El futuro de RAN es virtualizado y abierto

Por: Sachin Katti, Director de Tecnología y Director de Estrategia, Network and Edge Group

El apetito global por datos y servicios móviles está creciendo rápidamente a medida que continúa la revolución digital. Los teléfonos inteligentes se han convertido en una parte indispensable de nuestra vida diaria. Los usamos para tomar fotos, recibir noticias y actualizaciones sociales, entretenernos, llamar y rastrear servicios de viajes compartidos, o tal vez jugar un juego y, por supuesto, ocasionalmente hacer una llamada telefónica. Además, la magia del software y las «tiendas de aplicaciones» significa que nos hemos acostumbrado a que nuestros teléfonos inteligentes brinden experiencias de usuario nuevas e innovadoras sin actualizar el dispositivo en sí. Simplemente descargamos o actualizamos una aplicación.

¿Podría nuestra infraestructura de red estar definida por software de manera similar? ¿Qué pasaría si las redes inalámbricas, las que conectan su dispositivo móvil con las aplicaciones y los servicios que usa a diario, pudieran actualizarse de la misma manera con una simple actualización de software? ¿Increíble? No lo es, e Intel está totalmente comprometida, y liderando el ecosistema, con este futuro.

Durante más de una década, Intel ha liderado la transformación de la red con sus socios y clientes del ecosistema para hacer realidad esta visión. Como proveedor líder de silicio de redes 4G y 5G, nuestra misión ha sido transformar y liberar estas redes para que se «virtualicen» y funcionen con software. Esto brinda a los proveedores de servicios de comunicación (CoSP) la capacidad de programación y actualización en sus redes para brindar nuevas capacidades y nuevos servicios, tal como lo obtiene a través de una simple actualización de software o descarga de una nueva aplicación en su teléfono inteligente o PC.

Y estamos viendo que los frutos de este trabajo finalmente dan sus frutos.

Tome el cerebro de la red, llamado núcleo: hace más de 10 años, apenas había redes inalámbricas que pudieran ejecutar el núcleo como una pieza de software en servidores programables de propósito general. La sabiduría convencional era que era imposible hacer que la red central estuviera definida por software. Intel aceptó ese desafío; diseñamos servidores y software que ayudaron a mover el núcleo de la red para virtualizarlo y ejecutarlo como software en servidores de propósito general. En 2020, dichas implementaciones de redes centrales virtualizadas representaron aproximadamente la mitad de todas las implementaciones, lo que se tradujo en la visión de red definida por software. Y se pronostica que estas implementaciones de núcleo virtualizado, según un informe de Dell’Oro, alcanzarán más del 90 % de las implementaciones de red central para fines de este año ¹, con casi todos los servidores de red virtualizados conocidos ejecutándose en CPU Intel.

La red de acceso por radio (RAN) es la otra mitad de la red y, de hecho, es la parte de la red con la que nuestros teléfonos se comunican directamente cuando hacemos una llamada, navegamos por la web o usamos una aplicación. Similar a las redes centrales hace una década, la sabiduría convencional es que será muy desafiante hacer que la RAN esté definida por software; hoy en día, la mayoría de las redes inalámbricas del mundo implementan la RAN como dispositivos de función fija que no se pueden cambiar una vez implementados. La ambición de Intel es impulsar la misma transformación en la RAN que impulsamos en la red central hace una década. Desde inversiones conjuntas de los clientes hasta tecnología de punta, Intel se compromete a ayudar a los operadores y OEM a llevar al mercado la RAN virtualizada como una alternativa nueva y de menor costo a las redes de comunicaciones de alta velocidad.

Virtualizar la RAN es desalentador. Es una pieza muy exigente de la infraestructura de la red y la piedra angular para garantizar que nunca se interrumpa su llamada más importante. Debe brindar la conectividad de alta velocidad y baja latencia que todos deseamos, pero sin fallar nunca, ya que literalmente dependemos de ella durante las emergencias. También es la pieza más costosa de la red inalámbrica: más de la mitad del presupuesto para construir una red inalámbrica se gasta en la RAN. Diseñar y entregar el hardware y el software con la combinación correcta de rendimiento, confiabilidad y rentabilidad necesaria para cumplir con los exigentes requisitos de la RAN no es una tarea fácil, ni técnica ni financieramente.

