8月24日，中國聯(lián)通聯(lián)合中興通訊股份有限公司（下文簡稱“中興通訊”）及深圳云豹智能有限公司（下文簡稱“云豹智能”）在紫金山實驗室主辦的第七屆未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展大會上發(fā)布了《中國聯(lián)通DPU網(wǎng)絡(luò)域場景應(yīng)用白皮書》，深度解析了DPU在通信云尤其是NFV（Network Function Virtualization， 網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）領(lǐng)域的重要角色。

《中國聯(lián)通DPU網(wǎng)絡(luò)域場景應(yīng)用白皮書》發(fā)布

目前通信行業(yè)借鑒云計算的成功經(jīng)驗，在5G網(wǎng)絡(luò)中引入了NFV架構(gòu)，將傳統(tǒng)軟硬一體的專用網(wǎng)設(shè)備升級為基于通用設(shè)備的云計算資源池，真正實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的快速部署、靈活調(diào)度和資源優(yōu)化。

本白皮書由運營商（中國聯(lián)通）、通信云平臺（中興通訊）和DPU芯片企業(yè)（云豹智能）聯(lián)合重磅推出，是關(guān)于DPU（ Data Processing Unit， 數(shù)據(jù)處理器）在通信云應(yīng)用的第一篇白皮書。

DPU作為繼CPU和GPU之后的第三大核心基礎(chǔ)性算力大芯片，之前已有很多解讀文章，不過大部分集中在公有云場景，譬如CPU算力卸載和降本增效等。

而這篇白皮書肯定了DPU在運營商網(wǎng)絡(luò)域NFV體系架構(gòu)中的價值，闡述了當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)域云基礎(chǔ)設(shè)施所面臨的幾個痛點，在分析了DPU技術(shù)優(yōu)勢的同時，也給出了DPU針對這些痛點所對應(yīng)的解決方案以及在幾種典型網(wǎng)絡(luò)域業(yè)務(wù)場景中的應(yīng)用方案，并著重闡明了DPU作為一種新型計算技術(shù)在NFV技術(shù)演進(jìn)中的重要作用；白皮書最后還對DPU所面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展建議進(jìn)行了一些思考和討論。

白皮書中指出，隨著5G在垂直行業(yè)的應(yīng)用和AI大模型、短視頻等業(yè)務(wù)的發(fā)展以及各種新型通信服務(wù)如VR/AR、車聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、智能內(nèi)生、安全內(nèi)生等應(yīng)用的崛起，對算力資源的利用效率和性價比提出了更高的要求。面對日益復(fù)雜和多樣化的需求，NFV需要進(jìn)行軟硬件解耦，從而將網(wǎng)絡(luò)功能從專用的硬件設(shè)備中釋放出來，通過軟件定義的方式將這些網(wǎng)絡(luò)功能部署在通用的服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，從而實現(xiàn)更高的靈活性、可擴(kuò)展性和可定制性。

# 針對網(wǎng)絡(luò)域NFV面臨的如下問題

虛擬化層功能需要占用大量CPU資源，存在資源損耗；

通信場景中的一種主要業(yè)務(wù)是針對用戶面網(wǎng)絡(luò)報文進(jìn)行處理轉(zhuǎn)發(fā)，根據(jù)用戶業(yè)務(wù)特征，有高帶寬、低時延等要求，通常需要硬件加速技術(shù)優(yōu)化轉(zhuǎn)發(fā)性能指標(biāo)，但現(xiàn)有云資源池缺少硬件加速能力；

業(yè)務(wù)應(yīng)用與云資源池基礎(chǔ)設(shè)施之間缺少物理隔離，存在安全隱患；

單一的通用虛擬機(jī)資源池難以滿足各類業(yè)務(wù)應(yīng)用的統(tǒng)一建設(shè)和運維需求。通信場景業(yè)務(wù)豐富，不但有5GC、IMS等核心網(wǎng)主業(yè)務(wù)能力應(yīng)用，還有IP短信、炫鈴、5G新通信等創(chuàng)新業(yè)務(wù)應(yīng)用，各類業(yè)務(wù)應(yīng)用對資源的需求、產(chǎn)業(yè)生態(tài)差別大。

DPU依托自身靈活通用可編程、資源管理、算力卸載、網(wǎng)絡(luò)/存儲/安全加速引擎等技術(shù)的能力和特點，對以上問題均提供了有效的解決方案。

DPU通用可編程特性

這篇白皮書中也指出，縱觀DPU架構(gòu)和技術(shù)發(fā)展歷程，可以明確看到DPU SoC（System-on-Chip）是當(dāng)前國外頭部云服務(wù)提供商和DPU廠商的主流技術(shù)路線。早在2015年，全球最大的云服務(wù)商AWS（亞馬遜云）收購半導(dǎo)體公司Annapurna開發(fā)DPU SoC芯片，開啟了DPU應(yīng)用的序幕，由于當(dāng)時商業(yè)市場及其他云服務(wù)商均沒有成熟的DPU SoC芯片，因此DPU在云廠商的應(yīng)用經(jīng)歷了基于CPU+FPGA的百家齊放階段；現(xiàn)在放眼全球DPU技術(shù)的發(fā)展，可以看到以亞馬遜、Nvidia、Intel和AMD等為代表的頭部企業(yè)都陸續(xù)通過自研或并購的方式在DPU SoC上進(jìn)行研發(fā)投入。

