運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）首先考慮業(yè)務(wù)發(fā)展和云化的需求。電信業(yè)務(wù)種類豐富，包括核心網(wǎng)、無線接入網(wǎng)、承載網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、業(yè)務(wù)平臺(tái)等多個(gè)領(lǐng)域的電信網(wǎng)元都可以采用云化方式部署，各業(yè)務(wù)在部署位置和資源需求等方面往往存在較大差異，因此業(yè)務(wù)云化的趨勢(shì)也是多樣化的。

考慮到電信業(yè)務(wù)云化的效益、難度、可靠性要求，以及云化后的穩(wěn)定性，目前各大運(yùn)營商均優(yōu)先從業(yè)務(wù)需求迫切、云化難度較小、易于集中化和規(guī)模化部署、資源需求較為一致和易于資源共享的業(yè)務(wù)入手推進(jìn)業(yè)務(wù)云化。這類業(yè)務(wù)主要集中在核心網(wǎng)控制面，如IMS、EPC控制面、PCC、短信、智能網(wǎng)、能力開放等領(lǐng)域，此類業(yè)務(wù)對(duì)云資源池的要求較為一致，適合集中化部署在大規(guī)模的電信云中，通過云化實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的靈活部署和資源最大程度的共享。

但伴隨著5G技術(shù)的快速發(fā)展和邊緣業(yè)務(wù)的興起，越來越多的業(yè)務(wù)產(chǎn)生了部署在邊緣的需求，在智能制造、智慧城市、車聯(lián)網(wǎng)、云游戲、AR/VR等各個(gè)垂直領(lǐng)域，時(shí)延與帶寬成為這些邊緣業(yè)務(wù)的核心關(guān)注點(diǎn)。以SAE-GW/UPF為例，邊緣業(yè)務(wù)對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)元的要求為在承載百萬級(jí)用戶量的前提下，其端到端轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延要求不超過10ms，帶寬要求在50G以上，核心網(wǎng)UPF帶寬甚至要達(dá)到300G。同時(shí)，邊緣云節(jié)點(diǎn)在空間和供電、承重等方面存在著很強(qiáng)物理約束，這個(gè)特點(diǎn)使得原本核心云端的無限資源模式、大規(guī)模部署成本效應(yīng)淡化，因此在邊緣云具體部署實(shí)現(xiàn)時(shí)，必須需要考慮在有限空間、供電資源、承重能力這些前提下，如何滿足業(yè)務(wù)的性能需求。

為滿足5G uRLLC、eMBB以及網(wǎng)絡(luò)切片場(chǎng)景下邊緣多樣化業(yè)務(wù)的部署需求，在邊緣節(jié)點(diǎn)有限的資源環(huán)境下實(shí)現(xiàn)低時(shí)延、高可靠、大流量的網(wǎng)絡(luò)功能，硬件加速技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

圖1.轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)元硬件加速架構(gòu)

2019年6月26日，世界移動(dòng)通信大會(huì)MWC上海展上，中國移動(dòng)研究院向業(yè)界演示了全球首個(gè)面向5G的邊緣開放硬件加速平臺(tái)，并發(fā)布了《中國移動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)元硬件加速白皮書》。

中國移動(dòng)研究院創(chuàng)新性的提出了邊緣場(chǎng)景硬件加速開放平臺(tái)的概念、架構(gòu)與設(shè)計(jì)。該加速平臺(tái)以UPF為切入點(diǎn)，考慮到邊緣場(chǎng)景下機(jī)房在資源、空間、供電等方面的問題，一方面通過智能網(wǎng)卡對(duì)UPF媒體轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行硬件加速，將大部分流量從CPU卸載到智能網(wǎng)卡上，獲得更高的轉(zhuǎn)發(fā)性能，降低CPU占用率，較純虛擬化UPF在同樣吞吐量下占用更少的資源；另一方面通過定義UPF上次軟件與加速硬件之間的邏輯接口，保證UPF網(wǎng)元可以調(diào)用異廠商加速卡的加速能力，實(shí)現(xiàn)軟硬解耦和加速資源的池化。中國移動(dòng)研究院聯(lián)合中興，聯(lián)想，是德科技（IXIA）首次演示了該解決方案，在該方案中中興的虛擬化UPF可以調(diào)用聯(lián)想的加速卡，保證了加速硬件的通用性，突破了當(dāng)前虛擬化轉(zhuǎn)發(fā)的性能和時(shí)延瓶頸，實(shí)現(xiàn)虛擬化轉(zhuǎn)發(fā)面的超高吞吐量、超低時(shí)延。

圖1 中國移動(dòng)邊緣開放硬件加速平臺(tái)

圖2 中國移動(dòng)邊緣開放硬件加速平臺(tái)演示方案

《中國移動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)元硬件加速白皮書》以邊緣計(jì)算發(fā)展理念為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型需求和業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)為指引，向業(yè)界系統(tǒng)闡釋中國移動(dòng)硬件加速、尤其是轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)元硬件加速的架構(gòu)和技術(shù)方案建議。針對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)元硬件加速的研究，是中國移動(dòng)邊緣云虛擬化SAE-GW/UPF下沉的必要條件，是能否滿足邊緣應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)需求的關(guān)鍵技術(shù)。該白皮書的核心訴求是聯(lián)合產(chǎn)業(yè)共同推進(jìn)虛擬化UPF網(wǎng)元通用加速硬件的成熟，并呼吁業(yè)界一起對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)元硬件加速技術(shù)展開更深入的研究，早日推動(dòng)技術(shù)方案的成熟與落地，加速5G URLLC和eMBB的商用進(jìn)程。

中國移動(dòng)倡議業(yè)界聯(lián)合對(duì)硬件加速技術(shù)，尤其是對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)元的硬件加速技術(shù)的方案、架構(gòu)、演進(jìn)路線等進(jìn)行深入的研究和實(shí)踐，共同推進(jìn)硬件加速技術(shù)的成熟，更好的支持邊緣場(chǎng)景的業(yè)務(wù)發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型。