La respuesta: flexibilidad total, menos complejidad

Los costos para reemplazar el hardware obsoleto cuando nuevos requisitos, nuevos casos de uso o nuevos estándares llegan al mercado pueden ser inviables. Las CoSP, como cualquier empresa, quieren aprovechar al máximo sus inversiones. Lo hacen reduciendo el costo total de propiedad, ahorrando energía y creando plataformas para la innovación continua.

La modernización de la red a la infraestructura definida por software hace exactamente eso: simplifica las actualizaciones, ayuda a reducir los requisitos de componentes y reduce la complejidad del sistema y la placa y los costos de la lista de materiales, al tiempo que mejora la diversidad de la cadena de suministro. Y el software permite la programabilidad, ofreciendo la capacidad de innovar y mejorar iterativamente la red a través de actualizaciones de software, lo que mejora significativamente el retorno de la inversión de las implementaciones de hardware.

Tradicionalmente, la infraestructura RAN se ha ejecutado en hardware personalizado de función fija. En otras palabras, no están definidos por software; actualizarlos generalmente significaba actualizaciones de hardware costosas y engorrosas. La razón es que existe la creencia de que la capa más baja de la arquitectura RAN, la Capa 1, o la parte que traduce las señales de radio de nuestros teléfonos inteligentes en bits y ofrece la conectividad 5G de alta velocidad que todos disfrutamos, es tan exigente en su requisitos de rendimiento que no se pueden virtualizar y definir en el software.

Ahí es donde entra en juego la arquitectura Intel. Creemos que la virtualización de la RAN, hasta la Capa 1 en la pila de software de la RAN, donde se transmiten los datos digitales, es necesaria para obtener los beneficios de la virtualización. Para manejar las exigentes necesidades de la RAN, incluida la Capa 1, hemos creado una arquitectura basada en un chip de propósito general programable y flexible, integrado con aceleración para las tareas más exigentes, que permite a los CoSP implementar una RAN completamente virtualizada sin compromisos y obtenga todos los beneficios de tener una red definida por software de extremo a extremo, tanto en el núcleo como en la RAN.

Es por eso que continuamos innovando: para hacer que las redes de comunicaciones funcionen mejor y más rápido, y para brindar los servicios que ahora todos esperamos. Nuestros chips de red de propósito general están en constante evolución, y los últimos procesadores escalables Intel® Xeon® de cuarta generación con Intel® vRAN Boost están listos para lanzarse en la mayor feria de conectividad en redes móviles: MWC Barcelona 2023, junto con algunos de nuestros clientes más importantes.

Los chips de propósito general son la columna vertebral de la virtualización

La virtualización completa de la RAN, hasta la Capa 1, ofrece inmensos beneficios técnicos y comerciales, que incluyen agilidad, flexibilidad y escalabilidad. Admite nuevas innovaciones, como algoritmos de IA en todas las funciones de la RAN, redes en evolución para ofrecer cada vez más capacidades a un costo optimizado. Si bien algunos de estos beneficios pueden ser difíciles de notar directamente, si está leyendo este artículo en un dispositivo móvil, es probable que esté conectado a una infraestructura de red virtualizada que se ejecuta en Intel.

Los operadores pueden implementar fácilmente la administración dinámica de energía y la redistribución de funciones de red. Las fallas en la operación de la red y las actualizaciones del sistema se pueden manejar moviendo la carga de trabajo de la red a un servidor diferente, sin enviar técnicos al campo. Con nuestros chips de uso general, los operadores pueden apagar fácilmente los núcleos para ahorrar energía en momentos de poca carga o sin carga. 

