Function and design consideration of acceleration card based on FPGA for 5G’s network
迎九/《电子产品世界》修正
摘要：FPGA可编程加快卡用于“接入和边际网络”与“中心网络”之间的数据处理。在行将到来的5G年代，不仅可处理海量数据使命，并且本钱添加很少。英特尔公司的FPGA可编程加快卡N3000便是这样一款产品，本文介绍了其功用定位及规划考量。
关键词：5G；FPGA；可编程；加快卡
FPGA可编程加快卡（PAC）的一个重要运用场合是减轻CPU的担负，把一些本来要在CPU上运转的作业量搬运到FPGA的加快卡上，可用于从边际/智能设备到云的产品中（如图1）。
1 服务5G的N3000加快卡
5G行将上台，在“接入和边际网络”与“中心网络”之间面对海量数据使命，一起服务供给商又期望从4G过渡到5G时不添加更多的本钱（图2），此刻，FPGA可编程加快卡再次显威力——英特尔推出了英特尔可编程加快卡N3000（即：英特尔），选用了英特尔® Arria® 10 FPGA，专为服务供给商而规划。在我国的方针客户是一级和二级的电信服务商，还有许多设备制造商。
该加快卡能够把一些本来要在CPU上运转的作业量搬运到FPGA加快卡上。这既针对中心网络，也针对无线接入网。优势首先是这款产品是专门为5G定制的。它能够支撑高吞吐量、低推迟和高带宽的运用。与此一起，由于5G的网络技能还在不断地开展过程中，所以它供给的是一个可定制的渠道。
由于该渠道是支撑端到端的职业规范和一个开源的东西，所以可运用户很快地将产品推向市场。一方面能够满意5G的要求；另一方面也能够满意网络功用虚拟化（NFV）的要求。
众所周知，从2017年下半年开端，英特尔宣告了多个FPGA的渠道和解决方案，既有针对边际网络的，一起也有针对数据中心的。此次宣告的这款产品处在“接入和边际网络”与“中心网络”之间。至此，英特尔已把整个产品系列完结，这样，既可结合英特尔的硬件的才能，一起又结合了软件的才能和CPU的才能，能够使更多的作业负荷经过从CPU上卸下来放到FPGA上面，从而使整个网络能够处理更多的作业量。
别的，在MWC期间，软件协作伙伴还展现了选用该加快卡开发的一款面向 5G中心网络 (CN)/演进分组中心的新式解决方案——首先完成真实的200 Gbps/服务器。据悉，这是英特尔第一款针对网络用处的FPGA可编程加快卡。
2 抢手问答
英特尔可编程解决方案事业部（PSG）产品市场总监Sabrina Gomez女士接受了《电子产品世界》等媒体采访。
的规划难点此次提出的接入中心网络的加快卡，比较英特尔的云端加快卡，在功用和要求上有哪些明显的不同？实际上，这仍是取决于作业负载。针对云或数据中心的一般是客户集体比较广泛，首要分红以下几个细分的范畴：关于基因测序和对金融的运用，还有对安全的运用。
针对网络的解决方案或许要满意的需求相对是比较确认的，不像数据中心这么广泛，不过难点是5G的技能还在演化过程中，所以需求高度的定制化和充沛的灵活性。
协作伙伴的可定制性首要是定制哪些？实际上，举个比如，在英特尔和Affirmed Networks的协作中，后者是把英特尔参阅的编码和自己的软件整合起来，而构成FPGA的加快。它能够供给比较大的灵活性，便是它能够修正编码，也能够加上它自己需求分流的作业的负荷，或许它也能够把一些作业负荷整合起来，由于英特尔有足够多的逻辑能够供它运用。别的，跟着5G技能的规范还在改动，客户无需在其服务器上装置一个新的设备，只需求在FPGA上进行替换就能够了。
开发这个加快卡花了多长时刻？从时刻上来看，硬件或许是比较简单的，这个时刻比较快。可是做FPGA参阅代码的时刻相对较长。还有一个时刻比较长的是对质量的操控和验证，这首要是为了协作生态系统中的协作伙伴。还有一块时刻比较长的是做整合的部分，包含它的职业规范的软件，像DPDK、OPAE，或许是像数据平面开发套件或许敞开的可编程加快引擎，还有编列支撑等。
2.1 加快卡的特色把CPU的作业分流了，分流的是什么作业？
实际上，能够搬运或分流的作业负载在vRAN的运用里，包含4G的Turbo，即它的过错的纠正，还有5G的LDPC，此外还有前传，包含加快。然后便是针对中心或许是NFV的运用，包含NFVI、VNF，还有针对安全的防火墙等等的，以及包含5G下一代的中心网络等。
关于协作伙伴，根据可编程加快卡的生态建设和协作伙伴方面的详细情况如何？这个问题包含N3000及之前的可编程加快卡。实际上，关于英特尔和互联网协议的开发商的协作，在数据中心层面约有20多个协作伙伴，满意的是规模较广的客户群的需求，包含数据剖析、基因测序、金融和安全方面等。别的，针对网络部分，这次是初次和Affirmed Networks软件供货商协作。未来跟着N3000的推出，英特尔还会发表更多的协作伙伴的联系。针对边际，有硬件的服务器的协作伙伴。别的，针对这个渠道，是和英特尔的OpenVINO的结构来协作的，它是一个职业规范的结构。下面大概有十多个协作伙伴。
现 在 N 3 0 0 0 这 个 领 域 ， 业 界 是 否 都 认 同的方法？英特尔当然期望这种的形式能够被职业广泛运用。当然，市面上或许还会有其他的解决方案。从FPGA可编程加快卡来看，最明显的优势是能够一起分流多重的作业负荷。与此一起，它在不改动硬件的情况下能够改动作业负荷。即：这款产品和其他解决方案最大的差异是硬件加快器。由于其他的解决方案，它的处理或许作业负荷仍是要在CPU上完成的。而本加快卡经过添加了100万个逻辑单元，能够智能地分流，把许多本来需求在CPU上处理的作业负荷搬运到FPGA上。这样使得CPU能够取得更多的带宽来完成其他的功用。
比较其他FPGA公司的加快卡的优势是什么？实际上，最大的一个差异便是英特尔有比较完好的产品线。从边际一直到云都有。其他的友商仅仅针对数据中心有加快卡。别的一个优势是英特尔是有比较完好的硬件+渠道+职业规范的软件的完好解决方案，这样能够运用户的产品能快速推向市场。
那么，与数据中心的加快卡比较，N3000的规划难点是什么？实际上，N3000最大的优点是能够使得生态系统中的协作伙伴（注：包含服务器的制造商等）无需了解FPGA到底是怎么回事，由于它本身是一个可编程的产品，并且它供给的是一个渠道——里边既有软件，又有硬件，因而客户拿来就能够用。
本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第4期第24页，欢迎您写论文时引证，并注明出处
