無線網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代互聯(lián)的基礎(chǔ)，經(jīng)全球數(shù)百萬個(gè)基站為數(shù)十億 5G 用戶提供連接服務(wù)。AI-RAN 所帶來的機(jī)遇和優(yōu)勢，正加速推動電信網(wǎng)絡(luò)和整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)向 AI 原生無線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型。

當(dāng)前，我們正致力于構(gòu)建一個(gè)智能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，連接數(shù)百億個(gè) AI 驅(qū)動的終端設(shè)備，如智能手機(jī)、攝像頭、機(jī)器人和 AI 智能體。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要將 AI 嵌入無線電信號處理中，以實(shí)現(xiàn)性能和效率的提升，并加速基站處理 AI 流量，盡可能將 AI 推理貼近用戶。

AI-RAN 讓這一切成為可能。它將當(dāng)前基于 ASIC 的單用途 5G/RAN 純系統(tǒng)發(fā)展為多用途商用現(xiàn)成 (COTS) 的多用途系統(tǒng)，能夠在同一平臺上同時(shí)運(yùn)行 AI 和 RAN 工作負(fù)載、用于 RAN 的 AI 算法以及基于 RAN 的 AI 應(yīng)用。這種轉(zhuǎn)型為電信運(yùn)營商帶來了許多益處，包括能夠提供新的 AI 服務(wù)、創(chuàng)造新的收入來源、提高網(wǎng)絡(luò)利用率、頻譜效率、能源效率和性能。AI-RAN 通過 100% 軟件定義架構(gòu)、依托虛擬化 RAN (vRAN) 技術(shù)，為邁向 6G 鋪平了道路。

為了使 AI-RAN 在實(shí)際部署中成為現(xiàn)實(shí)，系統(tǒng)需支持集中式和分布式兩種場景，根據(jù)具體位置的 AI 與 RAN 容量需求靈活調(diào)整。例如，集中式 RAN (C-RAN) 可能聚合來自數(shù)十個(gè)基站的 AI 和 5G vRAN 工作負(fù)載，需要更高容量的系統(tǒng)，而分布式 RAN (D-RAN) 則部署在單個(gè)基站，系統(tǒng)容量需求則相對較低。最終的目標(biāo)是在任何部署場景下，都能基于同一套加速基礎(chǔ)架構(gòu)，建立無處不在的 5G vRAN 軟件層，從而在易于管理和運(yùn)維的情況下，充分利用 AI-RAN 的全部優(yōu)勢。

NVIDIA AI Aerial采用基于NVIDIA Grace Hopper和NVIDIA Grace Blackwell的 Aerial RAN 計(jì)算系統(tǒng)，為高密度 AI-RAN 部署提供動力，適用于以 AI 為中心的場景。

全新推出的NVIDIA Compact Aerial RAN計(jì)算機(jī) (ARC-Compact) 將這些能力擴(kuò)展到邊緣，使單個(gè)基站能夠部署 AI-RAN，這些基站空間和功率資源有限，且以 RAN 為中心的工作負(fù)載占主導(dǎo)。它們共同支持集中式和分布式 AI-RAN。

NVIDIA ARC-Compact：

適用于基站的低功耗 AI-RAN 解決方案

ARC-Compact 旨在實(shí)現(xiàn)分布式 AI-RAN 部署場景。它將能效、GPU 加速無線電處理和高性能 vRAN 結(jié)合起來，利用 Arm 生態(tài)系統(tǒng)將基站轉(zhuǎn)變?yōu)槎喙δ艿?5G 和 AI 中心。它在典型功率和空間限制范圍內(nèi)提供最佳基站容量，同時(shí)滿足外形尺寸要求，從而解決了基站的獨(dú)特限制。

ARC-Compact 在 C-RAN 和 D-RAN 上支持相同的軟件定義代碼庫，遵循可以將軟件升級到 6G 這一首要原則。它采用NVIDIA Grace CPU C1構(gòu)建，配備 72 個(gè)高性能且節(jié)能的 Arm Neoverse V2 核心。搭載 NVIDIA GPU 的 PCIe 插卡來加速無線電功能或 AI 工作負(fù)載的處理。通過NVIDIA ConnectX-7網(wǎng)絡(luò)接口卡 (NIC) 提供快速以太網(wǎng)連接。

根據(jù) NVIDIA 內(nèi)部基準(zhǔn)測試，ARC-Compact 滿足表 1 中概述的分布式 AI-RAN 的關(guān)鍵要求。

表 1. ARC-Compact 滿足分布式 AI-RAN 的關(guān)鍵要求

ARC-Compact 的采用與可用性

ARC-Compact 預(yù)計(jì)將通過多個(gè) OEM 和 ODM 合作伙伴提供，如 Foxconn、Lanner、Quanta Cloud 和超微，我們正在與這些合作伙伴共同開發(fā)基于 Grace CPU C1 的系統(tǒng)。預(yù)計(jì)今年晚些時(shí)候市場將出現(xiàn)各種配置，以支持電信分布式 AI-RAN 用例。

