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实现5G智能边缘:白盒网络解决方案如何帮助推动5G时代的AIoT创新
   

执行概述

世界正处于互联网兴起以来从未有过的技术拐点,5G正在铺路。机器学习和物联网(IoT)的最新进展,与新的网络技术、5G新无线电(5G NR)、分解、边缘计算和开放行业标准结合在一起,将引领一个由AIoT或物联网人工智能驱动的新时代。许多行业都会感受到这种转变的涟漪,影响商业模式和运营。工业4.0,被认为是下一次工业革命,是一种结果。

人工智能支持的5G专用网络将引领一个互联机器和机器人进程自主工作、提供全系统自动化处理控制的时代。这些系统将有能力“学习”以优化生产力,使企业变得更加高效和灵活。预计这将大大提高生产率和产量。事实上,据估计,到2030年,通过利用5G带来的好处,制造业可为全球GDP增加4000亿至6500亿美元,而私人网络正迅速成为全球服务提供商的新增长渠道。私人LTE和5G网络在2020年创造了47亿美元的收入,预计到2023年底这一数字将达到80亿美元

未来的工厂将比今天更加自动化和高效,而白盒硬件是实现这一目标的重要组成部分。白盒硬件的概念已经存在了近十年,但由于网络功能虚拟化(NFV)的广泛采用,近年来在网络领域真正得到了发展。白盒基础设施基于可互操作、可编程、现成的设备,旨在为web规模、本机、虚拟化网络架构提供支持,从核心到边缘提供更大的灵活性和灵活性。本文讨论了服务提供商和企业采用白盒边缘方法优化运营和创造新收入的原因、挑战和好处。

5G–工业4.0和AIoT的关键推动者

工业4.0汇集了各种技术进步,但仍然存在一个连接问题。即使是最先进的工厂也仍然依赖传统的光纤或Wi-Fi网络。在基于光纤的环境中,无法灵活地支持越来越多的mobilen设备和传感器,而在传统的wi-fi环境中,越来越多的业务关键型连接会导致干扰、拥塞和安全问题,这些问题在先进的工业环境中难以管理。

当与5G配对时,AIoT有可能跨行业转变企业,创造一种新经济,为第四次工业革命提供动力。一个由机器学习和自动决策、连接和数据交换驱动的系统。这为新一代智能工厂、智能物流、智能交通、智能电网、智能城市等打开了大门。

5G新无线电通信

与前几代不同的是,5G新无线电通信(5G NR)是为商业而建造的。它是一种变革性的技术,能够实现更大的带宽和更低的延迟。另外,增加的安全性和可靠性优势满足了任务关键型应用程序的需要。以前的移动通信技术主要是为手机设计的。但随着数以百万计的支持物联网5G的新芯片组、模块和其他互联设备进入市场,人们的关注焦点将远远超出这些个人设备,进入一个通过人工智能变得更智能的互联“事物”世界。以5G为燃料的AIoT世界。


3GPP已经定义了三个最初的5G用例,这将有助于推动支持AIoT的工业4.0:

●超可靠的低延迟通信(URLLC)-用于机器之间的实时通信

●增强的移动宽带(eMBB)-更大的带宽,并支持更多的连接设备和传感器,从而产生更多的数据流量

●大规模机器类型通信(mMTC)-低功耗连接可延长电池寿命,支持大量物联网传感器和设备。

专用5G网络

专用5G网络旨在为企业提供超可靠、低延迟的移动连接,为新功能提供动力——从预测性维护、自主机器和工厂机器人到超高清视频分析,这些功能将支持跨行业垂直领域的许多不同用例。

如今,私人5G网络有不同的部署方案和商业模式,每种部署方案和商业模式都有自己的移动网络运营商(MNO)参与度:

●方案A:企业用直接购买或从移动服务提供商处租赁的频谱构建自己的5G网络。一些国家保留了未经许可或轻度许可的频段,如公民宽带无线电服务(CBRS),以支持这一功能。

●备选方案B:MNO为企业构建并运营一个内部专用5G网络,并在需要时提供与其公共网络的集成。

●方案C:MNO构建公共5G网络,并提供满足企业特定SLA要求的专用网络片。

白盒硬件和5G

考虑到这些新的商业模式,服务提供商正在投资虚拟化他们的移动网络,创造5G成功所需的敏捷、自动化、云本地环境。一个开放的体系结构,利用共同的行业标准,由O-RAN联盟、电信基础设施项目(TIP)和其他机构支持,以充分实现5G愿景。

