随着数据继续增长和新基站的更加难以找到，电信公司正迎来帮助运营商加速采纳无线接入网络 (RAN) 虚拟化技术的黄金机会。该技术将帮助运营商增加容量，改善体验质量 (QoE)， 增加新服务，并为 5G 部署做好准备。但是，相比用于数据中心内虚拟化的标准白箱服务器和超大规模云设备，电信公司边缘设备面临严苛的物理和环境约束。
本文考虑设计用于解决移动边缘计算和云 RAN (C-RAN) 要求的新系统等级。我们讨论性能要求、行业设备做法和环境。我们研究如何将高性能服务器处理、高吞吐切换和电信级可用性与网络功能虚拟化 (NFV) 组合，用于具有边缘聚合点基础设施的运营。我们考察新一类电信级刀片服务器，通过使用 Intel® Xeon® 处理器 D-1500 产品系列实现此类解决方案。我们还介绍产生的 NFV 平台如何简化核心虚拟网络功能 (VNF) 在网络中任意位置的部署。
在 RAN 虚拟化中满足电信要求
移动运营商将 C-RAN 视为通往 5G 和 RAN 虚拟化的第一步。运营商可以使用它优化现有功能并促进在边缘宿主新应用。在边缘部署更多应用可以减少回程链路的容量和峰值流量水平，允许运营商升级无线电频率 (RF) 和基带资源，而不是使用回程链路满足需求。
虽然 C-RAN 使用开放平台技术，但边缘硬件的要求与标准数据中心服务器存在很大区别。在宿主 NFV 基础设施 (NFVI) 通道的超大规模数据中心中，冗余可减少单系统故障的临界性。边缘的情况则不同。基站仅宿主数个机架，或者在电信解决方案共享机架空间的情况下，宿主一个未完全填充的 NFVI 机架。任何系统故障可负面影响服务可用性和 QoE。由于这些基站经常是远程并且无人的，维修成本高且时间长。
边缘硬件要求通常还包括满足电信设备标准，如美国的 NEBS。NEBS 3 级对防火、热边际测试、耐震动（地 震）、空气流模式、声极限、故障转移和局部运营要求、RF 辐射与容差以及测试/认证要求具有严格规范。
为增加支持 NFVI 快速扩展能力的复杂性，边缘硬件必须最优利用地面空间。虽然大部分 NFV 占用中央办公室和数据中心的空间，但真正的机会在边缘，遗憾的是空间、配电和冷却系统经常受到限制。
用于 C-RAN 的电信系统
在认识到创新边缘解决方案的需求后，电信计算平台全球制造商 Advantech 重做了电信级刀片服务器。Advantech 的 Packetarium* XLc 是在更紧凑、通用、成本优化设计中结合类 AdvancedTCA (ATCA) 基础设施与管理的扩展平台（图 1）。
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Figure 1: Advantech 的 Packetarium* XLc 电信级刀片服务器在更紧凑、通用、成本优化设计中结合类 AdvancedTCA (ATCA) 基础设施与管理。
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此高度可缩放平台具有浅深度、直前后空气流和仅 400 W/机架的功耗，在 400 mm 深度的 6U 电信级机箱中提供最高计算密度。它在壁内容纳多达 288 个功能强大的 Intel® Xeon® 处理器核。为行业标准 19″ 机架设计的 Packetarium XLc 部署在数据中心、中央办公室和网络边缘基站中。
每千瓦和平方英尺的最高计算性能
Packetarium XLc 系列的功率等级为 2.4 kW/机箱和 16.8 kW/42U 机架。相比传统电信平台 – ATCA、传统 IT 1U 白箱服务器对战和超大规模数据中心中的 Open Compute Project (OCP) 方法 – Packetarium XLc 提供每千瓦和每平方英尺占地空间的最高计算密度（图 2）。
在此 2015 比较中，Advantech 在具有冗余 1 Gigabit Ethernet (GbE) 控制平面、冗余 10 GbE 数据平面和两个冗余云控制节点的完整设备机架基础上，测试 Packetarium XLc 的 NFVI 相比其他解决方案的性能。此比较使用 Intel Xeon 处理器 D-1500 产品系列 SKU 的核数乘以处理器频率作为密度指标。此方法是适合 NFV 等高虚拟化工作负荷的指标，并去除不同平台上支持的不同处理器 SKU 的依赖性。
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Figure 2: 此图显示 2015 年 11 月一次比较的结果，依据 Advantech 对 Packetarium XLc 的 NFVI 相比其他三个解决方案的性能计算。比较以具有冗余 1 Gigabit Ethernet (GbE) 控制平面、冗余 10 GbE 数据平面和两个冗余云控制节点的完整设备机架为基础。
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功率预算基于完整机架功耗，不包括设施级配电和冷却产生的日常开销与损耗，因为这些往往不同。同样，占地空间仅包括机架本身，不包括通道和支持基础设施空间。
为网络功能虚拟化设计
电信网络的一个基本原则是分离控制与数据平台。独立于通信负荷控制网络要素和网络本身的功能对阻止过多用户通信影响通过控制平面调整网络的功能至关重要。
为电信使用而从头打造的 Packetarium XLc 包含通过两个独立 Ethernet 结构分别用于控制和数据平面的内置支持。为满足电信级 NFV 的可用性要求，两个结构实施双星拓扑以避免单个故障点。控制和数据平面结构与两个冗余交换机管理刀片连接，同时还集成以最低成本实现最大效率和密度的系统和机箱管理功能。
电信级设计与可靠性
系统在高度通用的模块化设计中提供 99.999% 的可用性和 NEBS 3 级合规性。其高可用性功能包括：
- 具有 48VDC 馈电或 220VAC 馈电的 2+2 冗余电源装置 (PSU)
- 单风扇故障存活功能
- 冗余系统管理、系统结构交换机和控制模块
