Marvell continúa allanando el camino hacia la nube

Jul 08, 2023

A medida que el software de código abierto avanza en los entornos de redes, el espacio de la red de acceso por radio (RAN) se ha vuelto maduro para la innovación. Los proveedores de servicios, los operadores de telecomunicaciones y las empresas están empezando a vislumbrar oportunidades de mercado para tecnologías RAN abiertas nativas de la nube en diversos casos de uso, incluidos 5G y el borde de la red.

La evolución de las redes 5G hacia arquitecturas nativas de la nube con RAN abierta está aprovechando las capacidades de TI y de la nube que han sido perfeccionadas durante muchos años por los hiperescaladores. Marvell, un fabricante de semiconductores para infraestructura de datos, se encuentra en medio de esta transición crítica como proveedor de silicio optimizado tanto para proveedores de RAN como de nube.

En el Mobile World Congress de este año, Marvell lanzó una nueva incorporación a su familia OCTEON 10 Fusion de procesadores de banda base para estaciones base 5G basados ​​en tecnología de proceso de 5 nm. Con OCTEON 10 Fusion, Marvell comienza con OCTEON 10 DPU, limita la cantidad de núcleos de CPU y utiliza el espacio para núcleos DSP, aceleradores para MIMO masivo y otras tecnologías centradas en estaciones base. El resultado final es un chip que aprovecha la tecnología central y está optimizado para un gran mercado. La plataforma de banda base OCTEON 10 Fusion admitirá casos de uso para la arquitectura RAN tradicional, así como RAN virtualizada y abierta. La optimización tiene sus fans. El chipset ReefShark de Nokia incluye OCTEON 10 Fusion y tecnología OCTEON 10. Samsung y Dell lo han adoptado de manera similar para sus ofertas 5G.

La evolución de RAN

Una RAN tradicional es una torre de telefonía móvil con una antena en la parte superior y una estación base debajo. La estación base tiene dos componentes principales: la unidad de radio remota (RRU) y la unidad de banda base (BBU). La estación base convierte las señales entrantes de los dispositivos del usuario final en datos y las transmite a la red central.

Una RAN tradicional comprende arquitecturas de hardware RRU y BBU cerradas y propietarias, lo que da como resultado la dependencia del proveedor. La RAN virtualizada (vRAN) es un alejamiento de los equipos propietarios hacia el hardware comercial listo para usar (COTS) que lleva a cabo sus tareas en software utilizando funciones de red virtual (VNF).

Open RAN tiene un conjunto de interfaces estandarizadas e interoperables, lo que permite a los operadores elegir las mejores opciones para ellos, ya sean COTS, aceleradores o proveedores de nube. Open RAN permite a los operadores desacoplar el software del hardware, facilitando la migración a un modelo nativo de la nube.

La virtualización de la red central existe desde hace algún tiempo, pero la naturaleza crítica y exigente de las cargas de trabajo de RAN ha frenado la vRAN y la Open RAN. La complejidad radica en el procesamiento de la Capa 1 (L1; la capa física o PHY), la única capa en el modelo OSI que interactúa con el hardware real, la transmisión y los mecanismos de señalización.

La BBU tiene dos unidades funcionales: una unidad distribuida (DU) para funciones de programación L1 y L2 en tiempo real y una unidad central (CU) para funciones L2 y L3 superiores en tiempo no real. La unidad de radio (RU) maneja las partes del front-end digital (DFE) de la Capa 1, así como la funcionalidad de formación de haz digital (una técnica que enfoca una señal inalámbrica hacia un dispositivo receptor específico utilizando múltiples antenas).

Los operadores pueden virtualizar las funciones de CU en hardware de uso general en la nube. Dadas las demandas de grandes implementaciones y procesamiento L1, las funciones DU y RU requieren baja latencia, bajo costo y bajo consumo de energía.

La plataforma de banda base OCTEON 10 Fusion de Marvell admite casos de uso de RU y DU tanto para arquitecturas RAN tradicionales como para RAN abierta y virtualizada. De la misma manera que los aceleradores SmartNIC mejoran la eficiencia y la flexibilidad para la virtualización de redes, seguridad y almacenamiento dentro del centro de datos, OCTEON 10 Fusion crea beneficios de rendimiento al descargar funciones L1 del servidor host.

La opción más eficaz para que los operadores ahorren energía es la RAN porque normalmente deben aprovisionar muchas estaciones base. De hecho, limitar el consumo de energía es esencial cuando los operadores evalúan soluciones vRAN u Open RAN. Marvell ha implementado una gestión de energía avanzada en la plataforma OCTEON 10 Fusion, que ofrece el mejor rendimiento RAN por vatio de su clase en una amplia gama de casos de uso de 5G.

