5G软件架构

此前，我们已经研究了5G的硬件需求。本周，我们将了解面向5G部署的软件基础设施。英特尔等供应商以及O-RAN和OpenRAN等标准组织发布了一些概念和规范。然而，这些概念有点模糊，这些概念可能不适用于未来5G部署的所有潜在用例。其中许多概念和规范都侧重于运营商级部署，并且在制造园区或大型船舶等电信应用之外还有许多潜在的5G客户。

在不同的设计中有一个共同的趋势：软件堆栈正在远离裸机，转向虚拟化或容器化的软件堆栈，使用集中式管理软件轻松部署和管理所有节点。RedHat、VMware和其他领先软件供应商的解决方案都附带了VM和容器管理解决方案，可以托管定制的5G软件堆栈。Intel®也加入了虚拟化FlexRAN解决方案的行列。这些软件堆栈的目的是将集中管理的软件的内聚堆栈链接在一起。

领先的VM软件套件供应商之一VMware正在将容器支持集成到其vSphere虚拟化平台中，展示了容器概念是如何流行起来的，并且虚拟化专家再也不能忽视它。企业操作系统和虚拟化平台的另一巨头红帽公司推出了OpenShift容器管理平台。甚至微软也加入了容器潮流，将OpenShift集成到他们的Azure混合云计算平台中。

对于那些规模或预算有限的用户，可以免费使用通过Kubernetes编排系统部署的Docker容器。这些开源替代方案不会放弃功能。与开源领域一样，最大的区别在于支持。专业支持可从盒装软件供应商处获得，在开源替代方案中，您将依赖文档和社区支持来解决可能出现的调试问题。

软件堆栈最重要的是从专有供应商解决方案转向开放标准软件和硬件。这将为希望为内部需求构建私有5G网络的企业和企业降低障碍。这允许在硬件方面进行公开竞争。尽管竞争加剧，但这对硬件供应商来说是一件好事。它迫使供应商进行创新以吸引客户，并建立自己的 5G 硬件愿景以开拓特定的利基市场。一刀切，通过竞争，客户将能够找到满足其确切需求的硬件，并选择能够很好地集成到其现有软件基础架构中的软件。我们设想的是企业将选择运行他们熟悉的基础操作系统，例如 RHEL 或 CentOS，然后运行供应商提供的 KVM，或者更有可能是捆绑所有所需软件的容器。软件和硬件供应商将需要密切合作以提供应用优化的解决方案。

感谢您再次加入我们，再次了解 5G。随着行业趋势变得更加具体，我们将重新讨论这个话题。一体化小型基站看起来像是下一个热门的 5G 话题，我们肯定会在以后的文章中对此进行更深入的研究。

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系统管理传统上依赖于1998年建立的古老的IPMI协议标准。从那时起，技术有了相当大的进步，与可以将过程可视化为直观界面的现代化GUI相比，命令行工具不再受欢迎。输入由DMTF（分布式管理任务组）发布的Redfish规范。

Redfish是一个开放的行业标准协议，旨在利用当今能够管理大规模服务器部署的现代web标准。该标准使用了常见的RESTFUL web界面以及JSON数据格式。这些是互联网上使用的通用标准，便于管理实用程序的开发和兼容性。这些web技术还支持通过通用web浏览器进行服务器管理和监控，从而简化了流程。由于Redfish是在现代时代设计的，因此系统BIOS和板载BMC的集成明显更好。

最终，Redfish允许服务器管理员控制全球服务器的大规模部署。当前的IPMI工具对自动化不友好，并且随着供应商不断构建自己的专有IPMI命令而变得支离破碎，这些命令在混合供应商环境中互操作性不强且管理复杂。通过对Redfish的标准化，未来的工具将允许单个管理面板跨不同的服务器品牌工作，只要它支持Redfish标准。这也开启了第三方管理工具的可能性。通过Python和PowerShell等常用脚本语言，管理员可以通过熟悉的工具自动化管理、更新和部署。

其阳科技正逐步在许多不同平台上支持Redfish。其阳最近发布的1932和1937分别基于 Intel和AMD的最新处理器，是率先支持这一多功能新标准的产品之一。