T-Mobile 資本市場日宣布的 AI-RAN 創(chuàng)新中心合作伙伴關(guān)系，為ARC-Compact 解決方案的分布式 AI-RAN 部署開發(fā)提供了幫助。新解決方案將作為 D-RAN 參考架構(gòu)，用于下一階段的 AI-RAN 協(xié)作。

沃達(dá)豐正繼續(xù)與 NVIDIA 合作，并評估基于 ARM 的 ARC-Compact 解決方案，用于分布式 AI-RAN，這符合其主要 OpenRAN 目標(biāo)，即在邊緣優(yōu)化的短深度服務(wù)器上提供更高性能和更高效的分布式計(jì)算。

作為搶先體驗(yàn)計(jì)劃的一部分，諾基亞收到了 ARC-Compact 的種子系統(tǒng)，并正在通過早期基準(zhǔn)測試測試其 5G Cloud RAN 軟件，以證明 ARC-Compact 適用于分布式 RAN 部署場景。這進(jìn)一步推進(jìn)了諾基亞和 NVIDIA 在 AI-RAN 方面的持續(xù)合作。

三星正擴(kuò)大與 NVIDIA 的 AI-RAN 合作，將其 5G vRAN 集成到 NVIDIA ARC-Compact 中，用于分布式 AI-RAN 解決方案。三星去年已完成概念驗(yàn)證，驗(yàn)證了其 vRAN 軟件與 NVIDIA GPU 之間的無縫集成，展示了增強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)性能和效率。現(xiàn)在，三星正在評估其搭載 NVIDIA Grace C1和NVIDIA GPU的 vRAN 軟件，以加速其他 AI 工作負(fù)載，包括 AI/ML 算法，以進(jìn)一步提升性能和效率。

NVIDIA 憑借其 AI Aerial 產(chǎn)品組合，一直處于 AI-RAN 解決方案的前沿?，F(xiàn)有的 Aerial RAN 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)成為與 Indosat Ooredoo Hutchison、軟銀集團(tuán)和 T-Mobile等客戶，以及 Capgemini、富士通、京瓷和 SynaXG 等解決方案合作伙伴開展的 AI-RAN 合作的一部分。借助 ARC-Compact，它包括了高密度和低密度系統(tǒng)，以滿足以 AI 為中心、以 RAN 為中心，甚至是僅 AI 或僅 RAN 模式的需求。這使得在集中式和分布式 AI-RAN 部署場景中實(shí)現(xiàn)同構(gòu)的軟硬件架構(gòu)成為可能，這是運(yùn)營商構(gòu)建 AI-RAN 網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵要求。

ARC-Compact 的關(guān)鍵構(gòu)建模塊

ARC-Compact 旨在利用以下硬件和軟件組件，高效處理 5G vRAN 和 AI 工作負(fù)載：

NVIDIA Grace CPU

Grace CPU 專為運(yùn)行 AI、vRAN、云、邊緣和高性能計(jì)算應(yīng)用的現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)。其能效是當(dāng)今領(lǐng)先的服務(wù)器處理器的 2 倍。Grace 架構(gòu)與 Arm 生態(tài)系統(tǒng)完全兼容，可確保數(shù)據(jù)中心中專為 Arm 設(shè)計(jì)的任何應(yīng)用均在 Grace 上無縫運(yùn)行，反之亦然，從而為電信運(yùn)營商的 vRAN 部署提供所需的供應(yīng)商多樣性。

NVIDIA ConnectX-7

ConnectX-7 提供高速、低延遲以太網(wǎng)連接，支持前傳、中傳或回傳，還可以路由 AI 流量或提供高級卸載。它提供多達(dá)四個(gè)端口的連接，總吞吐量高達(dá) 400 Gbps，并為電信行業(yè)提供數(shù)據(jù)中心規(guī)模的硬件加速網(wǎng)絡(luò)、存儲、安全性和可管理性服務(wù)，包括用于 Transport Layer Security (TLS) 、IP Security (IPsec) 和 MAC Security (MACsec) 的內(nèi)聯(lián)硬件加速等功能。

軟件架構(gòu)

ARC-Compact 基于 Aerial CUDA 加速 RAN 軟件實(shí)現(xiàn)，利用 CPU 和 GPU 提供 5G vRAN。

對電信服務(wù)提供商的核心優(yōu)勢

對于希望在基站部署分布式 AI-RAN 的電信服務(wù)提供商，ARC-Compact 提供了一種低功耗、緊湊且經(jīng)濟(jì)高效的解決方案，用于交付高性能 5G 和 AI 推理。關(guān)鍵優(yōu)勢包括：

