算力网络还有多远?

作者:梅雅鑫 责任编辑:朱文凤 2021.11.11 17:41 来源:通信世界全媒体

通信世界网消息(CWW)当前,5G、AI、大数据等新一代信息技术正在重塑世界,“万物互联、万物感知、万物智能”的智能世界正在加速到来。GSMA数据显示,预计到2025年,全球5G渗透率将达到24%;而IDC预测,到2025年全球物联网市场规模将达到1.1万亿美元。

在万物智联时代,数据就是生产要素,算力就是生产力。面向行业数字化转型的巨大市场,各行各业对算力和网络提出了更为迫切的需求,以算力网络为代表的下一代网络转型逐渐成为产业各方共同关注的热点。

算力网络是什么?广义来说,算力网络是一种根据业务需求,在云、网、边之间按需分配并灵活调度计算资源、存储资源以及网络资源的新型信息基础设施。通俗一点来说,算力好比是电,算力网络好比是电网。电网支撑着人们日常生活中各种电器的使用,而在万物智联时代,算力网络可以满足自动驾驶、云游戏、人脸识别、VR/AR等新兴应用的实时计算需求。

但是,算力与网络的结合并不是简单的叠加,在实现算力网络的道路上还有很多问题有待解决。例如,算力资源和网络如何有机整合?怎样建立算力网络交易平台,实现算力即取即用?运营商该如何在算力时代找准定位?哪些厂商又将在算力网络领域大展身手?

国家的战略

在工业时代,水和电是最重要的生产要素,“南水北调”“西电东输”等一系列重大工程的实施有力促进了我国经济社会的高速发展。在数字经济蓬勃发展的当下,数据成为新的生产要素,算力成为新的生产力,又一重大战略工程“东数西算”也随之而来。

日前,国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局四部门联合发布了《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》,明确提出布局全国算力网络国家枢纽节点,启动实施“东数西算”工程,构建国家算力网络体系。毫无疑问,这是继水网、电网之后,国家战略布局“算网”,激活数据新要素,推动数字经济高质量发展的重要举措。

其实,“东数西算”是我国资源禀赋与区位优势所决定的,由于区域间科技与经济发展的差异,我国东部地区比西部地区将产生更多的数据,时效性高的“热数据”处理需求的增多使我国数据中心在东部一线城市趋于饱和,而在中西部一些地区使用率低,存在一定程度的供需失衡、失序发展等问题。

“东数西算”简单来说就是把我国东部地区的数据传输到西部的数据中心去运算,但从东部的多个数据源西部多个计算中心间需要通过网络互联,实现跨区域的算力协调调度,支撑数据要素的高效流通,因此,需要通过构建全国算力枢纽,统筹算力的供给与调度,构建形成以数据流为导向的新型算力网络格局,释放算力最大的价值。

在近日举行的“2021中国移动全球合作伙伴大会”上,中国移动董事长杨杰提出,中国移动将深入落实国家“东数西算”工程部署,科学合理布局数据中心,发挥既有的通信网络优势,全面推进算力网络技术、产业、生态、商业模式成熟,通过深化算力在物理空间、逻辑空间、异构空间融通发展,推动网络从连接算力到感知、承载、调配算力,实现算力泛在、算网共生;通过融数注智,构建算网“大脑”,实现算网资源、能力的智能编排、统一管理;通过要素融合、算力整合,提供从“资源式”向“任务式”转变的一体化服务。

运营商的布局

在奔涌而来的算力时代,运营商所掌握的优质网络将是算力触达用户、实现算力商业变现的重要手段。算力网络自2019年被业界提出以来,在连接和计算的SLA分级、泛在计算架构、算力网络技术架构等研究方面已经取得了显著的进展。但对于“算力网络”的建设,三大运营商有着各自的发展路线。

