趨勢

在當前疫情流行下，5G技術以極快的速度從電信運營商的小型POC試用推向了大規模部署，特別是在人口密集的城市和地區。所謂的“新常態”生活方式，是指人們花大量時間在家里工作、在線會議、上學、購物、游戲、約會、網絡視頻、網上沖浪等，這些活動導致IT網絡高速公路上的數據流量激增。然而，數字高速公路遠不是完美的，每天都在瓶頸處發生交通堵塞。訪問控制、安全問題和追捕交通違規者，是IT專業人員日常工作中的真實任務。

現在，5G將IT基礎架構引入了一個新的維度 。DSS（動態頻譜共享）是數字化技術的一項關鍵創新，為從4G LTE到5G NR網絡的平穩遷移鋪平了道路。非獨立（NSA）5G NR模式允許5G在與4G LTE相同的頻率范圍內運行，在加速5G應用的同時在成熟的現有LTE網絡基礎設施下運行。

5G系統的另一個重要組成部分是mmWave（FR2），它允許更大的帶寬（30到300 GHz），使增強移動寬帶成為可能，同時它的性能優勢為IT行業創造了新的機會。

幾十年來，傳統RAN運營商一直占據主導地位，當ORAN（開放無線接入網）成為主要關注點之一，其開放標準將多供應商業務模式引入市場。ORAN為托管服務提供商創建了入口點，讓他們有機會與不同的解決方案供應商合作，提供滿足客戶需求的設備和軟件功能，而不像單一運行的供應商，他們只能使用專用設備和指定軟件。

挑戰

開放式體系結構在分布式IT網絡中的發展，類似于上面提到的ORAN，有其自身的挑戰需要面對。雖然運營商在NFV（網絡功能虛擬化）框架下選擇了5G網絡切片，但他們面臨著跨切片租戶的資源共享等問題。理想情況下，動態資源共享可以實現，而不是靜態分區共享，因為它可以最有效地利用資源。但是，它需要良好的無線電調度機制來為每個切片分配資源。此外，切片之間的隔離可能很復雜，可以通過數據層隔離或控制層隔離來實現，后者通常設置為切片之間的控制。對于需要最高級別的片隔離的特定服務集的任務關鍵任務，切片隔離機制非常關鍵，否則可能會出現安全問題。

上述案例說明了服務提供商處理最新應用程序場景的復雜性。隨著新技術的采用，我們需要不斷克服新問題和棘手問題。

解決方案

為了應對以上挑戰，新漢開發了NSA 7150，這是一款2U高性能機架式平臺，采用雙第三代Intel®Xeon®可擴展處理器。NSA 7150可以在多種設置下部署，因此為CommSPs提供了更多可能。與使用了同系列上一代處理器的NSA 7146相比，NSA 7150的性能顯著提高。這兩款設備均內置加速功能、Intel®  QAT（英特爾快速輔助技術）以實現高效資源分配，增強安全性，并針對多種工作負載類型進行了優化。

第三代Intel®Xeon®可擴展處理器最多支持40核，這有利于其整體性能。與前一代相比，顯著提高了內存能力。NSA 7150利用這一優勢實現1.2Tb的最大連接，同時還支持Intel® Optane™ 持久性內存用于更大的容量和數據持久性。 

在網絡方面，NSA 7150提供了強大的擴展能力。它有8個擴展插槽，可以承載各種LAN模塊或擴展卡。新漢提供多種LAN模塊，其外形、端口類型和速度從1GbE到200GbE不等。可安裝無線適配器NSK 6301以實現無線連接，提供4G LTE、5G和Wi-Fi 5/6，同時，為機架式網絡設備提供了輔助無線WAN路由的靈活性。

為了提供更多的安心，NSA 7150可以與以太網bypass LAN模塊結合，以確保5G核心網絡的更高級別的安全性或高可用性的備份措施。如果發生HPC服務器崩潰或發現網絡攻擊事件，100G bypass LAN模塊可阻止不需要的流量進入內部網，以保護敏感數據，并維護網絡功能將不需要的流量轉發給其他HPC服務器。固件故障切換機制通過實現雙BIOS得到保證。

在管理方面，可以安裝可選的RunBMC模塊以啟用帶外管理（OOB）。此外，KVM功能支持遠程系統控制臺查看，通過瀏覽器即可以輕松訪問系統組件的運行狀況，允許管理員無需進入服務器機房即可在系統發生故障時立即作出反應。

為了比較兩代的吞吐量性能，我們將NSA 7150與其前身NSA 7146進行了一次基準測試。這兩種設備都安裝了相同的10GbE LAN模塊NX 140F；數據從IXIA®流量生成器通過10GbE LAN模塊流向NSA 7150/NSA 7146，再流向測試應用程序，然后返回。此外，為了將設備置于最大負載下，選擇了全網格拓撲進行吞吐量測試。4端口LAN模塊的全網狀拓撲示例如圖1所示。

圖 1. Example of full mesh topology for Ethernet throughput test.

這兩種設備都使用不同大小的數據包（從64到1518 字節）進行了測試，在大多數情況下，NSA 7150的數據包轉發率明顯優于NSA 7146。結果如圖2所示。

圖2. Test results comparing throughput for NSA 7150 (blue) and NSA 7146 (orange).

為了將NSA 7150的吞吐量性能放在更多的場景中，通過DPDK（數據平面開發套件）測試，使用兩個100GbE LAN模塊（NC 120FIS4-OS）進行雙向通信。DPDK可將數據包處理性能提高十倍，用于提高數據包處理性能和吞吐量，為數據層應用程序留出更多時間。

Figure 3. Throughput test setup for NSA 7150 with and without DPDK enabled.

測試結果表明，與Direct IRQ（無DPDK）相比，使用DPDK的NSA 7150在測試中的性能明顯更好，如圖4所示。

圖 4. Test results comparing throughput for NSA 7150 without DPDK (orange) and with DPDK (blue) enabled.

測試驗證了新一代設備有更好網絡吞吐量性能。與上一代NSA 7146相比，在64-256字節數據包流量的吞吐量測試里，NSA 7150的數據包轉發率比NSA 7146高出約一倍。最后，DPDK的吞吐量性能進一步提高，顯示啟用DPDK的NSA 7150在128字節大小的數據傳輸中可達到100%的數據吞吐量。

結論

除了各種規格的5G應用程序，網絡基礎設施的要求也各有不同。在當今高度依賴技術的大環境中，可擴展網絡設備應用于越來越多的IT場景，其需求量將繼續顯著增加。這就是新漢高性能、靈活性2U機架式平臺NSA 7150的用武之地。它是一種能夠滿足廣泛需求的設備，非常適用于在新的或現有網絡基礎設施中部署。同時NSA 7150配備的Intel®新技術，也為用戶提供了卓越的性能。