El futuro de RAN está virtualizado y abierto

Las redes móviles ven un futuro en el que actualizar su infraestructura de red 5G es tan fácil como actualizar su dispositivo.

El sector global de los servicios y datos móviles está creciendo rápidamente a medida que la revolución digital continúa. Los smartphones se han convertido en una parte indispensable de nuestra vida cotidiana. Los utilizamos para tomar fotos, recibir noticias y actualizaciones en redes sociales, entretenernos, disfrutar y hacer seguimiento de servicios para compartir viajes, o quizás 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 vuelto utilizados para que nuestros smartphones ofrezcan experiencias de usuario nuevas e innovadoras sin actualizar el dispositivo en sí. Simplemente descargamos o actualizamos una aplicación.

¿Podría nuestra infraestructura de red definirse de manera similar por software? ¿Qué ocurre si las redes inalámbricas (las que conectan su dispositivo móvil a las aplicaciones y servicios que utiliza a diario) pudieran optimizarse de la misma manera con una simple actualización de software? ¿Increíble? No es así, e Intel está totalmente comprometido y liderando el ecosistema hacia el futuro.

Durante más de una década, Intel ha estado liderando la transformación de la red con sus socios y clientes para hacer realidad esta visión. Como proveedor líder de silicio de redes 4G y 5G, ha sido nuestra misión transformar y liberar estas redes para que se "virtualicen" y se ejecuten en software. Esto ofrece a los proveedores de servicios de comunicación (CoSPs) la programabilidad y la capacidad de actualización en sus redes para ofrecer nuevas capacidades y nuevos servicios, tal como lo hace a través de una simple actualización de software o una nueva descarga de aplicaciones en su smartphone o PC.

Y vemos que el trabajo de hoy por fin vale la pena.

Tomemos el cerebro de la red, llamada el núcleo: hace más de 10 años, apenas existía una red inalámbrica que pudiera ejecutar el núcleo como una porción de software en servidores programables de propósito general. Lo convencional era que era imposible definir el software de la red principal. Intel asumió ese desafío; diseñamos servidores y software que ayudaron a mover el núcleo de la red para que se virtualizara y se ejecutara como software en servidores de propósito general. En 2020, tales implementaciones de redes núcleo virtualizadas representaron aproximadamente la mitad de todas las implementaciones, ofreciendo una visión de red definida por software. Y estas implementaciones de núcleos virtualizados se prevén, según un informe de Dell'Oro, para alcanzar más del 90% de las implementaciones de redes principales para finales de este año1, con casi todos los servidores de red virtualizados conocidos que se ejecutan 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 o navegamos por Internet o utilizamos una aplicación. De manera similar a las redes core de hace una década, lo convencional es que será muy difícil definir el software RAN. hoy en día, la mayoría de las redes inalámbricas del mundo implementan el RAN como dispositivos de función fija que no se pueden cambiar una vez implementados. La ambición de Intel es impulsar la misma transformación en el RAN que llevamos a la red central hace una década. Desde las inversiones conjuntas de los clientes hasta la tecnología de vanguardia, Intel se ha comprometido a ayudar a los operadores y OEMs a comercializar RAN virtualizado como una alternativa nueva y de bajo costo a las redes de comunicaciones de alta velocidad.

Virtualizar el 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. Tiene que ofrecer la conectividad de alta velocidad y baja latencia que todos deseamos, pero sin fallar nunca, ya que literalmente dependemos de este en emergencias. También es la pieza más costosa de la red inalámbrica: más de la mitad del presupuesto para construir una red inalámbrica se invierte en el RAN. Diseñar y ofrecer el hardware y el software con la combinación adecuada de desempeño, confiabilidad y eficacia de costo necesarias para satisfacer los requisitos exigentes del RAN no es una tarea fácil, técnica o financieramente.

La respuesta: total flexibilidad, menos complejidad

Los costos de reemplazar el hardware obsoleto cuando llegan al mercado nuevos requisitos, nuevos casos de uso o nuevos estándares, pueden ser inviables. Los CoSPs, 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 justo eso: simplifica las actualizaciones, ayuda a los requisitos de reducción de componentes y reduce la complejidad del sistema y la placa, y los costos de lista de materiales, mientras 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 realizado en hardware de función fija personalizada. En otras palabras, no están definidos por software; actualizarlos normalmente significaba actualizaciones de hardware costosas y engorrosas. La razón es que existe la creencia de que la capa más baja de la arquitectura RAN (capa 1, o la parte que traduce las señales de radio de nuestros smartphones en bits y ofrece la conectividad 5G de alta velocidad que todos disfrutamos) es tan exigente en sus requisitos de desempeño que no se puede virtualizar ni definir en el software.

Ahí es donde entra arquitectura Intel. Creemos que virtualizar el RAN (hasta la capa 1 en la pila de software de RAN, donde se transmiten los datos digitales) es necesario para ofrecer los beneficios de la virtualización. Para manejar las necesidades exigentes de la RAN, incluida la capa 1, hemos construido una arquitectura basada en un chip de propósito general flexible y programable, integrado con aceleración para las tareas más exigentes, que permite a los CoSPs implementar una RAN totalmente virtualizada sin riesgos y aprovechar todos los beneficios de tener una red definida por software de extremo a extremo, tanto el núcleo como el RAN.

Es por eso que seguimos innovando: para hacer que las redes de comunicaciones funcionen más rápido y mejor, y para ofrecer servicios que ahora todos esperamos. Nuestros chips de red de propósito general están evolucionando constantemente, y los procesadores escalables Intel® Xeon® de 4ª generación más recientes con Intel® vRAN Boost están listos para lanzarse en la feria de conectividad más grande en redes móviles: MWC Barcelona 2023, junto con algunos de nuestros clientes más grandes.

