一文解析NVIDIA AI-RAN部署平台

生成式 AI 和 AI 智能体推理将推动 AI 计算基础设施从边缘云向中心云分布的需求。IDC 预测“到 2030 年，商业 AI（不包括消费者）将为全球经济贡献 19.9 万亿美元，并且占到 GDP 的 3.5%。”

5G 网络也必须不断发展，才能满足这些新的 AI 流量的需求。与此同时，电信公司将有机会成为托管企业 AI 工作负载的本地 AI 计算基础设施，这种基础设施不依赖网络连接，同时满足了数据隐私和主权要求。加速计算基础设施由于能够同时加速无线电信号处理和 AI 工作负载，因此能够在这个领域大放异彩。最重要的是，可以使用同一个计算基础设施处理 AI 和无线接入网络（RAN）服务。这一组合被电信行业称为 AI-RAN。

NVIDIA 推出了全球首个 AI-RAN 部署平台Aerial RAN Computer-1，该平台可在通用加速基础设施上同时服务于 AI 和 RAN 工作负载。

继 T-Mobile 推出 AI-RAN 创新中心之后，Aerial RAN Computer-1 将 AI-RAN 变成了现实，为电信公司提供了一个可在全球使用的可部署平台。它可以用于各种大、中、小型配置，部署在基站、分布式站点或集中式站点，有效地将网络转变为服务于语音、视频、数据和 AI 流量的多用途基础设施。

这项变革性的解决方案用 AI 重构了面向 AI 的无线网络。它给电信公司带来了一个推动 AI 飞轮的绝佳机遇，使电信公司能够充分利用其分布式网络基础设施、低延迟、有保证的服务质量、巨大的规模以及保护数据隐私、安全和本地化的能力，而这些都是实现 AI 推理和代理式 AI 应用的关键前提。

AI-RAN、AI Aerial 和 Aerial RAN Computer-1

AI-RAN 是构建 AI 原生多用途网络的技术框架。通过采用 AI-RAN 并从用途单一的传统 ASIC RAN 计算网络过渡到同时服务于 RAN 和 AI 的新型多用途加速计算网络，电信运营商现在可以参与新的 AI 经济，并利用 AI 提高网络效率。

NVIDIA AI Aerial包含三个计算机系统，可用于设计、仿真、训练和部署基于 AI-RAN 的 5G 和 6G 无线网络。Aerial RAN Computer-1 是 NVIDIA AI Aerial 的基础，并提供了适用于 AI-RAN 的商用级部署平台。

Aerial RAN Computer-1（图 1）提供了一个通用可扩展硬件基础，可运行各种 RAN 和 AI 工作负载，包括软件定义 5G、NVIDIA 或其他 RAN 软件提供商的 5G 专网 RAN、容器化网络功能、NVIDIA 或合作伙伴的 AI 微服务等。它还可托管内部和第三方生成式 AI 应用。Aerial RAN Computer-1 采用模块化设计，因此能够从 D-RAN 扩展到 C-RAN 架构，覆盖从农村到高密度的城市用例。

NVIDIA CUDA-X库是加速计算的核心。除提高效率外，该库还提供了速度、准确性和可靠性。这意味着在相同的功率范围内可以完成更多的工作。最重要的是，包括电信专用适配库在内的特定领域库是使 Aerial RAN Computer-1 适用于电信部署的关键。

NVIDIA DOCA提供了一整套工具和库，能够显著提升电信工作负载的性能，包括 RDMA、PTP/ 定时同步和基于以太网的前端线路（eCPRI）以及对现代网络基础设施至关重要的 AI 工作负载。

总之，该全栈支持可扩展硬件、通用软件和开放式架构，使用户能够与生态合作伙伴一起提供高性能 AI-RAN。

图 1. 作为 NVIDIA AI Aerial 平台一部分提供的NVIDIA Aerial RAN Computer-1

Aerial RAN Computer-1 的优势

借助 Aerial RAN Computer-1，无线网络可以变成一个由 AI 和 RAN 数据中心组成的大规模分布式网格，在为电信公司开辟新收入渠道的同时，通过软件升级为 6G 铺平道路。

