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5G下的ARM与边缘计算浪潮

时间:2019-08-26 作者:Challey 阅读:
科技界2019年最热的一个话题应该算是5G和AI,5G将在未来10-20年内成为互联网的基础设施,也是下一代互联网的基石。今年ARM公司的主题是把人工智能的体验带到5G。在5G基础设施中,影响最大的是边缘计算。

科技界2019年最热的一个话题应该算是5G和AI,5G将在未来10-20年内成为互联网的基础设施,也是下一代互联网的基石。

今年ARM公司的主题是把人工智能的体验带到5G。ARM服务器生态总监邵巍女士在ARM公司一直负责基础设施部分的市场,她强调在5G基础设施中,影响最大的是边缘计算。

5G-ARM-01.jpg

这张图是ARM公司在5G时代对于整个产业和基础设施所提供的一张完整的场景。可以从几种方式来解释:

第一,从服务器到Sensor端到端的解决方案;

第二,4G主要是人机互联,5G最重要是提供物与物之间的万物互联。

一、5G时代的挑战

4G改变生活,5G将改变整个社会。5G为我们整个基础设施提供了一个全新的重新组合的方法,当5G需要十倍百倍的运算量、吞吐率,那包括功能的划分和计算的划分需要重新组合。以前只是隐隐约约提供的边缘计算成为了一个新型的主题。

IMG_20190822_150952.jpg

我们看上面的数字,真正5G从技术侧面的解释来说有三个要点:

一是超大的容量;

二是近乎零的延迟和可靠性;

三是超大的连接性。

ARM公司对于5G市场的拆分之中分为三个部分:

第一:5G连接人;

第二:物的连接;

第三,5G连接基础设施。

5G基础设施最大的挑战是什么呢?根据上面所说的主要有三个技术要点,超大容量的连接是由5G连接基础设施解决的,近乎超大容量是由基础设施与物连接的。从2019年“186”每个月的流量,每年几乎20%多数字的增长,在两年之内基本上达到了50%的增长量。应对此增长量来讲,我们应该怎么办呢?

我们再仔细看流量本身,你会发现并不是每个流量都需要传回到云数据中心区解决,我们有能力在网络边缘、云边缘去解决,在新流量增长速度最快的CDN的业务,以及由网络运营商所能管理的IP业务的服务,占了主流,它是集中的供应商。这是边缘计算在5G时代变得万分重要的一个基本原因。

二、5G时代四大流量应用

5G时代,大家说5G都是新应用,都在寻找推动5G发展的新应用。其实在目前这个阶段已经能够感受到新应用的出现,像冰山的一角一样,从去年开始,如果早两年讨论做视频的编解码,大家觉得通用处理器基本把这个问题解决得很好。随着短视频业务、快手、抖音等等各种新兴互联网业务的出现,你会发现视频业务的增长量是爆增的。

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第一个是语音AI,AI在这一轮又提供了新的语音人机交互方式。哪怕只有50%的手机进行了上传的业务,也可以提供1EB每个月的增长;

第二个是自动驾驶汽车行业,一个简单的位置服务基本上可以提供1EB每小时的服务,每天会提供6EB的服务流量。

第三是个高清摄像头,对于流量的冲击是十倍百倍的增长。

第四个是云游戏,这基本上是一个全新的应用,它虽然是从北美开始的,但是在国内马上要兴起。中国与北美不同,中国是手游的,如果是游对于云游的压力更强,手游相对说是落后一点。有一个非常好的案例,一个非常新的手游公司刚刚做好一款手游打算发行的时候,他们突然意识到由于采用了一项比较新的技术,导致2018年6月份发布的所有手机基本上撑不起它现在游戏的,可是他们计划在今年发布,如果按现有的模式运营,意味着对于市场上能够真正能玩这个游戏的人是非常少的。这时候云游戏的好处显现出来了,游戏在云端运行是完全图象化的,只要终端的用户在图象上有播放的功能就可以完全享受这样的功能,它可以把所有的计算在云端完成。它是反向的过程,以前是由手机做掉个人的业务,现在相当于有一部分人把手机的业务放到云端去做,这对于延迟和云端的计算力是一个反向的应用。