Por otro lado, tener una tarjeta aceleradora de capa 1 significa que reconfigurar las redes existentes para admitir nuevas tecnologías y servicios RAN es costoso. Requiere hardware nuevo y costos asociados y, en última instancia, se verá afectado por la escasez de talento capaz de crear productos con estos dispositivos.

Con gran parte del procesamiento de la Capa 1 completamente descargado en un chip personalizado, las funciones personalizadas basadas en software de la Capa 1 de la pila RAN se ejecutan (y, a menudo, se codifican a mano) en lenguajes de software patentados. Estas tarjetas aceleradoras de capa 1 también se basan en herramientas propietarias para compilar, depurar y crear aplicaciones.

En pocas palabras, tener silicio personalizado en su RAN significa que no está virtualizado.

Este no es el caso de los chips de propósito general. Dentro de las arquitecturas basadas en software, para integrar, o aprovechar al máximo el hardware de propósito general, el software está escrito en lenguajes de programación abiertos estándar que aprovechan las herramientas genéricas de compilación, depuración y construcción. ¿El beneficio? El software escrito para una generación de chips se puede reutilizar en las siguientes generaciones y se transfiere fácilmente de una generación a otra, lo que permite a los operadores consolidar el software RAN en una plataforma de virtualización común.

En otras palabras: escribe una vez, implementa en todas partes. Los líderes de la industria que ofrecen conectividad de datos al mundo están de acuerdo en que los chips de uso general cumplen con sus desafíos y demandas.

Un nuevo enfoque para la infraestructura 5G

Una verdadera desagregación entre hardware y software permite a los operadores comprar los mejores componentes de hardware y software de su clase de diferentes proveedores, lo que permite la elección de proveedores a un nivel muy granular. ¿Y a quién no le gusta elegir?

Los chips Intel Xeon de 4.ª generación con Intel vRAN Boost hacen exactamente lo que su nombre indica: impulsan las redes ofreciendo una infraestructura programable y eliminando la necesidad de tarjetas aceleradoras de capa 1 personalizadas. Este nuevo chip integra la aceleración vRAN directamente en el sistema en chip Intel Xeon. Está diseñado de forma nativa para potenciar las RAN virtualizadas preparadas para la nube y ofrecerá hasta el doble de la capacidad dentro de la misma envolvente de energía ² y un ahorro de energía adicional del 20 % debido a la aceleración integrada ³ para abordar las necesidades críticas de rendimiento, escalabilidad y eficiencia energética de los operadores. .

Elegimos un enfoque de aceleración integrada porque combina los beneficios de la aceleración en línea con la flexibilidad y la capacidad de programación de x86, y eso es preferible a cualquier solución que meta una capa 1 completa en un acelerador de hardware inflexible. Y se espera que nuestros procesadores escalables Xeon de cuarta generación con Intel vRAN Boost igualen o mejoren el rendimiento por vatio de las mejores tarjetas aceleradoras de capa 1 dedicadas personalizadas cuando ingresen al mercado.

vRAN es el futuro

Años de investigación y desarrollo, colaboración de ecosistemas, implementaciones comerciales, lecciones de éxitos y comentarios de los clientes nos dicen una cosa: las redes deben pasar al software. Para hacerlo, la industria inalámbrica necesita una solución para virtualizar Layer1.

Y dado que las redes han pasado por una larga transformación para convertirse en definidas por software, los productos vRAN de Intel y el software de referencia FlexRAN han evolucionado para estar a la altura de este momento. Intel ha impulsado esta transformación de infraestructura construida con hardware de función fija a plataformas completamente virtualizadas que se ejecutan en hardware comercial estándar basado en nuestros procesadores de uso general.

Intel es una solución lista para implementar con una hoja de ruta futura que es la primera en el mercado, y esto infunde confianza en los operadores. Pueden adoptar la virtualización sabiendo que Intel no solo brinda la solución hoy, sino que continuará evolucionando la solución, a medida que las personas encuentren aún más formas de usar sus «teléfonos». Es por eso que más del 90 % de las redes vRAN comerciales actuales en todo el mundo se ejecutan en la arquitectura Intel ⁵ .