Intel модернизирует свои флагманские серверные процессоры Xeon для более эффективной работы беспроводных сетей и сетевого оборудования в центрах обработки данных, стремясь соперничать с AMD, Qualcomm и другими конкурентами в гонке за доминирование в 5G.

Компания из Санта-Клары, штат Калифорния, заявила, что планирует дополнить свои масштабируемые процессоры Xeon следующего поколения под названием Sapphire Rapids «усовершенствованными инструкциями по обработке сигналов» специально для 5G. В Intel заявили, что новые инструкции помогут телекоммуникационным компаниям модернизировать часть своей инфраструктуры, называемую сетью радиодоступа (RAN). Это включает в себя ключевые части базовых станций, которые они используют для подключения устройств к своим сетям.

Процессоры Sapphire Rapids, которые Intel также будет продавать гигантам облачных вычислений, таким как Google Alphabet, AWS Amazon, Microsoft и другим, будут основаны на самом передовом производственном узле Intel 7, использующем 10-нм технологию. Чипы оснащены ядрами Golden Cove, лежащими в основе новейших процессоров Intel для ноутбуков.

Телекоммуникационные компании покупают тысячи базовых станций сотовой связи для подключения к своей инфраструктуре 5G в США, Китае, Европе и других регионах мира. Базовые станции в основном продаются гигантами телекоммуникационного оборудования Ericsson, Huawei Technologies, Nokia и Samsung Electronics в виде комплектов «все в одном», каждый из которых включает собственные наборы оборудования, программного обеспечения и кремния, которые привязаны к операторам беспроводной связи, которые их покупают.

Но в рамках развертывания 5G телекоммуникационные компании переходят на новую дезагрегированную технологию RAN, называемую vRAN, в которой используются ЦП общего назначения и готовое оборудование от Intel и многих других поставщиков оборудования.

Дезагрегированный RAN
Базовая станция в дезагрегированной RAN использует блок радиосвязи (RU), в котором размещается радиочастотный приемопередатчик и другие интегральные схемы для преобразования и усиления радиочастотных сигналов. RU обычно располагается рядом с антеннами или интегрируется 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).

DU обычно располагается вблизи, а иногда и у основания стойки, к которой крепится RU. Он отвечает за выполнение рабочих нагрузок основной полосы частот и обработки сигналов, таких как формирование луча и кодирование канала. Центральный блок (CU) находится в ядре сети, где серверные процессоры выполняют функции управления и контроля. Такое «функциональное разделение» позволяет гибко распределять рабочие нагрузки между различными частями сети.

Intel нацелена на вычислительные части RAN, от ядра сети до недр базовых станций. Она завоевала 40% мирового рынка кремния для базовых станций благодаря своим SoC Snow Ridge, которые она продает телекоммуникационным гигантам, таким как Ericsson, Nokia и другим, для запуска DU в дезагрегированной сети RAN, и FPGA для радио. Процессоры Intel Xeon широко используются в CU и центрах обработки данных операторов связи.

Intel заявила, что новые инструкции в процессорах Ice Lake могут обрабатывать тяжелые вычисления для массивного MIMO, технологии, которая позволяет подключать к базовой станции гораздо больше антенн. Это повышает энергоэффективность базовой станции, а также пропускную способность сети 5G оператора беспроводной связи. По словам Intel, ее новейшие процессоры Xeon могут более чем вдвое увеличить мощность, которую телекоммуникационные компании могут получить от инфраструктуры 5G.

Многие телекоммуникационные компании также выступают за новый стандарт под названием Open RAN, который может ослабить жесткую хватку Ericsson, Huawei и Nokia на рынке. Стандарт обещает предоставить операторам связи возможность смешивать и сочетать детали от разных поставщиков на одной базовой станции, что позволит им быстрее и с меньшими затратами внедрять новые функции. Стандарт Open RAN также будет опираться на процессоры общего назначения, в том числе от Intel. 

