8月24日，中國聯(lián)通聯(lián)合中興通訊股份有限公司(下文簡稱“中興通訊”)及深圳云豹智能有限公司(下文簡稱“云豹智能”)在紫金山實驗室主辦的第七屆未來網(wǎng)絡發(fā)展大會上發(fā)布了《中國聯(lián)通DPU網(wǎng)絡域場景應用白皮書》，深度解析了DPU在通信云尤其是NFV(Network Function Virtualization,網(wǎng)絡功能虛擬化)領域的重要角色。

《中國聯(lián)通DPU網(wǎng)絡域場景應用白皮書》發(fā)布

目前通信行業(yè)借鑒云計算的成功經(jīng)驗，在5G網(wǎng)絡中引入了NFV架構，將傳統(tǒng)軟硬一體的專用網(wǎng)設備升級為基于通用設備的云計算資源池，真正實現(xiàn)網(wǎng)絡功能的快速部署、靈活調度和資源優(yōu)化。

本白皮書由運營商(中國聯(lián)通)、通信云平臺(中興通訊)和DPU芯片企業(yè)(云豹智能)聯(lián)合重磅推出，是關于DPU( Data Processing Unit,數(shù)據(jù)處理器)在通信云應用的第一篇白皮書。

DPU作為繼CPU和GPU之后的第三大核心基礎性算力大芯片，之前已有很多解讀文章，不過大部分集中在公有云場景，譬如CPU算力卸載和降本增效等。而這篇白皮書肯定了DPU在運營商網(wǎng)絡域NFV體系架構中的價值，闡述了當前網(wǎng)絡域云基礎設施所面臨的幾個痛點，在分析了DPU技術優(yōu)勢的同時，也給出了DPU針對這些痛點所對應的解決方案以及在幾種典型網(wǎng)絡域業(yè)務場景中的應用方案，并著重闡明了DPU作為一種新型計算技術在NFV技術演進中的重要作用;白皮書最后還對DPU所面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展建議進行了一些思考和討論。

白皮書中指出，隨著5G在垂直行業(yè)的應用和AI大模型、短視頻等業(yè)務的發(fā)展以及各種新型通信服務如VR/AR、車聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、智能內生、安全內生等應用的崛起，對算力資源的利用效率和性價比提出了更高的要求。面對日益復雜和多樣化的需求，NFV需要進行軟硬件解耦，從而將網(wǎng)絡功能從專用的硬件設備中釋放出來，通過軟件定義的方式將這些網(wǎng)絡功能部署在通用的服務器、存儲和網(wǎng)絡設備上，從而實現(xiàn)更高的靈活性、可擴展性和可定制性。

針對網(wǎng)絡域NFV面臨的如下問題：

l虛擬化層功能需要占用大量CPU資源，存在資源損耗;

l通信場景中的一種主要業(yè)務是針對用戶面網(wǎng)絡報文進行處理轉發(fā)，根據(jù)用戶業(yè)務特征，有高帶寬、低時延等要求，通常需要硬件加速技術優(yōu)化轉發(fā)性能指標，但現(xiàn)有云資源池缺少硬件加速能力;

l業(yè)務應用與云資源池基礎設施之間缺少物理隔離，存在安全隱患;

l單一的通用虛擬機資源池難以滿足各類業(yè)務應用的統(tǒng)一建設和運維需求。通信場景業(yè)務豐富，不但有5GC、IMS等核心網(wǎng)主業(yè)務能力應用，還有IP短信、炫鈴、5G新通信等創(chuàng)新業(yè)務應用，各類業(yè)務應用對資源的需求、產業(yè)生態(tài)差別大。