	SCB-1932 网络设备 | 边缘计算服务器 ●支持双路第3代Intel® Xeon®可扩展处理器，LGA4189 ●16 x DDR4 3200MHz内存 ●8 x PCIe x 8 用于网络扩展模块 ●2 x 2.5” HDD/SSD, 2 x M.2 2280 & 1x m-SATA ●支持OT006A/B可信安全启动模块
	SCB-1937 网络设备 | 边缘计算服务器 ●支持双路AMD® EPYC 7003/7002 系列处理器，LGA4094 ●16 x DDR4 3200MHz 内存 ●8 x PCIe x 8 用于网络扩展模块 ●2 x 2.5”HDD/SSD, 2 x M.2 2280 & 1 x m-SATA ●支持OT004A可信安全启动模块

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Edge有很多定义，但一般来说，Edge可以定义为内部部署系统或边缘云上的向前部署服务器，以服务于建筑物、社区或城市街区。这些服务器与用户之间的距离可以减轻网络流量和传输到数据中心所需的延迟。

更多：关于Edge AI的解决方案

随着越来越多的办公任务被数字工作流增强或取代，边缘人工智能将继续成为企业数字化转型的下一个逻辑步骤。智能应用程序可以帮助数字化文档，或通过人工智能辅助聊天机器人对客户查询提供即时响应。这些智能应用程序只是AI能够提高组织效率和为分析提供前所未有的额外数据的冰山一角。

加速的人工智能计算也有改善城市生活的应用。智能城市解决方案可以为城市规划者提供关于车辆交通、行人交通、热点地区以及更多指标的宝贵而精确的数据。这些可以帮助城市规划者制定未来的基础设施升级，以及交通、交通、未来城市扩张等规划。它也用于城市运营。

直播视频正在成为许多城市的常态。这些配备视觉推理引擎的摄像头可用于交通法规执法，以减少轻微交通违法行为所需的人力，从而为特殊情况或活跃的犯罪活动腾出宝贵的人力资源。

我们正处于人工智能进化的探索阶段。我们正在试验人工智能如何改善我们生活的方方面面。要承载这些新的尖端解决方案，硬件需要可靠，并且能够满足高性能GPU和其他特定应用加速器的需求。其阳系统已做好边缘准备结构紧凑，默认情况下有些系统具有更高的温度设计要求。前端接入设计让GPU能够接触到最冷的空气，无论部署在何处，都有助于让GPU保持最佳性能。

此外，我们的工作负载优化团队擅长根据客户配置在特定于应用程序的基准测试中微调固件以获得最高性能，这一点受到了那些没有能力驱动大型品牌服务器进行定制的ISV的赞赏。其阳不断扩展的Edge AI产品组合允许可靠快速地开发创新的智能应用程序，从而加速您的业务。

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城市人口的快速增长和城市的扩张，需要改善信息和通信技术，以促进经济增长，提高生活质量。智能城市中的人工智能边缘计算是推进城市生活的重要领域。许多因素会影响城市地区。为了使这些城市区域变得更好，城市监控、交通分析和城市规划是智慧城市的三个重要组成部分。

• 城市监控–它利用面部识别、实时监控和深度学习进行分析。它必须安全、可靠、安全且全天候运行。利用人工智能提供的信息，政府和警察可以为未来制定预测和预防措施。
  
• 交通管理——通过基于深度学习的图像处理技术和多目标检测，人工智能可以对道路物体进行统计和分类，检测事故和异常活动，以提高城市街道的安全性。

• 城市规划——通过机器学习或深度学习来进行BIM（建筑信息建模）、CIM（城市信息建模）设计，例如停车场、建筑、道路、公共空间，它可以为城市设计师提供更好的城市设计选项。
  

其阳系统是智能城市解决方案的完美宿主。

对于要求较低的应用，我们推荐BIS-3101，由Intel第9代Core I CPU（Coffee Lake）供电，具有成本效益，可以支持双宽度GPU。https://www.aewin.cn/products/bis-3101