Aerial RAN Computer-1 为电信运营商带来的优势如下：

通过 AI 和生成式 AI 应用、边缘 AI 推理或 GPU 即服务来获得收入。

将基础设施的利用率提高至单一用途基站的 2-3 倍，后者目前的利用率通常只有 30%。使用同一基础设施来托管内部生成式 AI 工作负载和其他容器化网络功能，例如 UPF 和 RIC 等。

通过针对特定站点的 AI 学习来提高无线网络性能，频谱效率最多可提高 2 倍，直接节省每 Mhz 获取频谱的成本。

为下一代应用提供高性能 RAN 和 AI 体验，将 AI 融入到每一次交互中。Aerial RAN Computer-1 在纯 RAN 模式下最多可提供 170 Gb/s 的吞吐量，在纯 AI 模式下最多可提供每秒 25,000 个 token 的吞吐量，即便在两种模式混合的情况下，也具有远超传统网络的性能。

Aerial RAN Computer-1 的组成

Aerial RAN Computer-1 的主要硬件组件如下：

NVIDIA GB200 NVL2

NVIDIA Blackwell GPU

NVIDIA Grace CPU

NVLink2 C2C

第五代 NVIDIA NVLink

键值缓存

MGX 参考架构

实时主流 LLM 推理

NVIDIA GB200 NVL2

Aerial RAN Computer-1 使用的NVIDIA GB200 NVL2平台（图 2）给数据中心和边缘计算带来了变革，为主流大语言模型（LLM）、vRAN、矢量数据库搜索和数据处理提供了空前的性能。

这一横向扩展型单节点架构搭载两个 NVIDIA Blackwell GPU 和两个 NVIDIA Grace CPU，可将加速计算无缝集成到现有基础设施中。

该多功能架构支持多种系统设计和网络选项，使 GB200 NVL2 平台成为了数据中心、边缘和蜂窝基站的理想选择，这些地点想要利用 AI 的强大性能以及无线 5G 连接。

例如在单个蜂窝基站中，GB200 服务器的一半可分配给 RAN 任务，另一半可通过多实例 GPU（MIG）技术用于 AI 处理。在聚合站点中，可以为 RAN 和 AI 各分配一整台专用的 GB200 服务器。在集中部署的情况下，RAN 和 AI 工作负载之间可共享 GB200 服务器集群。

NVIDIA Blackwell GPU

NVIDIA Blackwell 是一个变革性的架构，它能够提高性能、效率和规模。NVIDIA Blackwell GPU包含 2080 亿个晶体管，并采用专门定制的 TSMC 4NP 节点制造而成。所有 NVIDIA Blackwell 产品均搭载两个接近光罩极限的裸片，并通过 10-TB/s 片间互联技术连接成一个统一的 GPU。

NVIDIA Grace CPU

NVIDIA Grace CPU是一款突破性的处理器，它专为运行 AI、vRAN、云计算和高性能计算（HPC）应用的现代数据中心设计。该处理器具有出色的性能和内存带宽，能耗却只有当今领先服务器处理器的一半。

NVLink2 C2C

GB200 NVL2 平台使用NVLink-C2C为每个 NVIDIA Grace CPU 和 NVIDIA Blackwell GPU 之间提供突破性的 900 GB/s 互联速度。结合第五代 NVLink，该平台提供了 1.4TB 的超大连贯内存模型，推动了加速 AI 和 vRAN 性能的提升。

第五代 NVIDIA NVLink

为了充分发挥超大规模计算和万亿参数 AI 模型的强大性能，服务器集群中的每个 GPU 都必须进行无缝而快速的通信。

第五代NVLink是一种高性能互联技术，能够提高 GB200 NVL2 平台的性能。

键值缓存

键值（KV）缓存通过存储对话上下文和历史记录来提高 LLM 的响应速度。

GB200 NVL2 通过其完全连贯的 NVIDIA Grace GPU 和 NVIDIA Blackwell GPU 内存来优化键值缓存，该内存通过 NVLink-C2C 连接，NVLink-C2C 的速度是 PCIe 的 7 倍。