中国移动

对于中国移动来说,算力网络的建设发展既是近中期的规划,也是中远期的创新方向。中国移动最新发布的《中国移动算力网络白皮书》指出,中国移动将以算力为中心,网络为根基,打造网、云、数、智、安、边、端、链(ABCDNETS)等多要素融合的新型信息基础设施,推动算力成为与水电一样“一点接入、即取即用”的社会级服务。杨杰表示:“中国移动要系统构建以5G、算力网络、智慧中台为重点的新型信息基础设施,形成‘连接﹢算力﹢能力’的新型信息服务体系,促进资源、要素的高效汇聚、流动、共享,推动实现网络无所不达、算力无所不在、智能无所不及。”

如图1所示,中国移动的算力网络体系架构主要包括算网底座的算网基础设施层、具备“算网大脑”的编排管理层、以及进行算网运营的运营服务层。中国移动计划把算力网络的建设发展分为泛在协同(起步阶段)、融合统一(发展阶段)、一体内生(跨越阶段)3个阶段。在起步阶段,核心理念是“协同”,将打造具有网随算动、协同编排、协同运营和一站服务等“协同”特征的网络,让算力更立体和泛在。在发展阶段,则将打造具有算网融合、智能编排、统一运营和融合服务等“融合”特征的网络,让网络连接云、边、端泛在的算力资源,满足各类新型业务需求。在跨越阶段,推动“以网强算”,用网络实现聚集算力、发挥算力集群的优势;跨越阶段的核心就是“一体”,实现算网一体、算网共生、智慧内生、创新运营和一体服务,实现“网在算中,算在网中”的体系。

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图1 中国移动算力网络体系架构

中国电信

算力网络是中国电信研究院重点研究项目《6G网络架构及关键技术研究》的重点研究方向之一。中国电信研究院从2019年起便开始进行算力网络的研究,联合业界主流厂商,探讨如何实现计算、存储、网络等多类型资源联合优化。在中国电信雷波、陈运清等编著的《边缘计算与算力网络》一书中,指出算力网络是云、网、边深度融合的产物,也是边缘计算发展到后期的一种全新的业务形态。

据了解,中国电信算力网络的整体思路是将边缘计算、云计算等多级算力节点与网络进行更进一步的结合,实现云网融合下的资源供给,为用户提供最优的服务以及运营保障。中国电信研究院IP与未来网络研究中心主任雷波表示,算力网络重点解决两个层面的问题:一方面是资源关联,根据用户的诉求将算力资源、网络资源等进行有机整合,以满足用户多样化的需求;另一方面是资源交易,让用户能够根据自己对业务的要求及能够承担的成本,在算力交易平台上购买最适合的算力资源与网络资源。如图2所示,算力网络体系包括算力消费方、算力提供方、网络运营方、算力网络交易平台、算力网络控制面等,用户可以按照业务发展需求关联算力应用类商店、AI赋能平台等应用提供方。

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图2 中国电信算力网络体系内容

中国联通

中国联通高度重视未来计算与网络融合的发展趋势,并将算网一体定位为继“云网融合1.0”(云网协同)之后的“云网融合2.0”阶段。中国联通在《算力网络架构与技术体系白皮书》中提到,目前SDN已经实现了云和网的拉通,特别是专线等级的连接,NFV实现了核心网功能的全面云化。但是目前SDN与NFV的部署一般相互独立,各成体系。结合5G、泛在计算与AI的发展趋势,以算力网络为代表的“云网融合2.0”时代正在快速到来。中国联通定义的“算力网络体系架构”是指在计算能力不断泛在化发展的基础上,通过网络手段将计算、存储等基础资源在云、边、端之间进行有效调配,以此提升业务服务质量和完善用户服务体验的计算与网络融合思路架构。

中国联通算力网络体系架构如图3所示,主要包含服务提供层、服务编排层、网络控制层、算力管理层和算力资源层/网络转发层等若干功能模块,其中服务提供层主要实现面向用户的服务能力开放;服务编排层负责对虚机、容器等服务资源的纳管、调度、配给和全生命周期管理;网络控制层主要通过网络控制平面实现算网多维度资源在网络中的关联、寻址、调配、优化与确定性服务;算力管理层解决异构算力资源的建模、纳管与交易等问题;算力资源层和网络转发层扁平化融合,并需要结合网络中计算处理能力与网络转发能力的实际情况和应用效能,实现各类计算、存储资源的高质量传递和流动。

