提供下一代移動寬帶體驗

　　和5G全新優化及高效率的空中接口一樣，支撐5G基礎設施要求的改進型網絡必須能夠簡化管理、并創建管理工具協調層（orchestration layer），這個協調層的作用是簡化下層硬件和軟件的復雜性。

　　全新5G基礎設施的成功部署需要將不同設備組合。根據地理條件，有可能需要諸如云端無線接入網（Cloud RAN）、分散式內容分發、可擴展性控制網絡和自適應天線陣列等技術。以云端無線接入網為例，該新技術顛覆力非常巨大，當多個基站單元和相關的控制網絡共同整合到“云端”時，可以提供云端無線接入網。

　　為了滿足云端無線接入網、分散式內容分發和可擴展性控制網絡中這些全新平臺的需求，我們已經通過使用一些重要的新興技術取得了重要的進步：

　　軟件定義網絡（SDN）是一種提供網路可擴展性連接和簡化舊的傳統網絡的新方式。SDN是由開放網路基金會（Open Networking Foundation）初步開發的一套標準，該標準通過將控制平面和數據平面分開提供網絡功能的抽象層。網絡管理和運營可以集中進行，而不是分散到不同的網絡層和網絡箱。通過簡化的抽象軟件層進行集中控制帶來了諸多益處，如降低了運營成本、提高了自動化、控制、靈活性、敏捷性和應用創新。SDN將會改變設備連接到網絡基礎設施的方式，而且接入節點同聚合節點之間的連接方式也會相應地發生改變。

　　網絡功能虛擬化（NFV）允許傳統功能從所有權硬件防火墻轉移到更標準化的服務器、交換器和存儲元件。當這些新功能應用于軟件，它們可以輕易地應用于數據中心、網絡節點或用戶端的平臺，以充分利用全球網絡效率。因此，NFV的益處包括通過更少的依賴所有權和專用硬件來降低資本支出（CapEx）和運營成本（OpEx）。由于更快的配置、測試和整合，使用NFV可以加速市場實時服務。為了支撐諸多延時敏感的5G功能和終端使用案例，NFV的執行必須與優化網絡卸載能力配對，也須同諸如移動電子數據收集設備計算（Mobile Edge Compute）技術相配對，這些技術將這些虛擬化的網絡功能盡可能貼近接入網絡的電子數據收集設備，以避免網絡基礎設施的過度轉變。

　　分布式智能。通過支持網絡內更多的分布式智能，可以通過云端已經調部署的可用資源分布基本的決策點。使用工作負荷優化的硬件和軟件來確保網絡內各布點的網絡、存儲和計算功能的實現。工作負荷優化硬件以高度集成的SoCs為基礎，具有異構處理能力，這使得該硬件在網絡內可以變得智能，即使是縮減到最高功率和形狀因數強迫區位。普通的軟件平臺能夠允許開發者和IT用戶更快地調配服務。

　　存儲。隨著5G網絡和服務的發展，我們也會看到存儲直接融合到基礎設施網絡之內。然而通常我們將“云端”存儲融合到數據中心內，我們會逐漸看到存儲遷移到網絡內所有節點。我們認為5G設備的核心在于高帶寬和低延時服務。這些要求不僅影響空中接口無線方面，也會推進整個網絡。分布存儲和提高電子數據收集設備的智能程度都有利于通過使回路延時最小化并提供所需的服務和智能以實現這些目標。

　　這些技術標準和架構是下一代基礎設施網絡或“智能靈活云”（Intelligent Flexible Could）的基礎之一。云端之所以靈活是因為其可以快速滿足不同的網絡要求并且增加5G空中接口的具體挑戰。云端之所以智能是因為其利用業務、顧客和網絡數據來加強既有的服務，并且其是創建高度創新和競爭性的新服務的基礎。

　　ARM及其合作伙伴提供基于ARM的通用處理平臺，以滿足實現5G方式的不同需求。

　　為什么在網絡基礎設施中使用ARM Cortex-A系列的處理器？

　　ARM正在提供處理器和相互連接的IP來滿足網絡基礎設施的需求，未來的需求直接推進了ARM路線圖。要提供這樣的服務，關鍵在于各種各樣的Cortex A處理器內核和高速緩存一致性互聯，例如Cortex-A72，Cortex-A53和互聯產品的CCN家族。