自2018成立以来,O-RAN联盟促进了使用白盒硬件来降低5G部署的成本。到目前为止,移动网络已经是一个相对封闭的生态系统。通过标准化、互操作、多供应商的环境,向新的云和物联网参与者开放无线接入网络(RAN),可以在边缘部署创新服务和应用程序,产生新的收入流。采用白盒策略强化了这一方法——建立一个开放和灵活的基础,使运营商能够利用规模经济,并鼓励创造一个创新和竞争的生态系统,准备采用下一代的云本地架构。

白盒转型也正在企业边缘进行,SD-WAN等虚拟功能部署在商用现成设备或通用客户场所设备(uCPE)上,为提供更广泛的优质5G企业服务奠定了基础。如前所述,5G技术的增强使5G私有网络成为关键的智能制造和AIoT使能技术,为严重依赖4K/8K UHD视频作为主要信息源的AI、VR和AR提供了安全的无线连接解决方案。NFV和软件定义的网络(SDN),以及O-RAN标准的定义和白盒基础设施的使用,正在使移动网络技术民主化,使5G独立(5G SA)成为企业部署可行的低占地面积解决方案。

尽管如此,在打造这一新的开放智能5G优势的同时,还需要解决一个缺口,这样才能充分实现工业5G和AIoT的好处。这就是操作技术(OT)层(定义为生产环境中的设备和工业系统)需要与信息技术(IT)和通信技术(CT)层“对话”的地方。操作技术层需要与IT和CT层无缝集成,以实现智能、自主、人工智能驱动的未来工厂的承诺。同样,白盒解决方案可以在加速数字化转型和弥补这一差距方面发挥关键作用,它支持一种开放的体系结构,将网络智能一直延伸到工厂,通过一个一致的白盒基础设施,可以在网络中的任何地方可靠地执行任务关键型应用程序。按照这种方法部署的私有5G解决方案允许更轻、更灵活和经得起未来考验的通信基础设施,可以作为另一个企业IT系统进行管理。

白盒福利

总体而言,基于白盒硬件的虚拟开放式基础设施解决方案为网络创新打开了大门,优化了基础设施成本,降低了进入壁垒。软件和硬件的分解是这些能力的基础。以下是在采取经过仔细考虑的战略方针时可以实现的好处:

更大的规模经济

正确的白盒方法可以推进电信基础设施的标准化,使专用5G网络更高效、灵活,更易于使用商业化、现成的解决方案实现。

更敏捷的基础架构

基于白盒硬件的智能化虚拟化网络边缘基础结构可以通过支持支持可实现web规模开放计算、网络和存储的云本机架构来确保更大的网络灵活性。

硬件互操作性

白盒硬件的互操作性可以提供第二个采购保护,降低供应链风险,并使更具竞争力的生态系统受益于供应商和运营商。

边缘的挑战

如今,运营商普遍认为,边缘计算和核心5G网络功能需要与公共云和私有云紧密集成并由云驱动,这对于工业AIoT来说尤为如此。如前所述,O-RAN联盟、3GPP和世界各地的许多运营商都了解这些优势,并致力于推动这些努力向前发展。

但是,在整个网络中实施一个扩展白箱策略是一项具有挑战性的任务,因为在边缘上没有一个适合所有大小的选项。白盒硬件并非所有的创建都是平等的。它最多可以提供高可用性、冗余和远程管理;通过弥补前面提到的关键操作技术差距来支持智能制造。随着边缘计算的到来,必须根据其将执行的功能,而且还必须根据其在何处和在什么条件下选择合适的硬件平台,以保证持续运行,避免代价高昂的停机。

需要考虑的关键挑战:

可靠性–在部署支持任务和业务关键应用程序的网络设备时,可靠性和持续运营是首要任务。精心设计的硬件内置冗余和高可用性,可减少昂贵的停机时间和服务干预。高级远程管理,例如故障安全升级,是另一个可以大大降低运营费用的关键因素。

性能–5G和AIoT带来的数据海啸将要求更高的计算能力,以便更接近网络边缘的用户。此外,vRAN还面临在白盒基站基础设施边缘部署基带虚拟分布式单元(vDU)功能的挑战,这也将要求更高的性能来支持5G NR。

能效–边缘计算将计算资源移出数据中心,移动到具有严格能量和空间约束的远程位置。为了确保边缘的最大节能,每瓦的性能应是任何白盒策略的首要考虑因素,以及硬件加速和密度最大化的能力。硬件整合以优化资源使用也将是关键。

