерживает стандарт Open RAN, который обещает предоставить телекоммуникационным компаниям гибкость при комбинировании компонентов базовой станции от разных поставщиков.

Ericsson, Huawei Technologies, Nokia и другие гиганты телекоммуникационного оборудования уже давно продают базовые станции в закрытых и проприетарных комплектах, которые сочетают в себе внутреннюю прошивку и программное обеспечение, работающее на специальном оборудовании.

Dell заявила, что ускорительная карта Open RAN, разработанная совместно с Marvell, будет широко доступна к концу 2022 года. Объявление Dell и Marvell было сделано перед Всемирным конгрессом мобильных устройств (MWC) в следующем месяце.

HPE подключается к Qualcomm
HPE заявила, что она сотрудничает с Qualcomm для создания решения DU на основе своих серверов и карт-ускорителей Qualcomm 5G X100 RAN для поддержки рабочих нагрузок с высокой пропускной способностью и малой задержкой в ​​будущих сетях 5G.

HPE заявила, что будет использовать ускорительную карту Qualcomm 5G X100, представленную в прошлом году, в новом компактном сервере, специально разработанном для базовых станций, с центральным процессором Intel внутри. Устройство может поддерживать до четырех карт-ускорителей 5G, которые могут поддерживать диапазоны до 6 ГГц и миллиметрового диапазона, используемые сетями 5G. Qualcomm заявила, что карта-ускоритель может быть подключена к любому стандартному серверу через порт PCIe.

Карта ускорителя размещается перед ЦП в кластере серверов в недрах базовой станции для обработки данных, поступающих от радиоблока напрямую, без вмешательства ЦП. В результате уменьшается задержка, от которой страдают беспроводные сети. Разгрузка формирования луча и других задач основной полосы частот с ЦП также снижает потребление энергии базовой станцией, что, в свою очередь, снижает затраты на охлаждение.

Том Крейг, вице-президент HPE по коммуникационным технологиям, сказал, что решение, которое также будет поддерживать Open RAN, поможет телекоммуникационным компаниям справиться с жесткими и постоянно меняющимися требованиями сетей 5G.

Qualcomm и HPE заявили, что ускоритель может снизить стоимость эксплуатации базовой станции 5G до 60%.

Радиоускорение 5G

5G означает, что платформы центров обработки данных должны развиваться

Быстро и эффективно внедряйте гибкие системы зарядки электромобилей
Другие интегрируют ускорители непосредственно в чипы для других частей базовой станции 5G, включая радио.

Analog Devices  пытается занять большую долю рынка с помощью своего первого семейства радиосистем на кристалле 5G . Чипы оснащены широкополосным радиочастотным приемопередатчиком с восемью каналами передачи и приема, обеспечивающими полосу пропускания 400 МГц, а также широкий динамический диапазон. Ряд блоков ускорителей внутри чипа может выполнять задачи цифровой обработки сигналов, такие как цифровое предварительное искажение (DPD), которое раньше требовало использования программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA).

Компания заявила, что SoC RadioVerse мощностью 13 Вт идеально подходят для небольших сот — кластеров базовых станций малого радиуса действия, развернутых в городах, — и макробазовых станций, используемых телекоммуникационными компаниями для обширных сетей с десятками миллионов пользователей.

SoC, которые также можно вставлять в базовые станции Open RAN, можно сочетать со многими наиболее популярными ВЧ-усилителями мощности в оборудовании 4G и 5G, включая усилители мощности GaN с более высокой плотностью мощности.