这使得 LLM 预测单词的速度比基于 x86 的 GPU 更快。

MGX 参考架构

MGX GB200 NVL2 是一种将 CPU C-Link 和 GPU NVLink 相连的 2:2 配置。

HPM 包含以下组件：

NVIDIA Grace CPU（2 个）

用于 GPU puck 和 I/O 卡的连接器

安装在 2U AC 服务器中的 GPU 模块（2 个）

每个可插拔 GPU 模块包含 GPU、B2B 连接和 NVLink 连接器。

图 2. NVIDIA GB200 NVL2 平台布局

表 1. GB200 NVL2 平台特性

实时主流 LLM 推理

GB200 NVL2 平台引入了高达 1.3TB 的超大连贯内存，该内存由两个 NVIDIA Grace CPU 和两个 NVIDIA Blackwell GPU 共享。结合第五代 NVIDIA NVLink 和高速片间（C2C）连接技术，该共享内存将主流语言模型（如 Llama3-70B）的实时 LLM 推理性能提高了 5 倍。

在输入序列长度为 256、输出序列长度为 8,000、精度为 FP4 的情况下，GB200 NVL2 平台的推理速度最高可达每秒 25,000 个 token，折合每天 21.6 亿个 token。

图 3 显示了 GB200 NVL2 在支持 AI 和 RAN 工作负载时的表现。

图 3. GB200 NVL2 中 RAN 和 AI 的计算利用率

以下是 GB200 NVL2 平台上 RAN 和 AI 的平台租用情况：

100% 利用率下的工作负载

RAN：约 36 个 100 MHz 64T64R

*token：25,000 token/秒

AI：约 10 美元/时，折合约 90,000 美元/年

50:50 利用率平分情况下的工作负载

RAN：约 18 个 100 MHz 64T64R

*token：12,500 token/秒

AI：约 5 美元/时，折合 45,000 美元/年

*token AI 工作负载：Llama-3-70B FP4 | 序列长度输入 256 /输出 8K

Aerial RAN Computer-1 的配套硬件

Aerial RAN Computer-1 的配套硬件是NVIDIA BlueField-3和NVIDIA Spectrum-X。

NVIDIA BlueField-3

NVIDIA BlueField-3 DPU 支持实时数据传输，提供前传 eCPRI 流量所需的精确 5G 时序。

NVIDIA 提供完整的 IEEE 1588v2 精确时间协议（PTP）软件解决方案。NVIDIA PTP软件解决方案专为满足最苛刻的 PTP 配置文件设计。NVIDIA BlueField-3 包含 1 个集成式 PTP 硬件时钟（PHC），使设备精度突破了 20 纳秒，同时还提供了计时相关功能，包括时间触发调度和基于时间的软件定义网络（SDN）加速等。

该技术还使软件应用能够以高带宽传输前传、兼容 RAN 数据。

NVIDIA Spectrum-X

边缘和数据中心网络在推动 AI 和无线技术进步及性能方面发挥着至关重要的作用，它们是支撑分布式 AI 模型推理、生成式 AI 和世界领先 vRAN 性能的支柱。

NVIDIA BlueField-3 DPU 支持成百上千个 NVIDIA Blackwell GPU 的高效伸缩，为应用提供了最佳的性能。

NVIDIA Spectrum-X 以太网平台专为提高基于以太网的 AI 云的性能和效率设计，并且包含了 5G 定时同步所需的所有功能。其 AI 网络性能较传统以太网提高了 1.6 倍，同时还能在多租户环境中保证性能的一致性和可预测性。

当在机架配置中部署 Aerial RAN Computer-1 时，Spectrum-X 以太网交换机可用作一种两用架构。它既可处理计算架构上的前传和 AI（东西向）流量，也可传输融合架构上的回传或中传以及 AI（南北向）流量。远程无线电设备按照 eCPRI 协议将该交换机作为终端。

Aerial RAN Computer-1 

上的软件堆栈

Aerial RAN Computer-1 上的关键软件堆栈包括：

NVIDIA Aerial CUDA 加速 RAN

NVIDIA AI Enterprise 和 NVIDIA NIM

NVIDIA 云功能

NVIDIA Aerial CUDA 加速 RAN

NVIDIA Aerial CUDA 加速 RAN是 NVIDIA 构建的主要 RAN 软件，该软件适用于在 Aerial RAN Computer-1 上运行的 5G 和 5G 专网。

它包含了由 NVIDIA GPU 加速的互通 PHY 和 MAC 层库，这些库可以通过 AI 组件轻松修改和无缝扩展。其他软件提供商、电信公司、云服务提供商（CSP）和企业也可以使用这些经过强化的 RAN 软件库，构建定制化商业级软件定义 5G RAN 和未来的 6G RAN。