环境——某些环境,如热、冷或灰尘,可能导致性能差,甚至失效。如前所述,将高性能硬件带到远程位置意味着必须处理远离数据中心控制条件的恶劣环境。可维护性也是一个考虑因素。系统是否可以轻松访问、维护和服务?还是存在限制?选择硬件是为了满足这些特定边缘需要而设计的,以确保持续高性能操作是很重要的。

集成—网络分解和虚拟化打开市场,优化基础设施成本。然而,这种新的多供应商场景在不危及性能、安全性或可靠性的情况下,必须集成来自不同来源的部件带来新的风险。开放、可编程、现成的白盒方法需要强大的生态系统协作和预先验证的配置,以实现精简的部署。最后,这节省了时间和金钱,同时也能提供更灵活、更具未来证明、开放的解决方案。

微嵌高驰优势

选择正确的5G白盒方法对于避免橡胶遇到路面时令人不快的意外是至关重要的。微嵌高驰的5G边缘服务器和设备为服务提供商和企业提供了一个坚实而开放的基础,部署了敏捷、可靠、安全的网络边缘解决方案,从而摆脱了单一体系结构。这些可扩展的白盒将最新的计算和网络技术集成到广泛部署的优化边缘平台中,运行业界领先的生态系统合作伙伴提供的流行的内部部署、接入网络和边缘云软件。这种灵活的方法有助于最小化供应链风险。它保护网络投资,构建一个开放的虚拟基础设施,准备采用下一代融合和云本地模型。

微嵌高驰5G Edge解决方案整合了15年为全球领先的服务提供商和电信设备制造商设计运营商级硬件的经验教训。其中包括:

高性能和高密度:与IT服务器不同,微嵌高驰 5G边缘服务器是从头设计的,用于优化通信工作负载所需的吞吐量和负载。这些系统不仅结合了强大的CPU和对高热设计功率(TDP)PCIe卡的支持,而且还仔细平衡了多处理器插槽之间的I/O(NUMA平衡)。

边缘内置的可靠性和安全性:微嵌高驰的先进设计产生更高的利润率和更低的组件应力,以提高平台可靠性。服务器支持关键组件(如电源模块和风扇)的单一故障。它们是为电信边缘设计的,包括NEBS 3级兼容和超短深度(11“)配置,特别注意可维护性和可维护性。此外,冗余BIOS和固件映像不仅提供了从组件故障中恢复的安全方法,还通过微嵌高驰的IPMI提供了远程故障安全更新功能,从而减少了MTTR和昂贵的现场服务。

灵活的集成、定制和设计:解决方案提供商还可以利用微嵌高驰的定制COTS框架进行半定制电子或机械设计以及产品品牌,包括艺术品、包装和BIOS固件字符串或ID。由于微嵌高驰设计和制造其所有子组件,他们可以修改和优化系统中的任何元素,以满足特定的市场需求。

全面生态系统合作:微嵌高驰与领先的硅、操作系统、ISV、系统集成和服务提供商合作伙伴密切合作,共同应对开放和分类网络的挑战,将经验证性能良好的优化解决方案推向市场。

微嵌高驰白盒边缘解决方案:构建新AIoT经济的支柱

开放RAN的5G边缘服务器:微嵌高驰 服务器是高性能、高密度的平台,经过优化,可在网络边缘运行虚拟化通信工作负载。在全球范围内部署在电信和工业业务以及关键任务应用中,他们提供了广泛的白盒硬件平台选择,可从极架、超短深度、扩展的工作温度范围,室外配置一直到高性能设计,可以部署为边缘或虚拟中心办公室的微型数据中心。

适用于SD-WAN、uCPE和SASE的Universal Edge Appliances:微嵌高驰 FWA Network Appliances利用通用平台简化企业网络改造,这些平台可以将安全连接服务从中小型分支机构扩展到大型校园和总部。诸如支持扩展工作温度范围的白盒和5G等坚固配置架起了企业和工业连接之间的桥梁。

4K/8K视频和AI加速:微嵌高驰在专为边缘部署设计的平台上提供对实时视频加速技术的商用现货访问。微嵌高驰 VEGA视频解决方案能够在紧凑的模块和设备中实现高效、实时的4K/8K压缩和流媒体。

专用5G网络小单元演示器:微嵌高驰希望通过为企业提供一个完全集成的小单元演示器来简化解决方案评估和验证,该演示器可以方便地部署在现场,提供在加固机架中运行专用5G NR网络所需的所有元素。演示器可以配置为满足室内或室外场景中不同的性能和功能需求。结合微嵌高驰针对网络安全、SD-WAN、4K/8K和AI的解决方案,该演示器可以帮助企业加速向真正的OT、IT和CT集成的数字化转型,实现卓越的运营。

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