巨大的数据处理和实时监控需要低延迟、高带宽的Intel Xeon或AMD EPYC CPU以及其阳网络扩展模块和强大的GPU来满足这些要求。SCB-1932和SCB-1937非常适合这些应用。

https://www.aewin.cn/products/scb-1932/
https://www.aewin.cn/products/scb-1937/

其阳科技专注于边缘和网络计算平台。除了提供硬件平台，我们还可以根据客户的要求进行定制，以微调固件和BIOS。我们还可以使用CUDA或Open VINO工具包构建软件环境，以加快客户开发和部署创新解决方案。

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其阳推出OT006系列可信安全启动模块，以增强固件弹性防止篡改和数据损坏。基于专业部门的防篡改和固件加固的研发经验，此模块完善的安全启动功能推动了网络和边缘计算可信任硬件系统的建立。

OT006是一个独立的模块，与系统的其余部分隔离，以减少可能的攻击面。此模块具备板上逻辑识别和验证固件数字签名功能，检测到异常后的动作是可编程的，默认情况下会发出蜂鸣器警报并保持启动顺序，然后需要用户交互以更正固件并继续启动过程。根据客户不同需求，可以对该模块进行编程以提供自动固件恢复。

固件恢复的另一个关键部分是确保有一个原始的镜像作为参考，特别注意的是确保主板上固件镜像的完整性，为防止固件镜像被篡改，更新镜像时需要专用的硬件密钥和密码，添加硬件密钥不仅可以避免潜在的恶意行为，同时还可以防止物理访问篡改。

OT006具备2个产品型号，OT006A和OT006B。OT006A板载固件是基于Intel的PFR（固件保护和恢复）开发的，其中OT006B基于AEWIN自己的可信安全启动代码库开发的。两种技术最大的区别在于启动顺序，其中PFR的验证流程更加有序，而AEWIN可信安全启动将验证过程并行化处理以加快启动顺序。然而两者都旨在提供类似的功能集，可以保护板载固件以及检测是否添加了错误的硬件。

OT006已在我们的许多产品中得到使用，首先发布的是支持此模块的系统BIS-5221和SCB-1932。如需了解更多信息请与我们的销售人员联系。

OT006 – 可信安全启动模块 – Intel PFR平台固件保护恢复 – M.2 – Max 10芯片

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其阳科技宣布推出我们网络旁路技术的最新迭代，即One Touch Bypass。互联网接入对现代企业至关重要，它处理着与外界的几乎所有形式的通信。它使用即时消息、电话和基本电子邮件在全球范围内实现了即时交互。互联网连接已成为企业的生命线，确保接入至关重要。其阳One Touch Bypass允许系统和网络扩展模块在系统通电时切换到旁路模式，无论系统是否通电。随着板载BMC（Baseboard Management Controller，基板管理控制器）的广泛采用，这一功能得到了增强。

在功能齐全的系统中，网络数据包通过 LAN1 进入系统。数据包经过处理然后通过 LAN2 发送到下游设备。在系统不可用的情况下，网络扩展模块内的BMC和板载MCU独立于主机系统工作，并互连LAN1和LAN2，以允许数据包直接通过，绕过系统。在没有Bypass功能的故障系统中，它将充当网络连接的路障，并切断关键通信链路。通过使用配备LAN Bypass的系统和网络扩展模块，我们可以将数据包传递到下游以绕过故障。对于非必要的网络功能，如网络优化、负载平衡或网络遥测嗅探器，这是一个经济高效的计划。对于关键网络安全设备，可以使用Bypass将流量路由到冗余设备，以维护安全边界。

One Touch Bypass可通过物理开关访问，以向BMC发出信号以启动旁路过程，打开后，即使主机系统已关闭，它也将继续在此模式下运行。可以在MCU中配置其他模式，您可以使用断开模式和链路丢失模式强制断开连接，以诊断网络断开。通过MCU上的正确设置，它还可以充当紧急网络断开开关，在发生严重入侵或其他安全违规事件时立即切断上游网络访问。