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图3 中国联通算力网络体系架构

尽管三大运营商研究算力网络的路径不同,但是为用户提供一体化的算力服务,挖掘新的业务增长点的目标是一致的。因此,基于数字时代对算力网络服务的迫切需求,以及运营商强大的网络服务能力和空闲的IT资源,运营商可以整合为全社会提供普适性的算力网络服务,使算力成为继话音、短信、专线、流量之后运营商提供的新一代普适性标准化产品,挖掘新的业务价值。

标准突破

众所周知,在信息通信行业,标准是一项技术可执行、可落地、可商用的基石,特别是在成为国际标准后,将进一步加速推进产业链的成熟,进而辐射相关技术的持续演进升级。在过去两年多的时间里,运营商、设备商等携手在标准制定、生态建设及产业活动方面取得了一系列成果。

在标准制定方面,国内外都已开展大量工作。国内的相关标准主要集中在中国通信标准化协会(CCSA)。2020年,中国移动牵头了TC1-WG5下的“泛在计算的需求与架构”,中国电信牵头了TC3-WG1下的“算力网络的需求与架构”,中国联通牵头了TC1-WG2下的“面向业务体验的算力需求量化与建模研究”、TC3-WG1下的“电信网络的确定性IP网络——面向汇聚层边缘云的技术要求”。

2021年,算力网络在国际标准方面取得了重大突破。7月5日至16日,在国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T)第13研究组(SG13)报告人会议上,通过了由中国电信研究院牵头的“算力网络框架与架构标准”(Y.2501),该标准是第一项获得国际标准化组织通过的算力网络标准,这是算力网络从国内走向国际的重要一步,在算力网络发展中具有里程碑式的意义。同期,中国电信研究院成功立项“Y.NGNe-O-CPN-reqts”标准,研究支持算力网络的NGNe编排增强要求和框架;中国联通、中国电信成功立项Y.ASA-CPN标准,研究算力网络认证调度架构。

独行虽快,但众行更远,一个崭新的算力时代无疑需要产业开放协同,共筑生态,越来越多的产业合作伙伴携手推动算力网络从构想走进现实。

华为与三大运营商等积极布局发展的智能云网解决方案已经取得重大突破,华为基于“IPv6+”技术的智能云网解决方案致力于打造算力触手可及、算力无损输送、算力均衡调度和安全保驾护航四大算网能力,使能新业务及新应用高质量、无损、智能地使用算力。

算力网络对现有的IP基础网络设施提出了新的要求和挑战,因此,中兴通讯提出增强IPv6算力网络方案,该方案支持算力和网络在同一个数据面基础上实现端到端业务无缝拉通,在赋予网络对算力的感知和路由能力的同时,能够保持现网的平滑演进,将算力状态按照变化频率高低进行分区分域维护,执行两级端到端算网路由,消除算力状态对现网IP路由表稳定性的冲击,真正实现网中有算、算网深度融合。

在算力网络基础设施上,浪潮具有突出优势和实力,作为新一代云网融合5G产品的服务商,浪潮B5G云网全栈产品具备行业增强、网络融合、价值创新三大独特优势浪潮基于自身在整机设备的优势,面向算力网络可提供多元化的算力设备,具有可将不同算力融合在一起的云网操作系统,并通过云网管理平台提供多节点算力调度能力,助力用户走向数字化转型的纵深阶段。

当然,算网时代对电信运营商乃至整个产业而言都是机遇与挑战并存,包括跨领域架构融通和算网一体化等尚需突破的技术挑战,对算力网络理解尚需加强碰撞并凝聚共识的产业挑战,以及算网创新服务涉及跨产业链的生态繁荣、行业应用尚待激发培育的生态挑战等。随着ICT技术的不断发展,算力网络将会不断完善,未来必将成为数字化信息社会的重要服务基石。


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