DPU依托自身靈活通用可編程、資源管理、算力卸載、網(wǎng)絡/存儲/安全加速引擎等技術的能力和特點，對以上問題均提供了有效的解決方案。

通用可編程特性

這篇白皮書中也指出，縱觀DPU架構和技術發(fā)展歷程，可以明確看到DPUSoC(System-on-Chip)是當前國外頭部云服務提供商和DPU廠商的主流技術路線。早在2015年，全球最大的云服務商AWS(亞馬遜云)收購半導體公司Annapurna開發(fā)DPU SoC芯片，開啟了DPU應用的序幕，由于當時商業(yè)市場及其他云服務商均沒有成熟的DPU SoC芯片，因此DPU在云廠商的應用經(jīng)歷了基于CPU+FPGA的百家齊放階段;現(xiàn)在放眼全球DPU技術的發(fā)展，可以看到以亞馬遜、Nvidia、Intel和AMD等為代表的頭部企業(yè)都陸續(xù)通過自研或并購的方式在DPUSoC上進行研發(fā)投入。例如，AWS最早研發(fā)DPUSoC芯片，其不僅占據(jù)全球云計算市場最高份額，而且多年前已最先實現(xiàn)了DPU SoC(AWS稱之為Nitro)商業(yè)化的成功部署;Intel與Google合作開發(fā)Mount Evans系列的DPUSoC;Nvidia于2020年以69億美元成功收購業(yè)內知名網(wǎng)絡芯片和設備公司Mellanox，通過融合Mellanox的網(wǎng)絡技術，快速面向全球數(shù)據(jù)中心市場推出BlueField系列的DPU SoC;AMD于2022年以19億美金收購了DPU SoC廠商Pensando。全球頭部廠商紛紛布局DPU，代表了DPU已成為其重要戰(zhàn)略部署之一，這也再次印證了DPU已成為業(yè)界三大核心基礎算力芯片的事實。

雖然目前國內云廠商大部分還是基于CPU+FPGA的DPU解決方案，這些方案在研發(fā)投入上擁有一定的時間優(yōu)勢，但因其功耗過高及性能受到限制，并未達到新一代云計算的要求，這一矛盾在網(wǎng)絡域NFV部署落地中顯得尤為突出。對于國內電信運營商來說，如果業(yè)界有一款商用的有足夠競爭力的DPU SoC，其將毫無疑問地從CPU+FPGA的DPU解決方案升級到DPU SoC方案。

另外，從如何將DPU功能快速引入現(xiàn)有NFV軟件編程框架，如何應對靈活多變的軟件功能迭代需求上講，該白皮書提到DPU中可編程網(wǎng)絡處理引擎也面臨著如何持續(xù)演進并滿足軟件側持續(xù)迭代開發(fā)帶來的新需求和新挑戰(zhàn)。而P4作為可編程網(wǎng)絡領域的主流語言，相較于傳統(tǒng)的通過驅動API暴露硬件能力的方式，P4在語言層面提供更高的靈活性，在全面地暴露所有硬件能力的同時，還將過往依賴廠商私有API/SDK暴露硬件能力的方式轉變?yōu)橛山K端用戶去定義硬件數(shù)據(jù)面轉發(fā)能力，讓用戶真正實現(xiàn)軟件定義硬件和差異化。另一方面對比Verilog/VHDL電路行為級別的編程語言，或者C/C++等通用計算編程語言，P4語言對網(wǎng)絡應用業(yè)務的開發(fā)提供了更高層次的抽象，大大降低了程序開發(fā)的門檻及復雜度，也提高了開發(fā)效率。因此支持P4可以有效降低DPU的使用門檻，加速和簡化DPU在現(xiàn)有編程框架下的快速引入;通過P4來支持DPU的靈活可編程成為了業(yè)內的趨勢。。

根據(jù)SDNLAB的了解，目前云豹智能是國內唯一一家推出高性能DPU SoC產品的公司，其產品也將是國內第一款通用可編程DPU SoC芯片。其自研的DPU SoC芯片不僅提供高達400G的數(shù)據(jù)吞吐能力，還搭載性能強勁的CPU處理單元并配合多種可編程的數(shù)據(jù)處理引擎實現(xiàn)層級化通用可編程能力，提供完整的P4工具鏈支持，也是國內第一家成功在DPU上落地完整支持P4的DPU廠商。根據(jù)該白皮書的描述，云豹智能在DPU多個關鍵領域掌握并引領著多項核心技術。

本白皮書是繼中國移動和云豹智能深度合作DPU白皮書之后，中國聯(lián)通作為另一支國家隊發(fā)布在DPU場景應用上的重磅白皮書;云豹智能也是中國聯(lián)通邀約參與撰寫的唯一一家DPU企業(yè)。

當前，國內運營商網(wǎng)絡是DPU應用的巨大潛在市場，包括三大運營商，其每年服務器增量，保守估計在二十幾萬臺/年。作為國家三大運營商之一，中國聯(lián)通希望通過本白皮書的發(fā)布引起行業(yè)的共同深入思考，為業(yè)界開展基于DPU技術的NFV演進提供參考，加速推進DPU和通信產業(yè)發(fā)展，助力安全、綠色、靈活的5G網(wǎng)絡建設和“萬物智聯(lián)”的6G愿景實現(xiàn)?？梢灶A見，隨著運營商與DPU廠家的深入合作，DPU將會在NFV架構演進中發(fā)揮重要的作用，逐步構建基于DPU技術的運營商網(wǎng)絡域的新一代網(wǎng)絡架構。

白皮書下載方式

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