这些是可以添加到网络管理员工具包中的有用功能。凭借多年构建网络设备的经验，我们认为Bypass功能是为您的网络增加更多稳健性和弹性的最具成本效益的方法之一。它本身是无价的，但与系统冗余相结合，它可以成为一种力量倍增器，可以将网络弹性提高几倍。

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硬件平台变得越来越复杂，作为副作用，固件被赋予了比以前更多的功能和控制。因此，维护板载固件的完整性以确保通过系统的数据安全是绝对必要的。其阳科技在维护系统完整性方面经验丰富，因为之前曾担任专业领域的ODM。

今天，我们将深入了解我们去年推出的OT004模块。这是我们设计的增强固件弹性的信任根安全系统中的第一条链。OT004是一个独立的模块，与系统的其他部分隔离，以减少可能的攻击面。它配备了带有AEWIN Trusted Secure Boot固件的FPGA。板载逻辑识别和验证系统内部的固件。如果发现异常，它可以提供自动固件恢复或保持引导顺序并警告系统管理员。默认行为是可编程的，管理员可以在模块设置过程中进行调整。

为了防止篡改，存储在板上的黄金图像被锁定以防更改。在不更新模块的情况下，任何固件更新或未经授权的更改都将被覆盖，并将其恢复到先前已知的良好状态。有多个安全层和算法可以防止攻击者对模块进行暴力攻击，从而危及系统。同样，该模块通过多个安全层保护自己免受攻击和未经授权的更新。

为了支持广泛的AEWIN平台，OT004模块被分成3个不同的SKU：OT004A、OT004B和OT004C。OT004A专门为带有板载BMC的系统设计，例如SCB-1927和SCB-1928，AEWIN的Intel Purley平台带有板载基板管理。对于板载BMC，信任根从BMC固件验证开始，在那里它可以验证BIOS映像。然后继续信任根，直到OS启动，在那里它可以验证AEWIN Trusted Secure Boot模块的操作，以完成信任根中的完整链。

OT004B和OT004C分别为Intel和AMD系统设计，以提供从BIOS开始的信任根功能。它主要设计用于没有板载BMC的系统。由于固件硬件架构略有不同，因此需要拆分SKU以支持这两个平台。例如，SCB-1826支持OT004B，而SCB-1833则支持OT004C。如果您对将固件安全集成到下一代其阳设备有任何疑问或意见，请告知我们。我们友好的销售可以帮助您保护下一个AEWIN平台。

可信安全启动模块

• 可信安全启动模块
• TSB插针

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多年来，Open Compute Project 将许多有趣的想法引入了传统保守的服务器领域。OCP外形尺寸网卡是OCP OpenRack兼容服务器之外的突破性技术之一。正在流入市场的OCP3.0外形尺寸NIC正在为超过100Gbps的连接做好准备。

外形因素优于标准 PCIe NIC，因为它不是垂直安装在主板上，也不需要提升板，这会降低严格的PCIe Gen4和即将到来的Gen5标准的信号质量。OCP3.0 的设计考虑了最新的 PCIe 标准和电气要求，以及即将推出的超过 100Gbps 的网络标准。定义了两种外形因素：SFF 和 LFF，它们具有 PCIe x16 和 x32 通道功能。这分别允许 200Gbps (QSFP56) 和 400Gbps (QSFP56-DD) 的带宽，为未来多年的外形设计提供了保障。

与之前的OCP NIC迭代相比，主要的变化之一是形状因素从板上夹层演变为板边缘格式。这有一些非常有益的影响。OCP 2.0卡在散热片尺寸方面存在空间限制。OCP3.0的更大占地面积允许增加散热片表面积，以实现更好的冷却潜力，尤其是在NIC安装在热岛上的服务器配置中。板边缘连接允许在不打开服务器的情况下进行更轻松的服务，同时还利用PCIe的热插拔功能进行热服务，以减少停机时间。网络卡供应商，如Intel和Mellanox，已经在市场上推出了OCP3.0 NIC，我们期待更广泛的行业接受这种外形规格。

