فعال کردن لبه شبکه با شتاب مبتنی بر سخت افزار

همانطور که 5G ، IoT و سایر برنامه های کاربردی به دنبال برآورده شدن تقاضاهای فزاینده هستند ، ارائه دهندگان خدمات ارتباطی در جستجوی راه حل هایی هستند که به آنها اجازه می دهد با پهنای باند بالا و تأخیر کم ، ضمن داشتن یک ردپای کوچک فیزیکی ، در لبه شبکه فعالیت کنند. از نظر فضا و مصرف برق) و کاهش TCO.

راه حل های مبتنی بر نرم افزار شروع خوبی هستند ، اما آنها به سادگی نمی توانند عملکرد مورد نیاز را با سخت افزار مبتنی بر CPU ارائه دهند. خود سخت افزار باید از طریق بارگذاری مسیر داده از CPU ، شتاب را فراهم کند. بیایید سه گرایش را مورد بررسی قرار دهیم که در سال 2020 برجسته تر خواهد شد که در آن شتاب سخت افزاری مبتنی بر شبکه باعث ایجاد شبکه می شود.

شماره 1: Telcos با مراجعه به راه حل های جداگانه مبتنی بر FPGA برای شبکه سازی و امنیت ، به دنبال انعطاف پذیری در لبه شبکه خواهند بود. [19659002] بیشتر مراکز داده متعهد شده اند تا از نرم افزار و سخت افزار خود جدا شوند ، که در آن آنها به توابع مبتنی بر نرم افزار که در بالای CPU ها درون سرورهای استاندارد x86 کار می کنند ، منتقل شده اند. آنها از پشته های باز بر اساس نرم افزار لینوکس برای برقراری ارتباط بین ماشین های مجازی برای برنامه ریزی و سرویس دهی در هنگام انتخاب نرم افزار مورد نظر استفاده می کنند. این به آنها انعطاف پذیری را برای انتخاب هر فروشنده می دهد و تضمین می کند که دستگاه در آینده مقاوم باشد.

اپراتورهای شبکه می خواهند یک تفکیک مشابه را روی تجهیزات شبکه اعمال کنند ، تا بتوانند سیستم های خود را به اندازه کافی چابک نگه دارند تا از استانداردها و الزامات جدید پیروی کنند. با این حال ، صرفاً جدا کردن سخت افزار و نرم افزار کافی نیست.

حتی اگر شرکت های مخابراتی هنگام تهیه نرم افزار به چابکی کامل دست پیدا کنند ، این بدان معنی است که آنها می توانند تنظیمات هواپیمای کنترل خود را تنظیم کنند. تا زمانی که آنها به سیلیکون سوئیچ مبتنی بر ASIC تکیه کنند ، آنها به عملکرد صفحه داده موجود در سیلیکون ASIC آنها (که اغلب فاقد بسیاری از پیشرفته ترین ویژگی های امروزی است) قفل می شوند ، نه اینکه بخواهیم در یک سخت افزار خاص قفل شویم.

در لبه شبکه ، که پروتکل ها و الزامات هنوز در حال تحول هستند ، اپراتورها باید چابکی را برای انطباق با خواسته های بازار جدید داشته باشند بدون نیاز به استفاده از سخت افزار جدید هنگام تغییر عملکرد هواپیمای داده. با این حال ، ASIC های سوئیچ قادر به عملکرد جدید نیستند و فاقد عایق های آینده ای هستند که مخابرات به دنبال آن هستند.

FPGA سکویی است که برای فعال سازی تفکیک سخت افزار واقعی ، با انعطاف پذیری کامل در هر دو صفحه کنترل و داده ، از دست رفته است. تجهیزات شبکه مبتنی بر FPGA به اپراتورها اجازه می دهد تا مجازی سازی عملکرد شبکه را عملی کنند. آنها عملکرد راه حل های مبتنی بر ASIC را به همراه یک بستر قابل انعطاف و قابل برنامه ریزی برای اطمینان از اینکه اپراتورها قادر به اضافه کردن یا تغییر کارکردهای مورد نیاز در جاده هستند ، فراهم می کنند. صرفه جویی زیادی در هزینه های عملیاتی. علاوه بر این ، نیاز به جایگزینی سخت افزار در این زمینه برای پشتیبانی از قابلیت های جدید ، هزینه های قابل توجهی بیشتر از خود سخت افزار را متحمل می شود. FPGA همچنین به دلیل پایین آمدن قیمت گره سیلیکون ، بسیاری از بازارهای سنتی ASIC را ضبط خواهد کرد.

در سال 2018 ، مایکروسافت لاجورد از ASIC به FPGA ها در سرورهای ابری خود به منظور پیگیری سرعت توسعه نرم افزار همیشه در حال تغییر. به همین ترتیب ، در سال 2020 روند بهره برداری از FPGA ها برای سوئیچ / روتر در لبه شبکه های خود وجود خواهد داشت ، زیرا آنها به دنبال برآورده کردن خواسته های 5G و IoT هستند.