例如，AWS最早研發(fā)DPU SoC芯片，其不僅占據(jù)全球云計算市場最高份額，而且多年前已最先實現(xiàn)了DPU SoC（AWS稱之為Nitro）商業(yè)化的成功部署；Intel與Google合作開發(fā)Mount Evans系列的DPU SoC；Nvidia于2020年以69億美元成功收購業(yè)內(nèi)知名網(wǎng)絡(luò)芯片和設(shè)備公司Mellanox，通過融合Mellanox的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，快速面向全球數(shù)據(jù)中心市場推出BlueField系列的DPU SoC；AMD于2022年以19億美金收購了DPU SoC廠商Pensando。

全球頭部廠商紛紛布局DPU，代表了DPU已成為其重要戰(zhàn)略部署之一，這也再次印證了DPU已成為業(yè)界三大核心基礎(chǔ)算力芯片的事實。

雖然目前國內(nèi)云廠商大部分還是基于CPU+FPGA的DPU解決方案，這些方案在研發(fā)投入上擁有一定的時間優(yōu)勢，但因其功耗過高及性能受到限制，并未達(dá)到新一代云計算的要求，這一矛盾在網(wǎng)絡(luò)域NFV部署落地中顯得尤為突出。對于國內(nèi)電信運營商來說，如果業(yè)界有一款商用的有足夠競爭力的DPU SoC，其將毫無疑問地從CPU+FPGA的DPU解決方案升級到DPU SoC方案。

另外，從如何將DPU功能快速引入現(xiàn)有NFV軟件編程框架，如何應(yīng)對靈活多變的軟件功能迭代需求上講，該白皮書提到DPU中可編程網(wǎng)絡(luò)處理引擎也面臨著如何持續(xù)演進(jìn)并滿足軟件側(cè)持續(xù)迭代開發(fā)帶來的新需求和新挑戰(zhàn)。而P4作為可編程網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的主流語言，相較于傳統(tǒng)的通過驅(qū)動API暴露硬件能力的方式，P4在語言層面提供更高的靈活性，在全面地暴露所有硬件能力的同時，還將過往依賴廠商私有API/SDK暴露硬件能力的方式轉(zhuǎn)變?yōu)橛山K端用戶去定義硬件數(shù)據(jù)面轉(zhuǎn)發(fā)能力，讓用戶真正實現(xiàn)軟件定義硬件和差異化。

另一方面對比Verilog/VHDL電路行為級別的編程語言，或者C/C++等通用計算編程語言，P4語言對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)的開發(fā)提供了更高層次的抽象，大大降低了程序開發(fā)的門檻及復(fù)雜度，也提高了開發(fā)效率。因此支持P4可以有效降低DPU的使用門檻，加速和簡化DPU在現(xiàn)有編程框架下的快速引入；通過 P4來支持DPU的靈活可編程成為了業(yè)內(nèi)的趨勢。

根據(jù)SDNLAB的了解，目前云豹智能是國內(nèi)唯一一家推出高性能DPU SoC產(chǎn)品的公司，其產(chǎn)品也將是國內(nèi)第一款通用可編程DPU SoC芯片。其自研的DPU SoC芯片不僅提供高達(dá)400G的數(shù)據(jù)吞吐能力，還搭載性能強(qiáng)勁的CPU處理單元并配合多種可編程的數(shù)據(jù)處理引擎實現(xiàn)層級化通用可編程能力，提供完整的P4工具鏈支持，也是國內(nèi)第一家成功在DPU上落地完整支持P4的DPU廠商。根據(jù)該白皮書的描述，云豹智能在DPU多個關(guān)鍵領(lǐng)域掌握并引領(lǐng)著多項核心技術(shù)。

本白皮書是繼中國移動和云豹智能深度合作DPU白皮書之后，中國聯(lián)通作為另一支國家隊發(fā)布在DPU場景應(yīng)用上的重磅白皮書；云豹智能也是中國聯(lián)通邀約參與撰寫的唯一一家DPU企業(yè)。

當(dāng)前，國內(nèi)運營商網(wǎng)絡(luò)是DPU應(yīng)用的巨大潛在市場，包括三大運營商，其每年服務(wù)器增量，保守估計在二十幾萬臺/年。作為國家三大運營商之一，中國聯(lián)通希望通過本白皮書的發(fā)布引起行業(yè)的共同深入思考，為業(yè)界開展基于DPU技術(shù)的NFV演進(jìn)提供參考，加速推進(jìn)DPU和通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展，助力安全、綠色、靈活的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和“萬物智聯(lián)”的6G愿景實現(xiàn)。

可以預(yù)見，隨著運營商與DPU廠家的深入合作，DPU將會在NFV架構(gòu)演進(jìn)中發(fā)揮重要的作用，逐步構(gòu)建基于DPU技術(shù)的運營商網(wǎng)絡(luò)域的新一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。