三、5G对运营商的要求和挑战

所有新的应用案例、新的应用场景会对5G和所有的基础设施产生怎么样的影响?ARM公司在整个的基础设施有30%左右的市场份额,基本上都是在无线RRU和BBU端为主的。ARM在4G时代算是非常非常成功的一个方向。

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5G会对整个的基础设施进行重新的划分,所有边缘的访问节点、边缘云、核心网分别采取了不同的角色。过去边缘的接入只是做了5G的接入,5G对于运营商来说是要提速降费,如果他们还按照传统的流量提供商来走是明显不能维持这个商业模型的。那么什么才能帮助运营商呢?他们需要提供增值服务,增值服务其实对于网络接入部分提出了新的要求:

首先,要有能力提供增值服务,有一个软件化和灵活度的问题;

第二,保证软件的安全性,私密化对于服务才有一定的保障性;

同时,5G对于延迟容忍度很低,所以对于实时性和边缘决策性提出了新要求。

四、5G 下的ARM边缘云架构

ARM有5G的边缘云帮助网络这一块进行增值服务的增强,无论是核心云或者边缘云,它对于云的业务是一个延展,对于所有的生态提供一致性的商业要求。这是对于生态系统很好的挑战。那对于传统的5G介入方面,对于微基站之内5W之内要做到如此做这么多性能的提升,需要10倍的带宽,要提供灵活性还要有软件化的需求,要支持不同的平台。一个通用的平台和一个良好生态系统的辅助应该是ARM擅长的地方,这也是ARM能够为产业界所做的很好的地方。

 

 

无论是边缘云或者核心云其实都有一个非常反复的过程。某种程度上既有传统又有新颖的地方,传统的地方就不分享了,譬如说有一个非常新的应用。从201x年开始,整个中央到边缘有一个智能化的浪潮,这是很有意思的后退,在2017年之前,把一些非常固化的硬件部分由CPU实现提供整个数据中心的灵活度。但是到2017年之后有一个反思的浪潮,当你对性能有极大的提升,一些任务又重新由软件硬化回硬件上。所以说对于网卡,对于所谓加速部分的要求又增加出现了。所以说我们看到有一个智能网卡对于智能通用服务器的新兴起,特别是人工智能的兴起。那么对于Vedino和Cash来讲,有更多的Solution正在面世。

对于新的应用可以总结为两点,落实到产品的实现,对于计算提出了每年有60%计算量的提高。对于生产量这一块需求更大,每年一代,每代有60%吞吐量的提升。

同时ARM提供一个统一化完整的平台,无论是N系列或者E系列对于,可以在SoC集中,也可以用相同的平台跑在N万或者E万的平台上。他们提供一个统一的架构,而且有不同的标准、协议认证和安全,包括对于加速协议的制定。从CPU目前是ARMV8.2的架构,对于Atomics、Hafl  Precision  Float、RAS都有增长,同时有一个职能化的支持和直联的需求。标准协议做片互联,随着5G浪潮的出现从片上互联逐步扩展到尖互联,也是一个完备性技术的支持。

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仅仅提供IP可能只是第一步,那ARM对于整个业界和整个生态提供了一个完整基础设施的平台。上面的平台左半部分是对于芯片IC业的支持,提供了架构和对应的参考设计。对于IP的提供,不但提供了自己的IP,而且提供了伙伴议题交叉验证的IP。EDA工具,Cadence也提供了非常好的EDA工具,与ARM也有EDA工具之间的联合设计。Cadence的验证工具有ARM 服务器的应用,惠普也有,EDA验证一直是HPC高性能市场上很重要的分支。这是ARM服务器应用的小成功案例,相对来说有工厂伙伴的联合优化,有物理Library的支持,除了左半部的支持,还有右半部的支持,无论是标准、开发环境等等支持,这应该是ARM非常擅长,而且是一直在努力的地方。

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总结

ARM一直是为不同的市场提供高性能且能耗比非常合适的产品,那么在一直被大家熟悉的Cortex-A、R、M三个产品之外,为基础设施建造的Neoverse,它为了性能、安全、灵活性、可靠性的产品线,每一代有30%计算能力增强的N系列,也有每一代吞吐量60%增长的E系列。

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