Intel также планирует в будущем расширить семейство процессоров Sapphire Rapids новыми чипами с «интегрированным ускорением» для рабочих нагрузок vRAN. 

Внутри Xeon «D»
Intel также представила новые варианты Xeon «D» своего текущего семейства процессоров Ice Lake. Они предназначены для центров обработки данных, базовых станций и встроенных систем в таких отраслях, как аэрокосмическая, оборонная и промышленная. 

Первый процессор в семействе, Xeon D-1700, включает от четырех до десяти ядер ЦП с тактовой частотой до 3,5 ГГц и до 15 МБ кэш-памяти. Xeon D-2700 предлагает от четырех до 20 ядер и до 30 МБ кэш-памяти. 

Являясь частью семейства Ice Lake от Intel предыдущего поколения, SoC Xeon поддерживают его последние усовершенствования набора инструкций, в том числе AVX-512 для выполнения задач ИИ внутри самого ЦП и криптографические ускорители. Чипы также имеют аппаратные функции безопасности, такие как полное шифрование памяти и безопасные анклавы в ЦП — функция, которую Intel называет Software Guard Extensions (SGX) — для лучшей защиты данных на границе сети. 

Согласно Intel, SoC Xeon обеспечивают большую плотность вычислений и пропускную способность для несерверных сетей, хранилищ и оборудования для обеспечения безопасности в центрах обработки данных, таких как маршрутизаторы и коммутаторы, а также беспроводные базовые станции и пограничные серверы. 

ОТ НАШИХ ПАРТНЕРОВ

Технология между нами: 5G

О чем 3GPP 5G Release 16?
Intel заявила, что процессоры Xeon SoC обеспечивают на 70% более высокую производительность, чем предыдущее поколение, для рабочих нагрузок, используемых телекоммуникационными компаниями для управления своей инфраструктурой 5G, и до 50% больше для программно-определяемых сетей в центрах обработки данных.

Компания расширяет свой портфель чипов 5G в то время, когда конкуренты также усиливают свое внимание на этом рынке. AMD завершила сделку на 49 миллиардов долларов по покупке конкурента Xilinx, который продает FPGA и SoC, которые можно подключать к новым базовым станциям 5G. Гигантские производители чипов для смартфонов Qualcomm и Marvell выпустили карты ускорителей, которые вставляются в DU базовой станции, чтобы разгрузить центральный процессор по формированию луча и другим задачам.

Увеличение сети
Intel также предлагает широкий спектр сетевых функций и функций ввода-вывода с новыми SoC Xeon «D».

Чипы имеют до четырех контроллеров памяти DDR4 с тактовой частотой до 3,2 ГГц и возможностью подключения до 128 ГБ каждый, что в сумме дает до 1 ТБ. Чипы включают до 32 линий высокоскоростного интерфейса PCIe Gen 4 и до 24 линий устаревшего подключения, включая PCIe Gen 3, SATA и USB 3. 

Чипы имеют до восьми портов Ethernet, обеспечивающих пропускную способность до 100 Гбит/с, с поддержкой сетей, зависящих от времени (TSN), и вычислений, скоординированных по времени (TCC), для запуска надежной сети в режиме реального времени на заводах и в других местах. системы страдают от латентности. Эти функции улучшают управление временем для систем, использующих гипервизоры реального времени, позволяя им выполнять рабочие нагрузки в реальном времени быстрее и более предсказуемо.

В процессорах Xeon используются корпуса высокой плотности размером 45 х 45 мм или 52,5 х 45 мм с шариковой решеткой (BGA), которые можно монтировать непосредственно на печатную плату для обеспечения надежности. Они также могут выдерживать суровые рабочие температуры, которым подвергаются базовые станции или другое оборудование на периферии в полевых условиях. 

Intel заявила, что новая серия Xeon SoC будет включать 36 SKU с диапазоном мощности от 25 до 129 Вт. Чипы будут использоваться в серверах более чем 70 компаний, включая Cisco Systems и Juniper Networks.