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2022年にはvRANがカード1枚に載る? NVIDIAが描く5Gインフラの未来

文◎坪田弘樹(編集部) 2021.08.03

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行列計算やAI処理に強いGPU、ネットワーク処理に強い新プロセッサー「DPU」を駆使して、テレコム業界向けソリューションを提供するNVIDIA。中でも力を入れる領域が仮想化RAN(vRAN)だ。将来的には、vRANを1枚のNICに搭載。2024年頃には「チップレベルでRAN機能を実現することも可能」という。


現在、NVIDIAが注力する業界の1つにテレコム業界がある。5Gネットワークインフラをターゲットに、同社が提供するGPUやDPU(データ・プロセッシング・ユニット)を搭載する製品・ソリューションをパートナーとともに次々と開発。国内外の通信キャリアと、導入に向けた実証を重ねている。

そうしたテレコム業界向けの取り組みについて、NVIDIAが2021年8月3日に記者説明会を開催した。デベロッパー リレーションズ/エバンジェリスト(Telco AI & 5G/B5G)の野田真氏は注力領域として「vRAN、ネットワーク解析、セキュリティ」の3つを挙げ、最新の取り組みを説明した。

NVIDIA デベロッパー リレーションズ/エバンジェリスト(Telco AI & 5G/B5G)の野田真氏
NVIDIA デベロッパー リレーションズ/エバンジェリスト(Telco AI & 5G/B5G)の野田真氏

5Gインフラの仮想化を加速する「DPUの2つの機能」
この中で特に重点的に解説したのが、1つめのvRAN(仮想化RAN:Radio Access Network)だ。

現在、世界中の通信キャリアがRANの仮想化と、その先に見据えるRANのオープン化に向けて新技術・ソリューションの導入・検証を進めている。これまで単一ベンダーの垂直統合型システムとして構築されてきたRANを、ハードウェアとソフトウェアに分離(ディスアグリゲーション)したうえで、複数ベンダーが提供するコンポーネントの組み合わせてによって構成できるようにするのが狙いだ。

NVIDIAは、このディスアグリゲーション/オープン化を実現するためのプラットフォームとなるソリューションを開発・提供している。そのポートフォリオは、RANの信号処理やパケット転送、AI処理などを行うためのプロセッサー、その上で動作するアプリケーションのためのライブラリやドライバー群、そしてソリューション開発・運用を支援するためのSDKまでと幅広い。

そのうち、テレコム領域で特に重要な意味を持つ新しいコンポーネントが「DPU」だ。NVIDIAが買収したメラノックステクノロジーズのSmartNIC(ネットワークインターフェースカード)の「BlueField」を、「NVIDIAが強化して、DPUとして提供している」(野田氏)。ひとことで言うと、ネットワーク処理に特化したプロセッサーであり、サーバーに挿入するアクセラレーターカードとして提供される。

DPU「NVIDIA Bluefield」の概要
DPU「NVIDIA Bluefield」の概要


同氏によれば、このDPUは2つの特徴的な機能を有している。

1つが「ASAP2(エーサップ スクウェア)」だ。これまでホストCPU側で行っていた転送処理をDPUにオフロードできる機能である。コアネットワークおよびRANの仮想化において、VNF(仮想ネットワーク機能)の処理をDPUに担わせることで、CPUを本来の処理に専念させることができる。例として、「5GのUPF(ユーザープレーン機能)をDPUにオフロードする」といった使い方が有効だという。


ASAP2の動作イメージ
ASAP2の動作イメージ


もう1つが、「NFVIオフロード」だ。ホストCPUの処理を軽減するという目的は前記のASAP2と同じだが、オフロードする対象が異なる。

下図表の左側のように、これまでの仮想化環境では、パケット転送処理などをNICにオフロードしたとしても、仮想化インフラ(NFVI)管理や、SDNの管理・制御など、そのほかにもホストCPU側が担わなければならない処理が残されていた。野田氏によれば、「それらで30%ほどのリソースが食われて」おり、システム全体でみると利用効率を下げる要因になっていた。


DPUによるNFVIオフロードのイメージ
DPUによるNFVIオフロードのイメージ


NFVIオフロードは、この問題を解決する。

2021年にリリースしたDPU「BlueField 2」には8つのARMコアが搭載されており、ここに先述のNFVI管理やSDN関連処理などをオフロードすることが可能だ。「ホストCPUはすべてのリソースを使って、VMやコンテナの処理が行えるため、システム全体の利用効率が上がる」。なお、先ごろ発表された次世代の「BlueField 3」では、ARMコアを16個搭載する。

NVIDIAはこのDPUを搭載したアクセラレーターカードとして、「NVIDIA Aerial A100」を2021年後半にリリースする計画だ。これを使って富士通やエリクソン等のパートナーとともにvRAN向けのソリューションを開発。国内外のキャリアへ提供しようとしている。

 

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