- 使用现场可更换装置 (FRU) 实现最大运行时间的可热交换节点刀片
2+2 冗余 AC 电源方案在每机架仅部分供电两个回路的传统环境中简化部署。方案还提供相比 N+1 拓扑的更强系统可用性；一个阶段的中断不会影响系统的功率完整性。
单双节点 Intel Xeon 处理器刀片可放入 9 个前插槽中。通用计算刀片可运行应用程序工作负荷 (VNF)，而专用云控制节点具有协作和虚拟基础设施管理功能。用于内容缓存的云存储节点和媒体及图像处理节点将在 2016 年 4 月初问世。
9 插槽中间平面将两个交换管理模块与机箱内的每个节点和基础设施组件连接。冗余方案和专用交叉接口允许交换和管理模块之间实现故障转移。机架级对战支持和与 Advantech 的 Advanced Platform Management 的集成简化整体群集管理。
10 个增强小体积系数可插拔 (SFP+) 端口提供外部数据平面连接性，2 个 SFP+ 端口实现控制平面连接性。两个 GbE 铜端口、两个 USB 端口和一个 RS-232 控制台提供对管理系统的可选直接访问。前连接的电缆托盘作为配件提供，简化机架级电缆管理。
刀片背后的功率
Packetarium XLc 扩展计算性能超过 9 个 Intel Xeon 处理器刀片。双节点 Intel Xeon 处理器刀片具有更高处理密度和更低功率尺寸，在紧凑 6U 平台中提供最多数量的强大 Intel Xeon 处理器核。对于媒体处理和内容处理需求，平台提供灵活基础设施用于添加视频加速硬件以提供前所未有的视频编码功能。
Advantech 为要求最苛刻的 NFV 工作负荷提供三个性能强大的刀片：
- MIC-8302C 单节点计算刀片，采用 Intel® Xeon® 处理器 E5-2600 v3 产品系列，最多具有 14 个核
- MIC-8304C 单节点控制刀片，采用具有 8 或 16 核的 Intel® Xeon® 处理器 D 产品系列系统芯片 (SoC)，两个 M.2 2242 SSD，以及两个 2.5″ SATA SSD 用于板上存储（图 3）
- MIC-8303C 双节点计算刀片，可选择 8 或 16 核 Intel Xeon 处理器 D-1500 SoC（图 3）
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Figure 3: 图中显示 Advantech MIC-8303C（左）和 MIC-8304C（右）节点刀片。
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Intel Xeon 处理器 D 产品系列使后两个刀片格外具有吸引力。这些处理器将 Intel Xeon 处理器的性能和先进智能引入一个密集更低功率 SoC 中，允许 Packetarium XLc 提供同类最佳的计算 密度。
作为 Intel 的第 3 代 64 位 SoC，Intel Xeon 处理器 D-1500 产品系列利用行业领先的 14 nm 工艺技术解决广泛的低功率高密度基础设施需求。SoC 采用集成平台控制器中枢 (PCH) 技术，两个集成 10 Gigabit Intel® Ethernet 端口，以及 19W 至 65W 的热设计功率 (TDP)。可以运行与更强大的 Intel Xeon 处理器相同的指令集，提供从数据中心到网络边缘的软件一致性。
这些 SoC 在 Intel® Atom™ 处理器 C2750 SoC 基础上前进了一大步，每节点性能提高高达 3.4 倍，预计每瓦性能提高达 1.7 倍。出色的节点性能、高达 12 MB 最后一级缓存 (LLC) 以及对最多 128 GB 高速 DDR4 内存的支持使 Intel Xeon 处理器 D-1500 产品系列非常适合广泛工作负荷与应用。
一些先进的服务器级功能包括：
- 增强可靠性、可用性和可服务性 (RAS) 功能，包括对纠错码 (ECC) 内存和平台级错误管理与弹性的支持
- 内置硬件虚拟化，在电信公司将 NFV 扩展至网络边缘时动态提供服务
- Intel® Advanced Encryption Standard New Instructions (Intel® AES-NI)，用于加速数据加密和解密而不影响 QoE
- 对 Intel® QuickAssist Technology 的支持，允许转移安全协议，如来自处理器的 IPsec 以实现更大效率
扩展 NFV 超越网络边缘用于 C-RAN 应用
Packetarium XLc 系列凭借比 ATCA 更紧凑的显著通用成本优化设计，为电信级刀片服务器市场带来新生。该平台结合 IT 和高端联网功能以及高可用性和符合 NEBS 的设计远离，实现可在网络中任意位置运行中央办公室 VNF 的通用可缩放服务器。通过基于 Intel Xeon 处理器 D-1500 产品系列的刀片，平台提供比过去紧凑 6U 平台公认更高的处理密度和更低功率尺寸。
[Basket ICON] 有关 Advantech Packetarium XLc 系列的信息，请参见 intel.com/SD-Advantech-Pac-6009。有关 Advantech MIC-8304C 的信息，请参见 intel.com/SD-Advantech-MIC-8304C。有关 Advantech MIC-8303C 的信息，请参见 intel.com/SD-Advantech-MIC-8303C。
[Telecom ICON] 有关灵活、可缩放、基于标准的通信的更多信息，请访问 intel.com/embedded-comm
Intel® 物联网解决方案联盟高级成员 Advantech (intel.com/MR-advantech) 是提供受信任创新产品、服务与解决方案的领导厂商。Advantech 提供综合系统集成、硬件、软件、以客户为中心的设计服务、嵌入式系统、自动化产品和全球物流支持。为电信和联网设备制造商（TEM 和 NEM）供货的 Advantech 提供全球通信基础设施赖以生存的使命关键型硬件。