Los chips de propósito general son la base de la virtualización

La virtualización completa del RAN, hasta la capa 1, ofrece enormes beneficios técnicos y comerciales, como la agilidad, la flexibilidad y la escalabilidad. Admite innovaciones nuevas, 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 es posible que algunos de estos beneficios sean difíciles de detectar 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 administración de funciones de red. Los fallos en el funcionamiento de la red y las actualizaciones del sistema se pueden manejar al mover la carga de trabajo de red a un servidor diferente, sin enviar técnicos al campo. Con nuestros chips de propósito general, los operadores pueden apagar fácilmente los núcleos para ahorrar energía en tiempos de baja carga o sin carga.

Por otro lado, tener silicio personalizado, también conocido como tarjeta aceleradora de capa 1, significa que reconfigurar las redes existentes para admitir nuevas tecnologías y servicios RAN es costoso. Requiere nuevo hardware y costos asociados, y, en última instancia, se verá afectado por una escasez de talentos capaces 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 manualmente) en idiomas de software propietarios. Estas tarjetas de acelerador de capa 1 también dependen de herramientas propietarias para la compilación, la depuración y la creación de aplicaciones.

En pocas palabras, tener silicio personalizado en el 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 uso general, el software está escrito en lenguajes de programación abiertos estándar que aprovechan las herramientas de compilación, depuración y compilación genéricas. ¿El beneficio? El software escrito para la generación de un chip es reutilizable en generaciones futuras y se porta 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: Escriba una vez, impleméntelo en todas partes. Los líderes de la industria que ofrecen conectividad de datos al mundo coinciden en que los chips de propósito general satisfacen sus desafíos y exigencias.

Un nuevo enfoque con respecto a 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 gustan las opciones?

Los Intel Xeon de 4ta Generación con chips Intel vRAN Boost hacen exactamente lo que dice el nombre: Aumentan las redes ofreciendo una infraestructura programable y eliminando la necesidad de tarjetas de aceleración de capa 1 personalizadas. Este nuevo chip integra la aceleración de vRAN directamente en el Intel Xeon sistema en chip. Está diseñado originalmente para potenciar las RAN virtualizadas listas para la nube y ofrecerá hasta el doble de capacidad dentro del mismo entornode potencia 2 y un ahorro de energía adicional del 20% debido a la aceleración integrada3 para abordar las necesidades críticas de desempeño, ampliación y eficiencia energética de los operadores.

Hemos optado por un enfoque de aceleración integrado porque combina los beneficios de la aceleración en línea con la flexibilidad y programabilidad de x86, y eso es de preferencia para cualquier solución que integre toda una Capa 1 en un acelerador de hardware inflexible. Y se espera que nuestros procesadores escalables Xeon de 4ª Generación con Intel vRAN Boost coincidan o mejor con el desempeño por watt de las mejores tarjetas de aceleración personalizadas de capa 1 cuando ingresen al mercado4.

vRAN es el futuro

Los años de investigación y desarrollo, la colaboración del ecosistema, las implementaciones comerciales, las lecciones de éxito y los comentarios de los clientes nos dicen una cosa: las redes necesitan pasar a software. Para hacerlo, la industria inalámbrica necesita una solución para virtualizar la Capa 1.

Y, a medida 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 satisfacer 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 tiene una solución lista para implementar con una ruta a futuro, y es la primera en el mercado, cosa que infunde confianza en los operadores. Pueden adoptar la virtualización sabiendo que Intel no solo ofrece la solución de hoy, sino que esta seguirá evolucionando, a medida que la gente llega a encontrar aún más formas de utilizar sus "teléfonos". Es por eso que más del 90% de las redes comerciales de vRAN actuales en todo el mundo funcionan con arquitectura Intel.

Más contexto: Para obtener más información sobre el tema, lea "Beneficios de virtualizar la capa 1 en una pila RAN", un documento técnico de Intel.

Sachin Katti es el vicepresitende y gerente general de Network and Edge Group en Intel Corporation.

1 Informe Dell'Oro publicado en enero de 2023, "Mobile Core Network & Multi-Access Edge Computing Quarterly Report" + Análisis interno de Intel
2 Estimación realizada al 30 de agosto de 2022 sobre la base de las mejoras en la arquitectura de procesador escalable de 4ta Generación Intel® Xeon® en comparación con el procesador escalable de 3ª generación Intel® Xeon® con una cantidad de núcleos similar, potencia de zócalo y frecuencia en un escenario de prueba mediante el software FlexRAN™. Los resultados pueden variar. El desempeño varía según el uso, la configuración y otros factores. Más información disponible en www.Intel.com/PerformanceIndex
3 Estimación realizada al 30 de mayo de 2022 basado en el análisis de potencia de diseño de escenario (SDP) en el procesador escalable Intel® Xeon® de 4ª generación en preproducción con Intel® vRAN Boost (aceleración vRAN integrada) y en la preproducción de 4.ª generación Intel® Xeon® Scalable procesador con el mismo número de núcleos y frecuencia con una tarjeta aceleradora vRAN externa. El desempeño y la potencia varían según el uso, la configuración y otros factores. Más información disponible en www.Intel.com/PerformanceIndex
4 Las proyecciones de desempeño/potencia se basan en las estimaciones y simulaciones de Intel al mes de octubre del 2022.