中兴通讯未来电信IT设备应对5G时代巨通量计算

5G网络建设，无疑是当下电信领域的热点，5G预计2019年实现商用。5G将带来众多巨通量计算业务，如人工智能计算、高通量的大数据处理、5G交互式增强AR等。

那么，支撑这些业务功能的未来5G时代的电信IT设备，又会是什么样呢？ 

在2018年世界移动通信大会（Mobile World Congress）上，主流电信设备制造商展出了其最先进的基础设施产品，未来设备的技术发展方向和特征可窥一二。

此次中兴通讯展出的未来电信IT设备，总体上属于刀片服务器类型，但有几个显著的特征区别于传统刀片服务器。在架构上和传统设备有很大区别， 是以内存为中心的体系构建； 刀片采用FPGA，可有效分担CPU负荷，可对OVS、加解密等业务进行加速；采用全光互联，光背板通过光纤跳纤或光波导互联；采用液冷技术，直接式液冷结合间接式液冷及盲插技术，可靠性设计达到电信级标准。

以内存为中心

新一代内存的开放互连原型，采用以内存为中心的运算架构。

随着内存新材料的出现，Memory Wall（存储墙）被打破，体系结构从之前的计算为中心转向了以内存为中心，并构建成更大规模、更高效率的分布式内存计算体系。CPU连接到一个共同的内存空间，一些非常巨大的应用，比如AI、电商系统、SDN网络路由表等，承载在存储空间，计算单元根据规则，取出、运算、输出，特别适合5G带来的未来工作负载较大的应用。

采用FPGA异构加速

在FPGA上做硬件加速，可以对一些固化处理、协议转换（如OVS加载、卸载）进行加速，目前可承载50Gbps的流量。相对于采用普通处理器，吞吐率可达到线速（超过纯软件优化方案一倍以上），并提供超低延迟转发能力（软件OVS数十微秒至百微秒，iNIC仅数微秒）。

全光互联

随着信号速率越来越高，传统电传输的实现难度、成本都大幅度上升，已经到了瓶颈。而光传输具有大带宽、低时延、低功率、抗干扰、不受EMC影响等优势；随着硅光技术的发展，未来IT设备内光连接的费用将大幅度降低。光背板与刀片单板正交连接，相互独立，和普通电背板（基础信号、25Gbps以下高速信号）不耦合，可以选用光跳纤或光波导板。目前产业链相对成熟的是光跳纤。同时应用硅光技术，计算节点通过光纤或光波导连接到交换板，传输速率可超200Gbps。

液冷技术

液冷（液体冷却技术），是指采用液体作为冷却介质将热量从发热端转移到散热端的一种高效散热方式。液冷散热热容量更多，液体（同体积）比热容为空气的3000倍。同时热传导更快，液体导热性能是空气的15~25倍。

● 芯片热耗增加的挑战
8Core CPU 热耗从第1代的70W提高到第4代的150W，平均每代复合增长率28.9%；芯片热封装壳温由第1代的64℃提高到第4代的67 ℃，平均每代复合增长率5.0%。

● 设备功耗密度增加，强迫风冷产品散热能力、噪声遭遇瓶颈
噪声指标是根据人能够接受的程度制定的，相对稳定。但随着应用场景下移（如企业级应用），要求更低的噪音，整机功率密度已逼近40W/L （高温差），对应的单机柜最大噪声已达到112.4dBA，常温噪声也已达到了78dBA。

浸没式液冷技术，可应对更高功率密度的应用环境。液冷服务器整机沉浸在绝缘、无腐蚀性、无色无味的冷却液中。浸没设备的液体有液体、气态两种形态变化，液体吸收热量后，气化，冷凝器提供冷水，将热量带出系统，带到冷却源或冷却塔换热，被冷凝器冷却后再变为液体滴落，如此循环。热源和冷媒直接进行热交换，效率更高、散热能力更强。

中兴通讯引入先进的航天科技，产品具备温度、气压检测和自动控制功能。冷凝器置于上方盖板，易于单独维护，换热效率高。 根据测算，采用此系统，数据中心PUE接近1.0，节省风扇、电气等设备热耗，总体能耗降低82%。10万台服务器运行一年，每年可节约4亿度电。

液冷服务器内部不再使用风扇，没有噪音和震动。风机是高速运行机械部件，是失效率最高的环节，去掉风机后可靠性提高。电气设备隔绝空气、灰尘，避免氧化、硫化等，可靠性提高。
散热能力增强，则可支持更大的功率密度，同时对服务器进行重构设计，极大提升单位体积内的计算单元部署密度；也可部署更大功耗的处理器，单位体积计算能力提升10倍以上。这意味着，满足同等需求，则可极大减少设备占地空间，在用地紧张、地价高昂的大城市更为显著，综合运维费用降低20%以上。 

盲插技术

中兴通讯的未来先进计算平台采用冷板式液冷背板盲插方式，不仅维护方便、不占用面板空间，同时也不影响系统面板接口能力。水电隔离，液体快接头在电气连接的后面，不在一个深度平面空间，可以漏液导流和检测，在发现漏液的时候，告警并分级关闭液体，分区关闭电源，从而达到电信级应用安全的要求。

先进计算存储平台产品，采用全新的架构，针对电信应用进行硬件加速，并使用了光互联、液冷技术，通过巧妙的设计解决漏液的风险，达到电信级设备可靠性要求。在网络转发、数据处理、散热能力等各方面展现出极高的性能。作为全球领先的综合通信解决方案供应商，中兴通讯继续走在IT设备研发的前列。

中兴通讯Pre5G引领技术创新，未来电信IT设备支撑技术从风冷到液冷，从电到光，从传统X86计算体系到异构计算、以内存为中心计算。5G时代即将到来， 站在历史的关口，新与旧技术交替，未来电信IT设备长什么样，或许能从中兴通讯最新的电信IT设备中找到线索。