隨著數位浪潮持續推進，席捲全球，人們對於行動數據和服務的需求也隨之提升。智慧型手機已成為日常，我們用它來拍照、看新聞、玩遊戲、享受視聽娛樂，甚至是搭計程車或是使用外送服務，這當中也包含手機最重要的功能－通話。「應用程式商店」更是讓智慧型手機不斷提供創新服務和使用者體驗的功臣，不需要置換硬體設備，只要下載或是更新應用程式，即可享受豐富多元的行動生活。
那麼行動網路基礎設施也能夠達成與手機應用程式相同的使用體驗嗎？業界長久以來致力於讓行動網路基礎設施可以透過簡單的軟體更新方式，獲得功能、效能升級。接下來本文將以英特爾自身為例，談談5G行動網路虛擬化會帶來什麼樣的機會？通用晶片平台比起客製化加速卡又具備哪些成本、部署上的彈性？最終帶來令人滿意的業務成果。
虛擬化5G網路帶來3大優勢
以行動網路中的核心網路為例，十多年前只能在專用硬體上運作，無法以軟體的方式取代。對此，英特爾透過精心設計的伺服器和軟體，讓核心網路虛擬化，以軟體的形式在通用伺服器上執行。
2020年，虛擬化核心網路占有率已達核心網路部署的50%，逐步實現軟體定義網路的願景。根據Dell’Oro的報告，虛擬化核心網路部署更將於2023年底達到所有核心網路部署的90%以上，而且絕大多數的虛擬化核心網路均仰賴英特爾處理器。
無線接取網路(RAN)將手機連結至提供服務的核心網路，換句話說也就是手機與基地台之間的橋樑。傳統上認為RAN的虛擬化工程十分具有挑戰性，相較十年前的核心網路有過之而無不及。目前全球多數RAN均採用固定功能的硬體，一旦完成部署即無法變更功能，為此，英特爾計畫將十年前成功推動的核心網路轉型成功經驗複製到RAN當中，致力協助CoSP和伺服器OEM廠商將虛擬化RAN推向市場，以便成為高速通訊網路的新款、低成本替代方案。
網路現代化和軟體定義基礎設施能夠協助解決CoSP的痛點，包含減少所需零組件、降低系統和電路板複雜性以及材料成本，亦同步提升供應商的選擇多樣性。
同時，軟體定義也隨之帶來可程式化功能，以軟體升級的方式加入創新並持續改善網路，大幅度提升硬體部署的投資回報率；只要軟體和硬體之間能夠自由地搭配、混用，就能夠讓CoSP從不同的供應商分別購買一流的硬體和軟體零組件，降低總擁有成本、節省營運所需電力、打造不斷創新的平台並獲利。
軟體定義可以大幅改善網路硬體布建成本
完善虛擬化可望降低無線網路建置成本
將手機連接至核心網路的RAN，需要提供十分穩定的服務品質，以及高速和低延遲的連線，以便滿足現代社會的行動網路需求。RAN的最底層(Layer 1實體層)，也就是無線電波更是重中之重，以前傳統認為無法被虛擬化或是導入軟體定義，僅能透過客製化、固定功能的硬體去達成。
目前的作法是將RAN Layer 1的運算工作負載轉移至一個專用、客製化的晶片，執行專為此晶片所設計的程式。由於是專用硬體晶片的緣故，需要額外的人力、物力，透過專用工具撰寫、編譯、調整其上運作的程式；甚至有可能再次購置、替換該晶片以便獲得更多運算效能。加上此領域人才專家短缺，重新調整現有網路使其支援新式RAN技術的成本不低。由上述部署方式不難看出RAN是無線網路中最昂貴的部分，其占了建置無線網路一半的預算。
虛擬化解決方案不僅需要達到RAN的嚴苛要求，還要兼顧效能、可靠度、成本效益等多種面向，這並非是一件容易的事。以英特爾為例，其打造靈活、可程式化的通用晶片架構，該架構整合足以完成嚴苛任務的加速器，讓CoSP可以部署一個完全虛擬化的RAN，從核心網路再到RAN，獲得軟體定義的全部優勢，更能夠帶來創新，如橫跨RAN各項功能的人工智慧演算法，最佳化網路營運成本並提供越來越豐富的功能。
通用處理器平台提供營運彈性
在軟體為主的通用晶片架構之中，為了能夠最大程度地整合、利用現有資源，軟體都是透過標準程式語言進行撰寫、編譯、除錯。這表示為某一代晶片所撰寫的軟體，可以在後續世代晶片中重複使用，且容易移植，讓CoSP可在一個共同的虛擬化平台上整合RAN軟體，換句話說，這樣的做法優勢在於單次編碼、隨處部署。
以具備Intel vRAN Boost的第4代Intel Xeon可擴充處理器為例，其透過可程式化的基礎設施來強化網路，並去除對於Layer 1加速卡的需求。這款新晶片將vRAN加速功能直接整合至Intel Xeon系統單晶片之中，在維持相同的功耗範圍內提供高達2倍的容量，更進一步透過內建加速省下額外的20%功耗。
之所以選擇處理器整合加速器的方式，是因為能夠結合線上(inline)加速的優勢，以及x86架構的靈活性與可程式化功能，比起把Layer 1交給硬體加速器解決方案來得更好。如此一來CoSP可以輕鬆地達成動態電源管理和網路功能重新分配，若是在運作中或升級中遭遇網路故障，也可將網路工作負載移轉至不同的伺服器執行。透過通用晶片，CoSP可以很容易的關閉其中數個核心，在低負載甚至是無負載時省下可觀的電力消耗。
總之，隨著網路正逐步經歷漫長的轉型，變身成為以軟體定義的網路，英特爾的vRAN產品和FlexRAN參考軟體也逐步發展成能夠滿足這項需求的解決方案；也就是從固定功能硬體的基礎設施，轉變成使用通用處理器的商用現貨解決方案。
(本文作者為英特爾公司業務行銷暨公關事業群副總裁)
參考資料:
1.Dell'Oro report published in Jan. 2023, "Mobile Core Network & Multi-Access Edge Computing Quarterly Report" + Intel internal analysis
2.Estimated as of 8/30/2022 based on 4th Generation Intel® Xeon® Scalable processor architecture improvements vs. 3rd Generation Intel® Xeon® Scalable processor at similar core count, socket power, and frequency on a test scenario using FlexRAN™ software. Results may vary. Performance varies by use, configuration, and other factors. Learn more at www.intel.com/PerformanceIndex
3.Estimated as of 08/30/2022 based on scenario design power (SDP) analysis on pre-production 4th Generation Intel® Xeon® Scalable processor with Intel® vRAN Boost (integrated vRAN acceleration) and pre-production 4th Generation Intel® Xeon® Scalable processor at the same core count and frequency with an external vRAN accelerator card. Performance and power vary by use, configuration, and other factors. Learn more at www.intel.com/PerformanceIndex
4.Performance/power projections are based on Intel estimates and simulations as of October 2022.