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October 14, 2021

DFA 1163:新汉专业uCPE助您实现极限5G体验

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趋势

在5G时代,NG-RAN(无线接入网)和5GC(5G核心网络)共同构成5G连接的基础设施(图1),它具有3个关键优势:高带宽、高可靠性和低延迟。单一的网络基础设施可以实现基于云本地硬件设计方法的多样化服务、分布式软件体系结构和自动部署。因此,需要专业的uCPE来适应数字转型边缘的网络、操作系统和服务的广泛云化。

挑战

与传统uCPE相比,专业uCPE具有更多功能,包括各种I/O端口类型(SFP、SFP+、RJ45、PoE)、更大的以太网带宽、最佳性能和多连接,以实现更多连接(有线和无线)。基于SDN/NFV的专业uCPE具有自适应性和灵活性,适用于边缘的云本机应用程序,并且能够在本地运行多样化的服务。在云本地统一架构上使用SDN/NF网络切片为NG-RAN中的专业uCPE提供了多样化的服务。uCPE通过利用多连接性、高吞吐量、高可靠和低延迟,甚至能够处理重负载的应用,如AR(增强现实)、VR(虚拟现实)、辅助/自动驾驶和智能制造应用。

 

Figure 1. NG-RAN and 5GC in the 5G system.

图 1. NG-RAN and 5GC in the 5G system.

 

随着物联网设备的日益增多,生活的方方面面都转向在线模式,对低延迟和高带宽连接的需求达到了顶峰。为了满足高需求并为未来提供储备,目前可采用mmWave技术。它覆盖5G FR2,其在24 GHz和300 GHz范围内,或者更具体地说,在无线电波和微波范围的上限内。相比之下,LTE、LTE Advanced和5G sub-6GHz网络运行在1GHz以下,在3.4GHz和6GHz的中频频段内(图2)。。通过启用mmWave技术,用户可以在许多应用程序中以更高的速度和无缝连接享受eMBB(增强移动宽带)体验。mmWave规范最大限度地发挥了第五代无线连接的全部网络潜力,但支持该技术的网络设备尚未准备好向市场大规模生产。

 

Figure 2. Frequency ranges in 5G System.

图 2. Frequency ranges in 5G System.

新汉解决方案

新汉最新专业uCPE DFA 1163系列基于Intel®Atom®C3000处理器,并适用于上述所有应用。它在CPU内部采用Intel QAT®技术,内置加密引擎以减轻CPU工作负载。该专业uCPE集成了为物联网设备和基于以太网的设备供电的PoE+功能。添加了一个10GbE SFP+光纤LAN端口,用于向后端以太网交换机和中央服务器传输数据。此外,DFA 1163系列具有不同链路速度的copper端口、两个2.5GbE RJ45端口、八个1GbE以太网交换机端口,以支持物联网设备的以太网服务,如VLAN和QoS。

 

此外,DFA 1163支持最新的无线技术5G FR1、FR2以及Wi-Fi 6模块,以实现专用和公共5G环境中的无线宽带连接。WAN连接的另一种方式是传统的固定线路以太网连接,这可以通过将xDSL SFP适配器插头插入SFP端口来实现。然而,在世界一些地方,这一传统选择正面临着大规模的退役浪潮。

 

DFA1163应用之一是基于FWA技术为工业4.0设备提供无线宽带。通过将eMBB和mMTC集成到uCPE中,5G服务在uCPE内部本地化,以支持私有网络中的云本地应用程序。此外,DFA1163还可用作复杂应用的无线网关、安全网关和边缘计算uCPE。

 

DFA 1163在有线和无线宽带连接(包括5G、Wi-Fi 6和LAN)方面的性能如下表所示。它在非独立(NSA)和独立(SA)两种5G环境中进行了测试。NSA模式提供5G服务时不需要端到端5G网络,但依赖于上一代基础设施(4G LTE),其中eNB/en gNB基于en-DC(LTE-NR双连接)架构(图3)。而在独立架构中,NG-RAN和5GC是5G系统的一部分(图1),不依赖于4G网络基础设施。

 

Figure 3. 5G NSA Architecture.