# 2: اپراتورها شروع به درک عملکرد خواهند کرد. آنها در حال حاضر از كاربرد هواپیما کاربرپناه مبتنی بر نرم افزار (UPF) دریافت نمی كنند و به اندازه كافی برای برنامه های 5G کامل موجود نیست. بنابراین آنها شروع به روی آوردن به شتاب مبتنی بر سخت افزار خواهند کرد

از آنجا که 5G باعث افزایش قدرت می شود ، به اپراتورهای خدمات فشرده می شوند تا استانداردهای عملکرد بالا آن را رعایت کنند ، در حالی که سیستم های خود را به اندازه کافی انعطاف پذیر برای انطباق با پیشرفت های آینده دارند. یكی از مهمترین موارد دستیابی به بنچمارهای 5G ، تسریع در عملکرد هواپیمای کاربر (UPF) است كه به عنوان صفحه داده شبکه های 5G عمل می كند. UPF در حال حاضر در نرم افزار مورد استفاده قرار می گیرد ، اما این مسئله چندین مسئله را ارائه می دهد ، به خصوص که اپراتورها با حرکت دادن UPF خود به سمت لبه شبکه ، بهبود عملکرد را بیشتر می دانند.

برای مبتدیان ، CPU ها برای عملکردهای شبکه به سادگی بهینه نمی شوند ، این باعث می شود سقف عملکرد محدود شود. صرف نظر از نرم افزار مورد استفاده علاوه بر این ، بسیاری از کارکردهای شبکه و امنیت دارای CPU فشرده هستند ، به این معنی که چندین هسته CPU باید کاملاً درگیر باشند تا انتقال داده 5G را انجام دهند. این فضا و منابع با ارزش را در حاشیه اشغال می کند و آن هسته ها را از استفاده برای کارکردهای کنترل و کاربردی که برای آنها در نظر گرفته شده استفاده نمی کند.

استقرار ایده آل UPF انعطاف پذیری مجازی سازی مبتنی بر نرم افزار را با عملکرد سیلیکون به خوبی طراحی شده ASIC. راه حل این است که UPF را با بارگیری هواپیما از داده به سخت افزار قابل برنامه ریزی ، به صورت ایده آل با استفاده از FPGAs ، تسریع کنید. FPGA SmartNIC برای استفاده در شبکه در حاشیه ، با مصرف بسیار کمی و رد پای کوچک بهینه شده است. قابلیت برنامه ریزی مجدد آنها به معنای انعطاف پذیری کافی برای تحقق تغییرات و پیشرفت های 5G است زیرا پروتکل ها و استانداردها تحول می یابند.

در سال 2020 ، اپراتورهای بیشتری به سخت افزار مبتنی بر FPGA روی می آورند تا عملکرد هواپیمای کاربر خود را در لبه تسریع کنند و تولید مورد نیاز را انجام دهند. پیشرفت های عملکرد برای دستیابی به 5G در پتانسیل کامل ، از جمله افزایش راندمان پهنای باند ، تأخیر کمتر و قابلیت های افزایش خدمات مانند برش شبکه.

شماره 3: اپراتورها و شرکتهای مخابراتی برای تسریع در کارگیری SD-WAN به عنوان میراث به FPGA می روند. سیستمها برای برآورده کردن نیازهای جدید توان استفاده می کنند

SD-WAN (شبکه گسترده ای با تعریف نرم افزار) ابزار مهمی در تجارت های جهانی است که می توانند بین محل های مرکزی و شعب خود ارتباط و ارتباط برقرار کنند. به جای سرمایه گذاری در زیرساخت های گران قیمت به شکل WAN خصوصی ، مجازی سازی SD-WAN به آنها امکان داده است تا با استفاده از فناوری VPN یک WAN را از طریق اینترنت اداره کنند و هزینه آنها را بسیار کاهش دهد.

با این حال ، محدودیت هایی در مورد چه میراث SD- وجود دارد. سیستم های WAN می توانند اداره کنند. از آنجایی که شرکت ها به دنبال اتصال تاسیسات کانون و گفتار مانند مرکز داده به مرکز داده ، جمع شدن ابر به نقاط انتهایی ، دفتر مرکزی ارتباطات از راه دور برای کاربران نهایی و جمع شدن پردیس تجاری با دستگاههای محلی شرکت هستند ، شرکت ها بیشتر به ارتباطات پر سرعت تکیه می کنند و به پهنای باند بیش از 1 گیگابیت بر ثانیه نیاز دارید. در این شرایط ، سیستم های میراث متلاشی می شوند. کسب و کارهایی که به دنبال پاسخگویی به تقاضای روزافزون هستند ، دو گزینه دارند:

1. روی یک سیستم پیشرفته SD-WAN سرمایه گذاری کنید که توان عملیاتی بالاتری داشته باشد. یا

2. سرور / سیستم پردازنده موجود خود را نگه دارید ، در حالی که بارگذاری هواپیما اطلاعات به SmartNIC مبتنی بر FPGA برای سرعت بخشیدن به راه حل SD-WAN

اگرچه سرمایه گذاری در یک سیستم جدید SD-WAN شایستگی های خود را دارد ، اما همراه با آن است. هزینه مقرون به صرفه و عدم انعطاف پذیری از نظر اثبات راه حل در آینده. گزینه جایگزین به شرکتها این امکان را می دهد تا زیرساخت های موجود خود را حفظ کنند و در عین حال فوراً و شفاف این مزایای دیگر شتاب SD-WAN مبتنی بر FPGA را کسب کنند:

توان بالاتر

قابلیت برنامه ریزی مجدد برای سازگاری با الزامات در حال تحول

قابلیت استفاده با uCPE موجود (مشتری جهانی تجهیزات تأسیسات)

تأخیر بسیار کم

مصرف کم مصرف

عملکرد بسیار قطعی

پشتیبانی از پروتکل امنیتی IPSec

در سال 2020 ، مشاغل به طور فزاینده زیرساخت های موجود خود را برای برآورده کردن نیازهای رو به پهنای باند با استفاده از FPGA تطبیق می دهند. SmartNIC ها سرعت بخشیدن به راه حلهای SD-WAN خود را.