物聯網(IoT)正在改變所有產業的業務，而在這高度互聯的時代，5G成為實踐新物聯網經濟的基礎。各公司視物聯網為下一次工業革命，並為「實際接入端之應用場域」加入更多使用智慧運算的應用；像是建設智慧工廠、智慧醫院(例如：遠端醫療與診斷)、智慧園區、智慧體育場、智慧城市、智慧電網，簡而言之就是智慧企業。
這些需要先進的專用網路服務，來保證數據的安全性、實時操作和廣泛的設備連接。
5G新無線(5G NR)是為了支援以下三個主要類別中的新使用案例，來進一步開發的無線接口：超可靠和低延遲通訊(Ultra-reliable Low-latency Communication, uRLLC)、增強型行動寬頻(Enhanced Mobile Broadband, eMBB)和大規模機器型通訊(Massive Machine Type Communication, mMTC)。這些標準將使行動網路業者(Mobile Network Operator, MNO)在接下來快速成長的市場，例如：工業物聯網(IIoT)、4K/8K直播串流媒體、智慧行動性和iHealth等，創造新的機會與營收方式。
分布式敏捷行動網路能發展到支持多種連接設備、寬頻速度、網路切片和邊緣智慧，這是5G願景下所開發的多種技術的成果。虛擬無線接取網路(vRAN)及其Open RAN(Open Radio Access Network)實作是實現這一願景的關鍵基礎，因此營運商下一步也在評估諸如多接取邊緣計算(Multi-access Edge Computing, MEC)和雲端化無線接取網路(C-RAN)等技術，以全面解鎖萬物互聯等級的5G網路的潛力。
5G的來臨讓行動網路營運商也注意到vRAN。開放、可編程和分類的行動網路帶來的優勢，像是降低資本支出(Capital Expenditure, CAPEX)和營運費用(Operating Expense, OPEX)等不勝枚舉。
對於計畫將RAN納入虛擬化的下一階段的服務供應商來說，基礎架構升級與延伸雲到邊緣網路，還能避免受限於特定供應商，更引起他們強烈的共鳴。不只他們，開放性架構帶來的彈性智慧運算是O-RAN聯盟的主要驅動力，由營運商主導和支持產業的計畫，旨在基於虛擬化元件、白牌伺服器和標準化接口來構建未來的接入網路。
vRAN為電信業者開放了創新優勢、支持新的物聯網雲合作夥伴關係和加值專用網路企業服務，使營運商可以通過5G投資獲利。但是，在開發未來RAN的方式中，仍存在許多不確定性。隨著網路的去耦，白牌伺服器不僅在性能方面，在能耗、環境適應強度、設備本身的限制、平台可維護性和可維修性等方面，已然是關鍵所在。例如，研華5G邊緣伺服器為營運商擴大了基地台硬體選擇，透過提供專為vRAN與邊緣通訊運算而設計的多款白牌伺服器，可滿足高可用性和電信級網路的需求。
5G、vRAN和O-RAN白牌伺服器挑戰
自從早期類比蜂巢式網路時代以來，vRAN和O-RAN首度破壞了行動網路的部署方式。類似的市場轉型、虛擬化和開放式接口降低了進入壁壘，並刺激了競爭性生態系統的出現，擺脫了現有的單一設備供應商架構。建立多供應商和分散的基礎架構，不僅可以改變網路，而且可以改變傳統的客戶與供應商關係。O-RAN生態系統以合作夥伴模式，共同應對部署5G的挑戰，並重塑營運商、系統整合商、軟體和硬體供應商的角色。
自2018年O-RAN聯盟成立以來，營運商一直主導O-RAN規格，並與業界合作夥伴緊密合作，以定義vRAN軟體和底層虛擬基礎架構要求。在硬體方面，O-RAN的推廣乃使用現成的商用(Commercial Off-The-Shelf, COTS)白牌伺服器以降低5G設備布建成本；但這並不意味著標準的IT伺服器可以直接運行vRAN功能，而是從定義上來說，O-RAN為獨立化與解構了硬體與軟體供應商的關係，且不同的硬體供應商裝置是可以交換使用，來滿足採購替代來源策略，幫助營運商減輕供應鏈風險。
但是，軟體與硬體的分離帶來了一些挑戰，特別是在生態系統致力於開發能夠運行虛擬分布式單元軟體(Virtual Deployment Unit, vDU；或O-RAN Distributed Unit, O-DU)的白牌伺服器的基頻領域。
例如，研華採用基於白牌伺服器平台架構，並與生態系統夥伴合作，設計可用於5G的vDU白牌伺服器，基於Intel架構的5G邊緣伺服器SKY-8000系列。同時也整合這20多年來為電信設備製造商設計電信級硬體的經驗與學習，其中包括：
每瓦特功耗性能
基於Intel Xeon處理器的白牌伺服器，在x86可高度擴展與CPU性能之間取得平衡，以適應從小型到大型基地台的vRAN部署。 另外，適用於vDU的SKY-8000伺服器，提供了廣泛的白牌化電信級平台選擇，像是從英特爾Xeon D處理器配置擴展出的寬溫工作範圍，以及基於雙第二代英特爾Xeon可擴展處理器，設計出可部署於電信機房虛擬化基礎架構(Virtual Central Office, vCO)邊緣中的微型資料中心。緊湊的尺寸範圍設計用於高密度PCIe卡達成最佳有效負載，以整合強化vRAN加速效能，I/O和時間同步技術，同時最佳化vDU每瓦特的性能。這對於支援運算密集型5G NR應用、增加頻寬、硬體整合策略和高級天線系統而言至關重要。