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最新一代PCIe Gen 4在单通道上将PCIe Gen 3的带宽提高了一倍，达到单通道16GT/s。由于奇偶校验位采用128/130位编码方案，实际吞吐量为1.969 GB/s。一个完整的PCIe x16通道的吞吐量接近32GB/s，而x8通道只有一半的吞吐量。PCIe Gen 4 x8链路能够支持100Gbps以太网连接，无瓶颈。这是我们作为网络计算专家所感兴趣的地方。

AEWIN最新的基于PCIe Gen 4的网络计算平台配备了8倍的PCIe x8扩展机架，以支持多达8倍100Gbps的连接，并具有基于Intel E810的R671扩展模块的全吞吐量能力。Intel E810还能够支持高达4x 25Gbps（R672）或8x 10Gbps（NFT801）。在SCB-1932和1937内部，它最多允许32 x 25Gpbs或64 x 10Gbps端口。增加的端口密度允许在1U空间中达到32 x 10Gbps，而上一代需要高达2U才能满足此端口配置。端口配置的灵活性允许我们的用户配置系统，以满足他们的确切网络需求。

除了网络，PCIe Gen 4在加速计算方面具有巨大潜力。尽管通过PCIe连接的带宽通常不是GPU加速计算的问题，但能够在更短的时间内传输相同数量的数据将确保GPU利用率最大化，且不会等待数据。

NFT801 NFT801+R673 for total PCIe x16

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旋转驱动器和风扇是可靠系统内部潜在故障的两个主要来源。更换传统的旋转驱动器将使整个系统的可靠性更上一层楼。SSD不仅更可靠，而且在最终读/写性能和访问延迟方面通常更快，从而提高系统的响应速度。固态硬盘的选择太多了，我们将快速浏览一下接口和形状因素，以及那些没有的。

释义

我们将主要研究SSD。我们将在这里快速讨论eMMC/DOM/CF/其他基于闪存的简单驱动器和卡，因为它们不包括高级驱动器控制器，这会妨碍板载NAND闪存的性能和寿命。它们是小型磁盘，主要设计用于嵌入式存储操作系统映像。读取性能从正常到缓慢不等，但主要的问题是写入速度变慢和写入耐久性降低。建议在高度以读取为重点的工作负载的应用程序中使用。

接口规范和之前的内容

我们之前更详细地介绍了其中的一些连接器。如果您有兴趣，请跳转＜链接：https://www.aewin.cn/application/internal-data-connectors/ >

这里我们不详细介绍，但有三种更流行的接口用于将SSD连接到主机系统，它们是：SATA、SAS和PCIe。SATA和SAS用于存储的历史悠久。PCIe直接连接存储是最近的事情，在其当前状态之前经历了一些尝试和错误。虽然NVMe已成为基于PCIe的SSD的同义词，但在此之前还有一些从未流行过。基于AHCI的PCIe驱动器在NVMe之前就已推出。AHCI是为传统旋转磁盘设计的逻辑接口，无法利用SSD提供的额外速度。NVMe从一开始就定义了一个标准，旨在利用PCIe的可扩展性以及不断提高NAND闪存驱动器及其控制器的速度，从而使我们摆脱了严重不足的AHCI标准。NVMe是一个逻辑接口，可以以多种形式携带。

外形尺寸

注意：用于基于 PCIe 的 SSD
红色的接口类型 = 过时的格式

mSATA

mSATA是一种小型SATA驱动器，因此得名：micro-SATA。由于占用空间较小，它是嵌入式使用的流行格式。它使用了PCIe迷你连接器和外形尺寸，但在电气上使用了无处不在的SATA接口，使其能够在各种平台中使用。

M．2

M．2是当今人们对固态硬盘的普遍看法。它有许多标准长度，如22110、2280、2242、2230和2224。它可以平行于主板安装，以允许较低的安装高度，或者在驱动器较短的情况下垂直于主板安装。平行安装确实占用了PCB上的宝贵空间，而垂直安装的占地面积要求更小。权衡的是通常用于此安装的较小驱动器的密度较低。较长的驱动器可以垂直安装，但不太安全，可能需要额外的机械辅助才能将其固定到系统上。

