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 sacar fotos, recibir noticias y actualizaciones sociales, entretenernos, disfrutar y hacer seguimiento de servicios para compartir viajes, o quizás jugar a un juego, y por supuesto, hacer una llamada telefónica. Además, la magia del software y las "tiendas de aplicaciones" hace que nos hayamos acostumbrado a que nuestros smartphones ofrezcan nuevas e innovadoras experiencias de uso sin necesidad de actualizar el propio dispositivo. 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 actualizarse de la misma manera con una simple actualización de software? ¿Increíble? No es así, e Intel está totalmente comprometida a lideranr el ecosistema hacia el futuro.
Durante más de una década, Intel ha estado liderando la transformación de la red con sus socios del ecosistema 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 estamos viendo los frutos de este trabajo.
Tomemos el cerebro de la red, llamado el núcleo: hace más de 10 años, apenas existía ninguna red inalámbrica que pudiera ejecutar el núcleo como una porción de software en servidores programables de propósito general. La opinión generalizada era que era imposible definir por software la red central. 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 principales virtualizadas representaron aproximadamente la mitad de todas las implementaciones, ofreciendo una visión de red definida por software. Y estas implementaciones de núcleos virtualizados se prevé, según un informe de Dell'Oro, que alcancen 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. Al igual que ocurría con las redes centrales hace una década, la opinión generalizada es que será muy difícil conseguir que la RAN esté definida por software; en la actualidad, la mayoría de las redes inalámbricas del mundo implementan la RAN como dispositivos de función fija que no pueden modificarse una vez desplegados. 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 coste a las redes de comunicaciones de alta velocidad.
Virtualizar RAN es desalentador. Es una pieza muy exigente de la infraestructura de red y la piedra angular para garantizar que nunca se caiga su llamada más importante. Tiene que ofrecer la conectividad de alta velocidad y baja latencia que todos deseamos, pero sin fallar nunca, ya que dependemos literalmente 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 invierte en el RAN. Diseñar y ofrecer el hardware y el software con la combinación adecuada de desempeño, confiabilidad y eficacia de coste necesarias para satisfacer los requisitos exigentes del RAN no es una tarea fácil, técnica o financiera.
La respuesta: total flexibilidad, menos complejidad
Los costes de reemplazar el hardware desactualizado cuando llega 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 coste total de propiedad, ahorrando energía y creando plataformas para la innovación continua.
La modernización de la red hacia una infraestructura definida por software hace precisamente eso: Simplifica las actualizaciones, ayuda a reducir los requisitos de reducción de componentes y reduce la complejidad del sistema y de la placa y los costes 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 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 -la capa 1, o la parte que traduce las señales de radio de nuestros smartphones en bits y ofrece la conectividad 5G de alta velocidad de la que todos disfrutamos- es tan exigente en sus requisitos de rendimiento que no puede virtualizarse y definirse en 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 relevantes.
Los chips de propósito general son la espina dorsal 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. ¿La ventaja? 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: Escribe una vez, impleméntalo 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
Un verdadero desaglose entre hardware y software permite a los operadores comprar los mejores componentes de hardware y software de su clase de diferentes proveedores, lo que favorece la elección de proveedores a un nivel muy detallado. ¿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 lleguen 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 al 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 desde la infraestructura construida con hardware de función fija hasta plataformas totalmente virtualizadas que se ejecutan en hardware comercial fuera de plazo basado en nuestros procesadores de propósito general.
La de Intel es una solución lista para la implementación con una guía futura que es primera en el mercado y esto infunde confianza en los operadores. Pueden adoptar la virtualización sabiendo que Intel no sólo proporciona la solución hoy, sino que seguirá evolucionando la solución, a medida que la gente idee 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 Intel5.
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 chief technology officer and chief strategy officer of the Network and Edge Group at 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 4ª Generación Intel® Xeon® en comparación con el procesador escalable de 3ª generación Intel® Xeon® con una cantidad de núcleos similar, potencia de socket y frecuencia en un escenario de prueba mediante el software FlexRAN™. Los resultados pueden variar. El rendimiento varía según el uso, la configuración y otros factores. Obtenga más información en www.Intel.com/PerformanceIndex
3 Estimación realizada al 30 de mayo de 2022 sobre la base de un análisis de potencia de diseño de escenarios (SDP) sobre el procesador escalable de 4ª generación de preproducción Intel® Xeon® con Intel® vRAN Boost (aceleración de vRAN integrada) y el procesador escalable de preproducción de 4ta Generación Intel® Xeon® con la misma cantidad de núcleos y frecuencia con una tarjeta de aceleración de vRAN externa. El desempeño y la potencia varían según el uso, la configuración y otros factores. Obtenga más información 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.
5 Informe Dell'Oro publicado en enero de 2023, "Informe de pronóstico de cinco años de Mobile RAN 2023-2027 Vol 22 no.1" + análisis interno de Intel