Aerial CUDA 加速 RAN 与 NVIDIA Aerial AI 无线电框架集成，该框架提供了一套 AI 增强功能，支持在 RAN 中使用框架工具 pyAerial、NVIDIA Aerial 数据湖和NVIDIA Sionna进行训练和推理。

与其形成互补的是NVIDIA Aerial Omniverse数字孪生。NVIDIA Aerial Omniverse 数字孪生一个系统级网络数字孪生开发平台，它实现了对无线系统的物理级精度模拟。

NVIDIA AI Enterprise 

和 NVIDIA NIM

NVIDIA AI Enterprise是一个企业级生成式 AI 软件平台。NVIDIA NIM是一个微服务集，可简化生成式 AI 应用基础模型的部署。

两者共同提供了易于使用的微服务和蓝图。这些微服务和蓝图加快了数据科学流程的速度，并且简化了企业生产级 co-pilot 和其他生成式 AI 应用的开发与部署。

企业和电信公司既可以订阅NVIDIA Elastic NIM托管服务，也可以自行部署和管理 NIM。Aerial RAN Computer-1 可以托管 NVIDIA AI Enterprise 和基于  NIM 的 AI 与生成式 AI 工作负载。

NVIDIA 云功能

NVIDIA 云功能为 GPU 加速的 AI 工作负载提供了一个无服务器平台，确保了安全性、可扩展性与可靠性。它支持多种通信协议，包括：

HTTP 轮询

流式传输

gRPC

NVIDIA 云功能主要适用于运行时间较短的抢占式工作负载，例如推理和微调等。由于 RAN 工作负载的资源利用率会随时间变化，因此该功能非常适合 Aerial RAN Computer-1 平台。

短暂的抢占式 AI 工作负载通常可以填满一天中利用率较低的时段，从而保持 Aerial RAN Computer-1 平台的高利用率。

部署选项和性能

Aerial RAN Computer-1 提供多种部署选项，包含了无线接入网络中的所有点：

无线基站蜂窝站点

接入点位置

移动交换中心

基带中心

如果用于 5G 专网，Aerial RAN Computer-1 可以位于企业经营场所内。

Aerial RAN Computer-1 可支持各种配置和位置，包括私有云、公有云或混合云环境，而且无论位置或接口标准如何，均可使用相同的软件。与传统的单一用途 RAN 计算机相比，该能力带来了空前的灵活性。

该解决方案还支持各种网络技术，包括：

开放式无线接入网络（Open-RAN）架构

AI-RAN

3GPP 标准

其他业界领先的规范

与早期的 NVIDIA GPU 相比，基于 GB200 的 Aerial RAN Computer-1 进一步提升了 RAN 和 AI 处理性能及能效（图 4）。

GB200 NVL2 平台为现有基础设施提供了易于部署和扩展的一站式 MGX 服务器。您可以通过先进的 RAN 计算技术获得主流 LLM 推理和数据处理功能。

图 4. GB200 NVL2 与前几代产品的性能比较

总结

AI-RAN 将给电信行业带来变革，使电信公司能够通过生成式 AI、机器人和自主技术来开辟新的收入来源，并提供更好的体验。NVIDIA AI Aerial 平台实现了 AI-RAN 的落地，使其与 NVIDIA 实现 AI 原生无线网络的广阔愿景相吻合。

借助 Aerial RAN Computer-1，电信公司现在可以在通用基础设施上部署 AI-RAN。您可以通过同时运行 RAN 和 AI 工作负载，最大程度地提高利用率，并利用 AI 算法提高 RAN 性能。

最重要的是，借助这台通用计算机，您可以把握新的机遇，成为需要本地计算和数据主权的企业首选的 AI 架构。您可以从以 AI 为中心的方法开始，然后采用 RAN 并进行软件升级，从第一天起就获得最大化投资回报。

T-Mobile 和软银已宣布，将与领先的 RAN 软件提供商一起使用 NVIDIA AI Aerial 的软硬件组件，实现 AI-RAN 的商业化落地。

在世界移动通信大会上，Vapor IO 和拉斯维加斯市共同宣布使用 NVIDIA AI Aerial 部署全球首个 5G 专网 AI-RAN。