M.2的一个缺点是热相关。M.2的大部分是作为裸PCB+芯片提供的，上面没有冷却解决方案。如果没有冷却，则更可能在IOPS繁重的工作负载中达到热极限。在没有任何障碍物接触裸露的PCB或组件的情况下进行操作时，它可能更容易受到物理力或静电放电的影响。另一方面，这使其成为一种22mm宽的紧凑型解决方案，可轻松挤进许多地方。一些系统也可能使用PCIe x 2通道连接到M.2，这限制了M.2的最终带宽。如果您需要M.2的全带宽，这是一个需要特别关注的领域。

图片来源于Intel

U．2

U．2是具有PCIe x4连接的2.5英寸驱动器外形。它可以配置为1 x PCIe x 4，或在特殊双端口驱动器中配置2x PCIe x2连接，以增加数据连接路由的冗余。它有7毫米、9毫米和15毫米的厚度，而性能更高的驱动器通常为15毫米。这一直是以数据中心为中心的SSD的标准。主机插座与2.5英寸SATA和SAS驱动器兼容，并通过同一端口提供数据和电源。

Intel Ruler

“Intel Ruler”是一个稍微复杂的主题，因此我们今天只需回顾一下概述。Intel Ruler正式命名为EDSFF，Enterprise&Datacenter Storage Form Factor。它旨在通过针对M.2的弱点来取代M.2的外形尺寸。EDSFF具有长的变体，允许板载更多NAND芯片以大幅增加容量。在另一端，有E1.s的短尺寸，体积小，但也与主板平行安装，边缘朝着主板。这允许在主板上实现最高密度和较低占地面积。这也允许外形尺寸以高密度配置前安装，仅受可用PCIe通道数量的限制。它还通过增加驱动器的宽度来增加NAND密度，从而借鉴了三星NF1。

E1 PCIe x4 连接 专为 1U 服务器设计 短 E1.s 格式 长 E1.l 格式
E3 PCIe x16 连接 专为 2U+ 服务器设计 短 E3.s 格式 长 E3.l 格式

PCIe HHHL

PCIe附加卡的外形可能是性能最高的固态驱动器。它可以提供PCIe x8和x16连接主机，从而增加带宽。这些驱动器中使用的控制器类别通常具有更高的性能，以支持更高的带宽。驱动器的外形尺寸还允许更大的散热片，以保持驱动器在最高性能模式下运行而不会降级。这种性能的另一面是它需要太多的PCIe连接，限制了可以添加的驱动器数量。在典型的服务器级应用程序中，插槽数量也有限，通常更适合用于其他硬件，例如100GbE NIC或加速器。只有在非常特殊的情况下，这些才有意义，例如需要IOPS的大型数据库，而这是其他硬件无法实现的。

Picture originates from Intel

荣誉提名：

三星NGSFF/NF1（“M.3”）

如果我们不谈论NF1，那我们就太大意了。NF1有一些值得注意的有趣特性，例如双端口功能NF1，可以为硬件故障提供额外的恢复能力，类似于双端口U.2。它检查了M.2（宽度）的瓶颈，并扩展了宽度，以允许更高密度的NAND模块安装在板上。它还使用相同的M-Key M.2连接器，允许硬件供应商少库存1件商品……然而，这就是麻烦开始的地方。NF1 在使用相同连接器时与 M.2 电气不兼容。更糟糕的是，由于引脚排列的原因，由于不同的引脚定义，一些数据引脚可能会接地短路。M.3引脚定义考虑不周，幸运的是三星加入了Intel的EDSFF，以避免该标准可能导致的所有潜在问题。

SATAe

SATAe（SATA express），不要与eSATA（外部 SATA）混淆，是 SATA 3.2规范中引入的一种容易混淆的品牌标准，它使用2个并排SATA连接器来传输PCIe信号。它是一种外形规格，旨在利用SATA连接器，同时允许主机端向后兼容以支持2个SATA驱动器。这是一个大而笨重的连接器，业界很高兴它从未流行起来。

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