エッジコンピューティングの開発を加速

5G は、これまでのどの世代の無線技術よりも速いペースで導入されています。 Omdiaの調査によると、5Gの加入者数は2020年第1四半期に4倍の6,400万を超え、2024年末までに100億に達すると予想されています。これは、ユーザー数で見ると4Gの採用率の4倍です。

5G の実装が加速するにつれ、数十億台の新しい接続デバイス、数ペタバイトの追加ネットワーク トラフィック、数百万の新しい 5G 基地局がもたらされます。現在、世界中に約7,000万の基地局が存在します。

ほとんどの企業は、今後5年間でアンテナの数を2倍または3倍に増やす予定だと述べた。これは、今後 5 年間で約 1 億 5,000 万の新しい基地局に相当します。

規模の問題

通信事業者は基地局の急速な拡張をどのように計画しているのでしょうか?どのようにしてコスト (OPEX と CAPEX の両方) を削減し、電力消費を最小限に抑え、照明のないデータセンターにゼロタッチ ソリューションを導入し、ハードウェア SKU と構成を削減するのでしょうか?最初のステップとして、オペレーターは業務の大部分を仮想化しています。彼らは4Gコアから始めて無線アクセスネットワークへと移行しており、Omdiaによると、2024年末までにその約80％が仮想化される予定だ。

出典: オムディア

しかし、通信事業者は、数十万、あるいはそれ以上にまで及ぶ高度に分散されたエッジをどのように展開するかという問題に依然として苦慮しています。この分散エッジは手頃な価格である必要があり、仮想化されたクラウドネイティブ実装の柔軟性と俊敏性を維持する必要があります。エッジ コンピューティングの場所では、5G の設計の中心となるアプリケーション、つまり拡張モバイル ブロードバンド (eMBB)、大規模マシン間通信 (mMTC)、超信頼性低遅延通信 (URLLC) もサポートできる必要があります。 5G の実装は当初 eMBB に重点を置いていましたが、3 つのアプリケーション タイプすべてに対するネットワーク需要が急速に増加しています。

出典: ヘビー・リーディング

FPGAによるソリューションの拡張

eMBB プラットフォームと商用アプリケーションの利点は低コストです。その結果、通信事業者は、市販のソフトウェアのみのソリューションを拡張し、ネットワーク機能とセキュリティ機能に最適化されたフィールド プログラマブル ゲート アレイ (FPGA) を導入するようになりました。これらのカスタム プラットフォームは、(FPGA) テクノロジーを活用して、柔軟性、俊敏性、スケーラビリティを向上させます。これらは、限られた高価な CPU コアを解放しながら、より高いパフォーマンスとより低いレイテンシでソフトウェア ソリューションを補完します。

仮想化ネットワーク機能 (VNF) のパフォーマンス目標を達成するには、FPGA ベースの SmartNIC を介したデータ プレーンの高速化が必要であることをオペレーターは認識しています。 FPGA ベースのアクセラレーション ソリューションにより、オペレーターは必要な CPU コアの数を減らすことで、電力消費とサーバーベースの設備投資を削減しながら、より高速でより低いレイテンシを実現できます。

一部のネットワークは、x86 ベースの CPU での実行に適しています。他のテストでは汎用プロセッサを独占し、その過程で資本支出、床面積、電力を無駄にします。特にネットワーク エッジでの高速化とオフロードのメリットを享受できるワークロードは、スイッチング、ルーティング、操作処理、フロー管理、負荷分散、暗号化などのネットワークおよびセキュリティ関連のタスクです。ワークロードの例には、Open vSwitch (OVS)、5G/ユーザー プレーン機能 (UPF)、セグメント ルーティング ヘッダー (SRH)、キー値ストア (KVS)、VXLAN や Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation (NVGRE) などのオーバーレイ ネットワーク トンネリング プロトコルが含まれます。

パフォーマンス、コスト、標準化の交差点

オペレータのネットワークにおける特定のネットワーク ハードウェア デバイスの使用はカウント可能です。ただし、POTS (Plain Old Telephone Service) などの従来の COTS サーバーも危険にさらされています。 COTS サーバーと FPGA を活用することで、オペレーターは必要な業界標準のプラットフォームと高いパフォーマンスを実現できます。