Un gran ecosistema con opciones de proveedores

La Alianza O-RAN, en la que Marvell es un participante activo, tiene la tarea de eliminar la dependencia del proveedor proporcionando interfaces basadas en estándares entre los componentes de RAN, a saber, RU, DU y CU. Kubernetes y una plataforma de gestión y orquestación de servicios (SMO) manejan el software en contenedores nativo de la nube y la automatización de RAN como servicio.

Marvell trabaja en estrecha colaboración con muchos socios del ecosistema de operadores y de nube para llevar Open RAN al mercado. La colaboración permite a los operadores combinar el mejor hardware y software L1 de diferentes proveedores en una plataforma abierta basada en estándares que se integra en la ranura PCIe de cualquier servidor host x86 o basado en Arm en un operador o centro de datos en la nube.

Por ejemplo, OCTEON 10 Fusion incluye aceleradores especializados optimizados para procesar algoritmos complejos de formación de haces MIMO masivos 5G. (MIMO significa entrada múltiple, salida múltiple). Marvell se asoció con Analog Devices para desarrollar un diseño de referencia RU con el chip OCTEON 10 Fusion que admite antenas 32T32R con 400 megahercios de ancho de banda operativo y 300 megahercios de ancho de banda instantáneo, lo que permite ahorrar hasta un 40 % en el consumo de energía.

Superar la resistencia a Open RAN nativo de la nube

Es indiscutible que la RAN necesita evolucionar para mantenerse al día con el crecimiento de la industria y cumplir la promesa de los nuevos servicios basados ​​en 5G. Desagregar el software RAN del hardware y hacer que el software esté disponible e implementable en la nube es un primer paso natural.

Tenga en cuenta que la RAN, aunque suele ser un recurso infrautilizado, es el área más importante de CapEx y OpEx para los operadores de telecomunicaciones. Mover RAN a la nube brinda todos los beneficios de la computación en la nube, al agrupar recursos con tasas de utilización más altas en una infraestructura de nube compartida, lo que genera ahorros potencialmente enormes. La nueva plataforma Octeon 10 Fusion de Marvell encaja perfectamente en esta visión porque permite la escalabilidad de la nube, integrando las mayores plataformas de software de gestión y orquestación de la nube con características, rendimiento y eficiencia energética a la par de las redes 5G más avanzadas de la actualidad. Esto facilita la migración basándose en el mismo silicio y software probados.

Sin embargo, estamos en las primeras etapas de la transformación hacia una RAN basada en la nube. Existe un riesgo real de que los sistemas abiertos puedan provocar fragmentación y falta de interoperabilidad; En ese escenario, los operadores tendrían mucho que perder con implementaciones de RAN mal implementadas. Para quienes tienen aversión al riesgo, utilizar un único proveedor para la arquitectura RAN de extremo a extremo podría parecer mucho más sencillo, rápido y seguro.

También hay que considerar cuestiones de rendimiento. Los procesadores de propósito general no pueden manejar las demandas de una RAN o un MIMO masivo. Es posible complementar una CPU de uso general con aceleradores independientes (ya sean FPGA, GPU o ASIC) para descargar las tareas más exigentes. Sin embargo, por ahora ese enfoque sigue teniendo costos prohibitivos y consume mucha energía.

Dicho esto, existe consenso sobre las virtudes de la aceleración en línea de silicio dedicada y optimizada para manejar funciones y flujos de datos completos. El Marvell Octeon 10 Fusion es un excelente ejemplo de un acelerador en línea optimizado en este sentido. Es independiente de la CPU y habilita software RAN basado en interfaces estándar de la industria de código abierto. Lo más importante es que la aceleración de hardware en línea ofrece paridad de funciones, rendimiento y potencia en comparación con las redes 5G existentes.

El viaje de la industria informática desde sistemas cerrados a abiertos tomó décadas y vio muchos intentos fallidos antes de que aparecieran Linux y las tecnologías de la nube. Vemos un buen progreso de ese tipo por parte de la Alianza O-RAN, que incluye 300 operadores, proveedores e instituciones académicas y de investigación que se centran en la interoperabilidad y estandarización de elementos RAN, incluidos estándares de interconexión para elementos de hardware y software de código abierto entre proveedores. Marvell es un contribuyente importante a la Alianza y su nueva plataforma ofrece una muestra de lo que será posible cuando la industria inalámbrica en su conjunto adopte los sistemas abiertos.

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El fundador, director ejecutivo y analista jefe de Moor Insights & Strategy, Patrick Moorhead, es inversor en dMY Technology Group Inc. VI, Fivestone Partners, Frore Systems, Groq, MemryX, Movandi y Ventana Micro.