图 3. 5G NSA Architecture.

 

DFA1163的5G性能在台湾移动运营商中华电信的NSA环境中进行了上传和下载速度验证。测试配置如表1所示,DFA 1163和NSA NG-RAN之间的5G数据流量结果为上传108.02 Mbps,下载866.56 Mbps,满足5G数据传输的一般用户需求。

 

表 1. 5G NSA and SA (FR1) Test Configuration.

Items Description
System DFA 1163A
CPU C3758R
Memory 64 GB
OS Ubuntu 18.04.5 LTS 5.4.53
Sub 6G module Thales MV31-W

 

DFA 1163在SA环境下的5G性能测试由O'Prueba运行,该公司源于台湾交通大学(NCTU)著名网络基准实验室(NBL),使用AMARI Callbox、5G核心网络模拟器和IPerf工具进行数据流量性能测试。测试配置见表1。来自DFA 1163的5G数据流量通过无线连接向AMARI Callbox发送或者获取数据=AMARI Callbox使用UPF模拟5G gNB进行包转发(IP、TCP UDP)。SA 5G环境中DFA 1163的上传速度为15.7 Mbps,下载速度为306 Mbps(表3),这仅作为参考数据,非最高限值。

 

对于5G FR2测试,使用带有mmWave天线支架的DTA 1163M SKU,配置如下表2所示。测试在5G网络环境中进行。DFA 1163M在5G NR n257频带下进行测试,该频带在28 GHz±100 MHz。

 

表 2. 5G SA (FR2) Test Configuration.

Items Description
System DFA 1163A
CPU C3758R
Memory 64 GB
OS Ubuntu 18.04.5 LTS 5.4.53
FR2 module Thales MV31-W

 

测试设备获取的上传结果为1 Gbps,下载结果为3.8 Gbps,超过5G NSA和SA(FR1)的互联网吞吐量,,将数据传输速度提升到了一个全新的水平。下表总结并比较了无线性能的结果。

 

表 3. Comparison table of DFA 1163 performance results for wireless connectivity.

Testing Environment Upload (Mbps) Download (Mbps)
5G NSA 108.02 866.56
5G SA FR1 15.7 306
5G SA FR2 (mmWave) 1,053.18 3,825.9
Wi-Fi 6 749 846

 

在商用Wi-Fi AP路由器上测试了Wi-Fi 6下行和上行流量的性能,获得的结果分别为846 Mbps和749 Mbps。对于以太网性能测试,使用了IXIA数据包生成器。在双向模式下使用IP转发时,DFA 1163显示了出色的结果,如表4所示。

 

表 4. DFA 1163 Ethernet Throughput Performance.

  Ethernet Throughput (%)
Packet Size (Byte) 10GbE 2.5GbE 1GbE (SFP) 1GbE (RJ45) GbE Ethernet Switch
64 89.945 29.62 81.438 80.664 100
128 100 52.05 100 100 100
256 100 93.04 100 100 100
512 100 99.227 100 100 100
1024 100 100 100 100 100
1280 100 100 100 100 100
1518 100 100 100 100 100

 

测试结果验证了DFA1163系列产品已准备好部署在5G NSA和SA网络中,同时还可以提供出色的Wi-Fi和以太网连接,适用于5G公共和专用网络。

结论

边缘的云本机部署是在5G架构中实现多样化服务的关键。NEXCOM专业uCPE DFA 1163系列具有丰富的功能,可满足CommPRs对公共和专用网络的服务要求。它采用多核CPU和Intel®QAT,集成可选的4G LTE、5G(FR1和FR2)、Wi-Fi 5/6模块,用于SDN/NFV的PoE+和TSN交换机、边缘计算、无线宽带网关和网络安全应用。新汉DFA 1163系列产品为创建安全连接场景的​提供了多种连接的灵活性和高扩展性,同时展现了5G网络技术的巨大潜力。

 

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