電信邊緣
部署未來的RAN沒有現成的藍圖可以參考。分布式單元(Distributed Unit, DU)和中央單元(Centralized Unit, CU)的功能可以組合或拆分，並可以根據密度、服務、傳輸網路速度和站點之間的距離，在無線電站點或集中位置部署。
儘管其中一些情況允許某些vRAN功能託管在資料中心裡面，但大部分仍需要部署在臨近邊緣端點的無線基地台或電信中心機房中。然而，研華5G邊緣伺服器整合多樣經現場驗證的營運商級功能，可幫助在部屬高運算遠端NEBS 3級(Network Equipment-Building System Level 3)網路時，最大程度地減少停機狀況，及任何停機所造成運行中服務的衝擊。
其中包括先進的散熱和電氣設計、灰塵過濾器與DC電源供應的支持、冗餘和現場可更換的電源供應模組與風扇、失效安全的BIOS、具高度安全機制的韌體更新。另外在系統實體設計方面，機型皆以緊湊型設計，以為符合較短的電信機架的深度及特定空間限制。
專為產業應用需求設計獨特平台
對於電信業者而言，由於提供的服務絕對不能中斷、且服務範圍幾乎涵蓋所有地理區域，尤其邊緣端點的機房可能為舊有空間改建，與電信中心機房中不同，可能空間狹小、溫度和濕度的控制不易；電力線路無妥善的完整規畫，不斷電系統多為小型，電流也較不穩定，容易有跳電等問題；設備儀器的監控系統也不完備，無法即時監控並了解設備運行狀態；且電信業者邊緣端點機房也可能為戶外場域。因此對於伺服器的高穩定性與各種環境的適應性，都非常看重。
而在5G時代的高流量與開放式架構下，大頻寬、低延遲、海量連結等也考驗電信業機房的轉型能力；藉由雲端虛擬化技術，採用軟硬體去耦的開放生態系統的虛擬網路功能解決方案，可提供更多的建置彈性。
CPU性能與散熱功能
與IT伺服器不同，SKY伺服器(見圖1)完全依特定市場應用需求所設計，旨在最佳化通訊工作負載吞吐量和卸載需求。這些系統不僅將功能強大的CPU與高散熱設計功率(Thermal Design Power, TDP)的PCIe卡整合在一起，而且還特別針對多個處理器間的I/O以達NUMA(Non-uniform Memory Access)平衡。這些性能和系統運算密度優勢，在較小的占地面積部署中，能最大化系統吞吐量，進而降低了總擁有成本(Total Cost of Ownership, TCO)。
圖1 5G邊緣伺服器優勢
不僅如此，由於電信業機房時常需容納大量電信裝置，在密集排列的機櫃中，散熱與溫度的控制對於機器的穩定性而言相當重要；且電信裝置時常有戶外安裝的需求，因此SKY伺服器的設計能夠承受高衝擊和震動，並提供獨特的散熱能力，不論是一般或多塵的空間，SKY伺服器都可以在較高溫的嚴苛的環境中運行。
提升CPU可靠性來減少MTTR
在商業和關鍵任務型應用情境中，服務中斷可能導致寶貴數據、收入和客戶的損失；因此除了機器本身須相對穩定外，也必須最大程度地減少系統停機時間。
因此伺服器不僅僅依賴處理器平台的可靠性，在硬體上的先進設計，提供更高的利潤和更低的組件壓力，搭配智慧平台管理介面(Intelligent Platform Management Interface, IPMI)，從而提高了平台的可靠性。
研華伺服器支持關鍵組件(例如:電源模組和風扇模組)在單一故障發生時仍能運作正常；冗餘的BIOS和韌體映像，不僅提供從組件故障中恢復的安全方法，還通過上述的IPMI提供了遠程故障安全更新功能，從而減少了平均復原時間(Mean time to recover, MTTR)和高成本的現場服務。
除此之外，所有SKY-8000系列可維修項目都是現場可更換部件(Field Replace Unit, FRU)，可從機箱的正面或背面進行檢修。在最佳化MTTR的同時，這還可以通過入侵檢測感測器實現高階實體安全性。經過安全性最佳化的BIOS和IPMI韌體、受信任的平台模組(Trusted Platform Module, TPM)支援，以及將透過內部SSD作為啟動設備及應用程序驅動程式的可用選項調整，將用戶權限和製造商權限區分開來。
目前SKY-8000伺服器可以部署來執行基頻vDU功能，並可以在行動通訊基地台、網路連接點或中心電信機房中整合vCU(virtualized Central Unit)功能或MEC服務。
SKY-8000系列5G邊緣伺服器是高度可配置的平台，主要在緊湊的NEBS相容平台達成平衡英特爾Xeon處理器性能，與加速能力和最大網路吞吐量(見圖2)。該系統具有成本效益、高度可用，且已針對運行vRAN上對工作負載進行了最佳化(見圖3)。在高密度5G NR vRAN架構中，加速與更多智慧的需求都轉移到遠程邊緣站點。
圖2 針對不同需求配備的5G邊緣伺服器
圖3 SKY系列伺服器規格
(本文作者為研華物聯雲事業群行銷企劃經理)