5G核心网UPF硬件加速技术
【摘 要】5GC通过NFV技术在通用硬件上实现网元功能，具有资源灵活共享等优点，但是5G的uRLLC、eMBB等应用有超低时延、高带宽等要求，对核心网UPF的转发时延、带宽、抖动、丢包率等性能提出了更高要求。将部分业务处理卸载到适合大规模转发和并行计算的硬件加速卡，可提供更好的转发特性，总结并分析了UPF的转发流程，并对当前的硬件加速技术和加速方案进行介绍，提出了目前UPF硬件加速技术中存在的问题，最后对UPF硬件加速研究方向和思路进行展望。
【关键词】5G核心网；用户面；硬件加速技术；可编程逻辑门阵列
0 引言
通过使用X86等通用性COTS硬件以及虚拟化技术来承载网络功能的软件处理，可以使网络设备功能不再依赖于专用硬件，资源可以充分灵活共享，实现新业务的快速开发和上线，并基于实际业务需求进行自动部署、弹性伸缩、故障隔离和自愈等。然而，面向5G网络应用时[1]，5G uRLLC超低时延和eMBB高带宽等要求，对核心网转发面网元处理时延、带宽、抖动和丢包率等性能提出了更高要求[2]。CPU架构适合逻辑复杂计算，优势不在于处理大量并行简单业务，硬件加速卡可以在空间上分离处理逻辑，从而达到更快的处理速度，本文接下来将对5G核心网UPF硬件加速技术进行研究。
1 UPF功能
1.1 UPF网元
5G核心网进行了颠覆性设计，如图1所示，通过基于服务的架构、切片、控制面和用户面分离等，结合云化技术，实现网络的定制化、开放化、服务化，支持大流量、大连接和低时延的万物互联需求[3]。