適用于蜂窩基站的高效解決方案：ARC-Compact 可在低功耗范圍內(nèi)提供高性能 5G vRAN 和 AI 工作負(fù)載，從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)、經(jīng)濟(jì)高效的分布式 AI-RAN 部署。

AI 賦能的無線電和邊緣創(chuàng)新：通過集成 PCIe 插件 GPU，它可實(shí)現(xiàn)用于無線電信號處理的先進(jìn) AI/ ML 算法，從而提高頻譜效率和網(wǎng)絡(luò)利用率，并在邊緣解鎖新的 AI 驅(qū)動服務(wù)。

利用 ARM 生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)靈活性和多樣性：ARC-Compact 基于具有 Arm 核心的Grace C1 CPU 構(gòu)建，使電信運(yùn)營商能夠從不斷發(fā)展的 ARM 生態(tài)系統(tǒng)中受益，并使其 vRAN 解決方案的供應(yīng)商群體多樣化。

在所有部署中實(shí)現(xiàn)同構(gòu)、軟件定義的 vRAN：ARC-Compact 運(yùn)行的 5G vRAN 軟件與集中式 AI-RAN 站點(diǎn)相同，可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一、完全軟件定義的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可輕松升級到 6G，并簡化管理，無論部署場景如何。

針對現(xiàn)實(shí)世界的基站要求進(jìn)行了優(yōu)化：它外形緊湊、溫度范圍寬且符合全球電信標(biāo)準(zhǔn)，專為單個(gè)平臺上的邊緣 AI-RAN 部署而構(gòu)建。

該系統(tǒng)可以靈活配置以支持各種 AI-RAN 用例，包括：

以 RAN 為中心或僅 RAN：這預(yù)計(jì)將成為大多數(shù)分布式部署的主要用例，并通過單個(gè) Grace C1 CPU 和單個(gè) GPU 配置提供服務(wù)。

以 AI 為中心：主要使用用于 RAN 的 Grace CPU（如 FDD），并將 GPU 專用于 AI 或視覺處理應(yīng)用。

以 RAN 和 AI 為中心：利用專用于 AI 或視覺處理的附加 GPU，同時(shí)通過單個(gè) C1 CPU 和 GPU 同時(shí)支持高端 RAN 工作負(fù)載。

結(jié)論：AI-RAN 催化劑

圖 1. 用于 AI 原生無線網(wǎng)絡(luò)的 AI Aerial 產(chǎn)品組合

2024 年，NVIDIA 推出了 Aerial RAN Computer-1，通過外部現(xiàn)場試驗(yàn)展示了 AI-RAN 的優(yōu)勢，如每美元資本支出的新收入增加 5 倍，與同類最佳 ASIC 系統(tǒng)相比能源效率提高 40%，容量利用率提高 3 倍。這一時(shí)刻標(biāo)志著 AI-RAN 技術(shù)及其生態(tài)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。許多客戶和合作伙伴開始推進(jìn)他們的 AI-RAN 目標(biāo)。

ARC-Compact 是 AI-RAN 采用的下一個(gè)催化劑，使電信公司能夠在每個(gè)基站部署強(qiáng)大、節(jié)能且靈活的 AI-RAN 解決方案。與 Aerial RAN Computer-1 相結(jié)合，通過全棧平臺為 AI-RAN 構(gòu)建塊添加支持，該平臺支持可擴(kuò)展的硬件、通用軟件和開放式架構(gòu)，能夠與生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴一起在任何部署場景中提供高性能 AI-RAN。

電信公司還重視全套 AI Aerial 產(chǎn)品組合，包括用于訓(xùn)練、仿真和部署 AI-RAN三個(gè)計(jì)算平臺。例如，同一個(gè)版本的 Aerial CUDA 加速 RAN 軟件同時(shí)應(yīng)用于 Aerial Omniverse 數(shù)字孿生平臺和實(shí)際運(yùn)行中的 Aerial RAN 計(jì)算系統(tǒng)，使客戶能夠在現(xiàn)場部署新 AI 模型之前以可預(yù)測的方式對其性能進(jìn)行仿真，并繼續(xù)通過數(shù)據(jù)循環(huán)對其進(jìn)行微調(diào)。

隨著行業(yè)加速邁向 AI 原生無線網(wǎng)絡(luò)，AI Aerial 為分布式智能的新時(shí)代奠定了基礎(chǔ)，釋放了無線領(lǐng)域的空前效率、創(chuàng)新和價(jià)值。