8月24日，中國聯通聯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絡發展大會上發布了《中國聯通DPU網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， 網絡功能虛擬化）領域的重要角色。

《中國聯通DPU網絡域場景應用白皮書》發布

目前通信行業借鑒云計算的成功經驗，在5G網絡中引入了NFV架構，將傳統軟硬一體的專用網設備升級為基于通用設備的云計算資源池，真正實現網絡功能的快速部署、靈活調度和資源優化。

本白皮書由運營商（中國聯通）、通信云平臺（中興通訊）和DPU芯片企業（云豹智能）聯合重磅推出，是關于DPU（ Data Processing Unit， 數據處理器）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在運營商網絡域NFV體系架構中的價值，闡述了當前網絡域云基礎設施所面臨的幾個痛點，在分析了DPU技術優勢的同時，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絡域業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所面臨的挑戰和發展建議進行了一些思考和討論。

白皮書中指出，隨著5G在垂直行業的應用和AI大模型、短視頻等業務的發展以及各種新型通信服務如VR/AR、車聯網、數字孿生、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絡功能部署在通用的服務器、存儲和網絡設備上，從而實現更高的靈活性、可擴展性和可定制性。

# 針對網絡域NFV面臨的如下問題

虛擬化層功能需要占用大量CPU資源，存在資源損耗；

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

業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；

單一的通用虛擬機資源池難以滿足各類業務應用的統一建設和運維需求。通信場景業務豐富，不但有5GC、IMS等核心網主業務能力應用，還有IP短信、炫鈴、5G新通信等創新業務應用，各類業務應用對資源的需求、產業生態差別大。

DPU依托自身靈活通用可編程、資源管理、算力卸載、網絡/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。

DPU通用可編程特性

這篇白皮書中也指出，縱觀DPU架構和技術發展歷程，可以明確看到DPU SoC（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DPU SoC芯片，開啟了DPU應用的序幕，由于當時商業市場及其他云服務商均沒有成熟的DPU SoC芯片，因此DPU在云廠商的應用經歷了基于CPU+FPGA的百家齊放階段；現在放眼全球DPU技術的發展，可以看到以亞馬遜、Nvidia、Intel和AMD等為代表的頭部企業都陸續通過自研或并購的方式在DPU SoC上進行研發投入。

例如，AWS最早研發DPU SoC芯片，其不僅占據全球云計算市場最高份額，而且多年前已最先實現了DPU SoC（AWS稱之為Nitro）商業化的成功部署；Intel與Google合作開發Mount Evans系列的DPU SoC；Nvidia于2020年以69億美元成功收購業內知名網絡芯片和設備公司Mellanox，通過融合Mellanox的網絡技術，快速面向全球數據中心市場推出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已成為其重要戰略部署之一，這也再次印證了DPU已成為業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，這些方案在研發投入上擁有一定的時間優勢，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中可編程網絡處理引擎也面臨著如何持續演進并滿足軟件側持續迭代開發帶來的新需求和新挑戰。而P4作為可編程網絡領域的主流語言，相較于傳統的通過驅動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為由終端用戶去定義硬件數據面轉發能力，讓用戶真正實現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語言對網絡應用業務的開發提供了更高層次的抽象，大大降低了程序開發的門檻及復雜度，也提高了開發效率。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內的趨勢。

根據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的數據吞吐能力，還搭載性能強勁的CPU處理單元并配合多種可編程的數據處理引擎實現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，中國聯通作為另一支國家隊發布在DPU場景應用上的重磅白皮書；云豹智能也是中國聯通邀約參與撰寫的唯一一家DPU企業。

當前，國內運營商網絡是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，中國聯通希望通過本白皮書的發布引起行業的共同深入思考，為業界開展基于DPU技術的NFV演進提供參考，加速推進DPU和通信產業發展，助力安全、綠色、靈活的5G網絡建設和“萬物智聯”的6G愿景實現。

可以預見，隨著運營商與DPU廠家的深入合作，DPU將會在NFV架構演進中發揮重要的作用，逐步構建基于DPU技術的運營商網絡域的新一代網絡架構。