从无线电到核心网，AMD赋能5G全链路高性能计算

AMD是一家高性能计算公司，但在其收购赛灵思之后，还有了另一个身份——5G和通信基础设施领域的端到端全链路的“计算方案提供商”。在当前5G快速普及和发展的阶段，来自原赛灵思的灵活可配置FPGA加上AMD的高性能计算芯片，赋能5G在高带宽和垂直领域两个应用方向上快速落地。近日AMD召开了以“加速5G网络”为主题的媒体发布会，AMD 数据中心与通信事业部高级总监 Gilles Garcia介绍了其5G全链的产品和相关应用动态。

应对5G RAN端到端全链挑战

整个5G的RAN可以分为蜂窝基站、边缘云和核心网络三大部分，更高的数据吞吐量、更复杂的算法、波束和跟踪等新技术给整个网络带来了更大的挑战。

在蜂窝基站这一端，也就是RU这一端：由于5G 3GPP引入了非常多复杂的元素，所以应用商可以采用不同的无线电配置可以做更多工作，比如说一些小蜂窝、4T4R、8T8R，大规模MIMO，二或三个频带的无线电等。这种灵活的多样化的配置方式，给高能效的无线电计算带来了挑战。

在边缘云这一端：高容量、多样化的前传数据从无线电单元进入分布式单元（DU），经过DU处理进入集中式单元（CU），给DU和CU单元带来了更高的计算复杂性，带宽和通量的提升也对计算能力的要求有所提高，需要针对不同用户赋予不同的权重，实现不同的计算能力的匹配。此外，在CU中还面临着更多的安全性挑战，需要实现更多高性能的安全和汇总。Gilles Garcia表示，“大规模MIMO的无线电在蜂窝塔上，就会有300GB的数据会进入到分布式单元，所以在处理数据方面的计算要求是非常高的。集中式单元要汇总很多的无线电和终端的用户，就会给计算要求带来很多的压力，必须要对CU的安全功能进行大量的计算处理。”

在5G核心网络方面，当前普遍都采用的虚拟RAN，因此会需要容器化和编排方面的功能。虚拟RAN同时还要支持多个供应商，因此需要很高的集成度和互操作性。“因为现在有很多内容都已经软件化，所以就会有很高的计算要求。”Gilles Garcia分享到，“基于这么多的加速需求，就需要把这些功能从CPU上卸载下来，然后进行专门的加速，降低它的时延和功耗，并且减少需要使用的核心数量。”

从上述的5G全链条的梳理来看，从基站到DU、CU，再到最终的核心网，5G网络的创新对于每个环节都提出了新的计算和加速挑战，灵活、高性能、高能效的加速和计算芯片成为了发挥5G效能的关键。

在无线电单元方面，AMD能够提供非常丰富的技术平台，包括单一的无线电单元“RFSoC DFE”、适合做大规模MIMO的“Versal 7nm系列”和“Zynq MPSoC”。在DU、CU和核心网部分，AMD通过EPYC处理器与赛灵思的加速板一起，满足不同的加速和计算需求。

面向无线电的全新16nm SoC：性能翻倍，功耗减半

AMD从2018年开始推出RFSoC第一代和第三代，2020年AMD推出了RFSoC DFE，实现了以ASIC为基础的一个80%的优化，最高能够达到400兆赫的瞬时带宽，有非常高的集成度和非常低的功耗。

高集成度方面，Zynq RFSoC DFE在单一器件内集成了全部的射频功能，内部包含DAC、ADC和一块很大的可编程逻辑，让客户实现灵活且紧凑的无线电设计。此外Zynq RFSoC还支持8T8R，且对DFE进行了优化。

功耗方面，因为高集成度也带来了提升。更高的集成度让功耗的消散降低了很多，同时还能提高性能。

性能方面，AMD的技术可以达到400MHz的一个瞬时带宽，运营商需要进行频段方面的汇总，实现最终用户和网络的性能的提升。

据悉，新一代的16nm RFSoC DFE相比第一代和第三代，在数字前传部分都进行了优化，比如DUC、DDC、DPD等都进行了优化，从而使其性能达到原来的两倍，而功耗只有原来的一半。下一代的7nm产品也在规划中，并且将会集成一个AI引擎进去。主要是实现对64T64R大规模MIMO的波束成型的支持。

据Gilles Garcia介绍，通过一个RFSoC器件，就可以实现一个满足8T8R 200兆赫的方案。这是一个前传和RAN的接口，可以实现Low PHY进行DFE的处理。该参考设计正在开发过程中，预计将在2023年1月问世。主要是FHI和ORAN的部分尚未就绪，还处于开发的阶段。

助力全球不同5G市场生根发展

韩国是中国最早开始部署5G的国家；中国后来居上，在2018年开始处于领先地位；北美和中东欧非地区从2020年开始进行5G部署，目前仍在基础网络铺设中；当前东南亚像印度和越南等国家开始将5G列入国家发展重点，进行大规模投资和基建布局。不同的国家地区的5G部署，有着不同的需求。像中国等市场更关注提高带宽带来的传输速率提升，而印度则是关注5G在垂直应用方向上的赋能。这就给5G提出了非常不同的要求，它要求这些器件能够实现非常低的带宽，非常低的功耗。同时，这些网络的时延要非常的低，又要非常的稳定，并且能够无处不在。但不论是大带宽的需求，还是低功耗的需求，AMD和赛灵思技术，包括无线电和其它的器件，都能够帮助客户的方案实现更高效设计。

目前AMD已经宣布了诸多重磅合作，展示了诸多参考设计和未来预研方向：

· AMD携手越南最大运营商Viettel，预计将在下个季度，将赛灵思 MPSoC 部署到900 个 5G 无线电中。赛灵思 Zynq UltraScale+ MPSoC 被 Viettel 选中，用于其首代 64T64R 大规模 MIMO无线电方案。

· 印度移动大会上，AMD展示了与印度两个合作伙伴的合作案例，以及三个无线电到核心网的端到端展示。

· 世界移动通信大会（MWC）上，AMD重点介绍了采用AMD服务器和赛灵思加速技术的开源软件堆栈。此外还包括云网络功能、加速卡方案和网络切片等专网数字服务。

结语

“每当新一代无线技术出现，需要进行新的部署时，系统的供应商都需要去弄清楚，如何在下一代的技术部署当中提高效率。”Gilles分享到，“AMD正在布局整个5G无线电的全链路市场，从无线电到DU到CU到5G的核心网络，都可以满足客户的需求。”

此外，AMD已经和领先实验室展开了合作，进行新的算法方面的计算探索，为6G在2027年到2030年的部署做好准备。