Kontron und Napatech haben ihre Zusammenarbeit bei der Entwicklung einer optimierten Plattform für das Hosting der 5G User Plane Function als Teil von Packet-Core-Implementierungen in Telco-Edge-Rechenzentren und privaten Netzwerken bekannt gegeben. Kontron und Napatech werden diese Plattform auf dem Layer123 World Congress in London vom 5. bis 7. Dezember vorstellen.

Im Gegensatz zu den meisten 4G-Netzwerken, die auf eigens entwickelten Appliances basieren, wird der 5G-Paketkern als virtualisierte oder Cloud-native Software implementiert, die auf Servern in Edge-Einrichtungen von Telekommunikationsanbietern sowie in privaten Unternehmensnetzwerken läuft. Da Kommunikationsdienstleister (CSPs) und Unternehmen ihre 5G-Netzwerke immer weiter ausbauen, stehen sie unter starkem finanziellem Druck, die Anzahl der Nutzer zu maximieren, die auf jedem Server unterstützt werden können, unabhängig davon, ob es sich um einzelne Abonnenten oder IoT-Geräte handelt, und so die Nettokosten pro Nutzer zu minimieren. Gleichzeitig stehen sie vor der Herausforderung, Server an abgelegenen Standorten einzusetzen, die nicht über die Klimatisierung, Heizung, physische Sicherheit und reichlich und kostengünstige Energie verfügen, die mit traditionellen Cloud-Rechenzentren verbunden sind.

Innerhalb der 5G-Paketkernsoftware ist das Subsystem mit der höchsten Rechenlast die User Plane Function (UPF), die kritische Paketprüfungs-, Routing- und Weiterleitungsfunktionen durchführt. Da Allzweck-Server-CPUs für die Leistungs- und Latenzanforderungen der Echtzeit-Paketverarbeitung nicht gut geeignet sind, setzen Netzbetreiber und 5G-Core-Software-Anbieter zunehmend auf Lösungen zur Auslagerung der UPF auf Beschleunigerkarten, die für die Ausführung solcher Workloads optimiert sind. Kontron und Napatech arbeiten zusammen, um diese wichtigen Herausforderungen im Zusammenhang mit 5G-Paket-Core-Implementierungen zu bewältigen. Die Hardware/Software-Lösung von Napatech umfasst einen vollständig ausgelagerten UPF Fast Path, der auf einer FPGA-basierten programmierbaren SmartNIC läuft, sowie den ME1310 Edge Server von Kontron, der für die Lösung der Herausforderungen von begrenztem Platz und Stromverbrauch optimiert ist, um die Ausführung komplexer Applikationen am Netzwerkrand zu ermöglichen.

Der UPF-Datenpfad von Napatech ist als Port-zu-Port-Inline- oder "Hairpinned"-Architektur implementiert, die sicherstellt, dass nach der anfänglichen Einrichtung alle Datenströme auf dem SmartNIC verarbeitet werden, ohne dass der Datenverkehr zur und von der Server-CPU weitergeleitet werden muss, wodurch die Gesamtperformance des Systems maximiert wird. In einem repräsentativen Edge-Anwendungsfall, den das Unternehmen analysiert hat, ermöglicht die Napatech UPF Offload-Lösung Netzbetreibern, 75x mehr Nutzer pro Server zu unterstützen als mit einem softwarebasierten UPF und 7x mehr Nutzer pro Server als mit einem konkurrierenden ASIC-basierten SmartNIC. Der ME1310 Edge Server von Kontron ist mit einem Intel® Xeon® D-2700 Prozessor ausgestattet und bietet eine lange Lebensdauer mit einem weiten Temperaturbereich (-40°C bis +65°C) in einem kleinen mechanischen Formfaktor.

Durch die Integration mehrerer Hardwareeinheiten in eine einzige, äußerst robuste Einheit werden OPEX und TCO durch die Minimierung der Anforderungen an Klimatisierung, Heizung und Verkabelung gesenkt, während gleichzeitig die Anzahl potenzieller Fehlerpunkte, die Komplexität der Installation und der für die Bereitstellung benötigte Platz reduziert werden. Die komplette UPF-Offload-Plattform, bestehend aus dem Kontron ME1310 Edge Server und dem NT200 200Gbps SmartNIC von Napatech, auf dem der Link-Inline-Software-Stack läuft, ist für den Fernzugriff durch unabhängige Softwareanbieter (ISVs) verfügbar. Dadurch können diese ISVs die Integration ihrer Software mit der Kontron/Napatech-Plattform beschleunigen, da sie keine Server mehr in ihren eigenen Labors installieren und konfigurieren müssen.

Diese Integrationen werden wiederum die Verfügbarkeit von Hardware-Software-Packet-Core-Lösungen auf Systemebene beschleunigen, die für Edge-Standorte optimiert sind, die UPF-Offload nutzen, um einen erstklassigen ROI zu erzielen, und die von CSPs und Unternehmen eingesetzt werden können.