　　新的SoC平臺將提供一系列多核異構CPU、DSP和功能特定的加速器內核，對于滿足吞吐要求、5G部署延時和靈活性要求至關重要。越來越多的功能將被融合到單個SoC中，這通常將處理多種流量類型，包括數據通道有效負荷、控制平面流量、前端處理和用戶調度。

　　伴隨著發展集成與更高性能SoC的趨勢，將會出現一些處理部件通過處理器內核和智能信號處理部件，來支持突發性高速流量有效負荷和時延敏感流量的情況。

　　網絡基礎設施應用混合了3個不同功能的不同層面：控制面板處理、數據包或回程處理、及在任一特定SoC設備上可獲得的幾個內核簇之間事件或流量調度。

　　5G基站設備同5G核心設備相比具有完全不同的功能。設計者必須要確定處理器功能的最佳混合以應對所需的處理，從可獲得的技術選項中做出選擇，在規定的時間內提供自己的設計以抓住市場機遇。

　　控制面板：控制面板的功能要求每個數據包處理量最大化，尤其是每個數據包所涉及的數以萬計的指令，通常是以“從運行到完成”的模式分配。亂序和多級流水線可以得到非常有效的利用。

　　具備虛擬化功能的高性能內核可以滿足控制面板、內容發布網絡和其他要求高單線程性能功能的需求。在控制面板運營的應用包括NFV、用于云端和邊緣網絡的CDN和要求更多性能的潛在新興遠程訪問技術（例如：5G）。

　　數據平面：

　　網絡的優勢在于能夠看到幾百Mbps或也許Gbps范圍內的數據速率；訪問或云端部分感受到1至10 Gbps的數據；內核處理20至幾百Gbps的數據。和控制面板不同的是，此處的挑戰在于處理回程流量的爆發、處理數據頭并將數據置于緩沖存儲器內而不丟失任何數據包。

　　這包括處理的完全不同方式。許多數據平面設計使用專用的數字信號處理系統，該設計通過ARM AMBA?互聯將數據層面處理器連接到SoC。DSP提供一個專用最優指令組用于數據平面處理，并且將CPU從高耗電和計算密集型功能卸載。

　　除了用于控制處理的每個數據包數以萬計的指令，數據包處理可能僅僅使用幾百個指令/數據包。訪問高速緩沖存儲器（指令、數據、L2和L3）和外部存儲器對數據包處理來說也是不同的。

　　數據和控制處理之間存在一個重要的區別。ARM使用“無狀態”（stateless）和“有狀態”（statful）的術語來區別這兩個概念。無狀態處理使用海量的小內核來處理進入SoC數據包的數據流。每個內核以“從運行到完成的模式”運行，以給數據頭分類，并將數據包納入存儲器。每個數據包單獨的處理；內核只知悉之前的任何數據包。內核的數量和互聯的尺寸僅僅根據界面速度變化。相反，有狀態處理 適用于更高水平的決策，數據包的歷史在這樣的情形下很重要。流量和會議可以得到管理，尤其是控制平面。

　　調度：

　　5G系統的另一個挑戰在于與前兩個正交。對于用戶訪問調度，如果需要按照可獲得的空中接口帶寬調度用戶，延時是關鍵。以LTE為例，空中接口可能有幾百個用戶將被調度到他們自己的時隙。所有這一切都需要按照5G標準的時間限制通過潛在幾個內核計算：可能小于0.5ms。這涉及很多優先計算、接收和傳輸任務的調度、及從DSPs、處理器和存儲器接收和向DSPs、處理器和存儲器發送信號。因此，具備在異構架構下使用多個內核并且在多個內核間切換的能力至關重要。

　　技術要求：

　　隨著智能連接設備上的數據消費的急速增長，受到新的空中接口技術（如5G）的推動，系統設計人員利用相同的功率和設備位置來提供更佳性能的任務帶來新設計。ARM一直在開發IP來支持更高的性能、多核處理器。連貫連接線、最佳性能增強物理和邏輯IP都支持這些非常靈活的異構結構，異構結構對于確保滿足5G性能要求至關重要。新的ARM內核，如Cortex-A72和Cortex-A53，已經使得性能/瓦特和性能可擴展性目標能夠在下一代SoC設計上實現。此外，在研發預算受到挑戰的當下，具備良好支持的軟件和工具生態系統的行業標準指令集合結構（ISA）使得SoC設計經理能夠更快地將產品投入市場，節約研發資金，開發具有附加值和差異化專用的特點。