中国联通专家谈算力网络发展现状与展望

作者:中国联合网络通信有限公司研究院 曹畅 刘莹 责任编辑:朱文凤 2021.11.26 17:07 来源:通信世界全媒体

通信世界网消息(CWW)5G时代,为满足现场级业务的计算需求,网络中的计算能力在云计算及边缘计算的基础上将进一步下沉,计算形态将向着“云-边-端”泛在分布的趋势发展,计算与网络的融合将更加紧密。但受限于硅基芯片的3纳米单核制程以及多核设备的芯片架构设计难度,单一形态和单一提供主体的发展都进入了瓶颈期,大型的计算业务往往需要通过计算联网来实现,业界因此提出了“算力网络”的思想。

算力网络作为一种新型网络技术方案,指的是在“5G+MEC”时代,边缘服务的网络结合云网融合领域算力下沉、服务异构、网络简化等新趋势,探索“云-边-端”多级计算资源和服务能力,并通过承载网智能调度和高效分配的方式。算力网络需要网络和计算高度协同,将计算单元和计算能力嵌入网络,通过计算成网的方式,利用泛在闲散算力来缓解算力的潮汐效应,提高计算资源利用率。在算力网络中,用户无需关心网络中计算资源的位置和部署状态,只要关注自身获得的服务即可,算力网络提供方通过网络和计算协同调度保证用户的一致体验。本文将从算力网络的发展现状,技术路线和业务模式3个方面对其进行详细分析。

算力网络发展现状

算力网络诞生至今已有3年多,在业界各方的共同努力下,算力网络的标准化工作取得了很大进展:国内运营商和华为在IETF开展了Computing First Network Framework系列研究,在ETSI和宽带论坛(BBF)分别启动了“NFV support for network function connectivity extensions(NFV-EVE020)” 和“Metro Computing Network(SD-466)”两个新项目。2021年9月,中国电信联合中国联通在ITU-T SG13组发布了Y.2501(Computing Power Network -framework and architecture),同时中国联通、中国移动还分别牵头启动了Q.CPN、Y.ASA-CPN、Q.BNG-INC与Y.CAN等SG11和SG13组的相关标准制定;2021年7月,中国联通在总结自身实践经验的基础上,在ETSI开展了题为SRv6 based SFC for value-added service in operator network的研究工作。

在国内的CCSA,三大运营商联合开展研究的标准包括算力网络需求与架构、算力路由协议技术要求、标识解析技术要求、控制器技术要求、交易平台技术要求、管理与编排要求、开放能力研究等。与此同时,中国联通在面向公共通信网络算网融合业务体验方面,开展了包括算力量化与建模、统一算力标识、算力服务抽象、异构算力可信认证等4项标准研究工作。2020年6月,CCSA TC614(网络5.0产业和技术创新联盟)成立了算力网络特别工作组,依托联盟的平台和资源,联合多方力量,共推、共创算力网络产业影响力,构建算力网络生态圈。

中国联通很早就关注到网络与计算协同发展的密切关系,于2019年11月发布业界首部《算力网络白皮书》,并于2020年11月成立了中国联通算力网络产业技术联盟,在“联接+计算”领域和全产业链合作伙伴携手并进,结合“产学研用”各方力量,共建算力网络生态,积极推动商业落地,共享转型成果。2021年9月,中国联通出版了业界首部全面系统介绍算力网络的专著《算力网络——云网融合2.0时代的网络架构与关键技术》。

算力网络技术路线展望

云网融合是近年来电信运营商一直践行的理念,SDN/NFV是云网融合最重要的技术支撑。中国联通从多年来的云网融合实践中总结出:目前SDN已经实现了云和网的拉通,特别是为快速入云服务提供连接,NFV实现了核心网功能的全面云化。但是也应该看到,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。

“云网融合2.0”是在继承“云网融合1.0”工作基础上,强调结合未来业务形态的变化,在云、网、芯3个层面持续推进研发,结合“应用部署匹配计算、网络转发感知计算、芯片能力增强计算”的要求,在SDN和NFV自身持续发展之外,实现SDN和NFV的深度协同,服务算力网络时代各种新业态,“云网融合2.0”的技术内涵如图1所示。

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图1 “云网融合2.0”的技术内涵

从NFV2.0来看,需要在目前已实现对虚拟资源编排的基础上,向容器编排和算力编排演进,并针对网络中异构算力资源并存的情况,探索计算能力的统一纳管与提供服务的方式。从SDN2.0来看,需要在目前已实现云网拉通和统一配置的基础上,向基于SRv6技术的网络切片能力增强演进,并增强资源感知与应用感知能力,提升算力触达用户的广度和精度。从DCN2.0来看,需要在传统固定流程ASIC芯片架构的基础上,向具备可编程能力的新一代交换芯片架构演进,并增强网络转发面编程能力以便与计算芯片相配合,赋予设备更灵活的功能。

算力网络业务模式展望

2018年以来,国家提出一系列加快5G商用步伐,加强人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施建设的政策建议,“新基建”的概念由此产生,其内涵在2019年以来的多个政府报告中均有论述。2020年4月,国家发改委首次对“新基建”的具体含义进行了阐述,基于新一代信息技术演化生成的基础设施,包含以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施等。这也是“算力基础设施”概念在国家层面的首次提出。

在“新基建”背景下,未来将有大量社会资本投入到数据中心等算力基础设施建设中。从产业链的角度看,算力提供者、网络运营者、服务提供者和服务使用者均会出现多方参与的情况,而电信运营商结合5G无线接入网、IP承载网和光纤骨干网的优势,在连接算力的网络运营领域有望继续占据主导地位。在5G时代“联接+计算”的经营模式下,算力网络化后将出现3种业务提供模式,如图2所示。

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图2 算力网络的商业模式探讨

强管道模式

以管道模式为代表的流量经营,是电信运营商目前开展最广泛的业务形式。通过多年的积累,国内三大运营商均有较为优质的管线、光纤、IDC机房、接入局站等资源。在3G/4G时代,CDN以及IDC的经营模式也为运营商所大量尝试,但是事实证明,这种售卖底层基础资源的方式业务附加值低,商业前景比较黯淡,并且若网络在云网价值链中的占比过低,最终将不利于整个产业的发展。因此在5G时代,电信运营商对基础资源的售卖变得更加谨慎,希望通过基础资源结合其他合适业务的方式,提供更高的业务附加值以增加销售收入。

强平台模式

互联网和移动互联网的巨大成功见证了平台模式的崛起,随着应用上云进程的不断加快,国际国内各大互联网巨头均已在云计算领域全力投入,并积极布局边缘云市场与服务。在云服务方面,国内三大运营商也进行了积极布局,在打造自身公有云、电信云平台基础上,结合边缘的网络覆盖优势投身MEC平台研发、边缘业务服务、专网能力建设等领域。但由于技术背景、管理模式、运营思路等方面的差异,未来电信运营商主导的云平台与互联网公司的云平台、行业云平台将会长期并存,谁将在“联接+计算”的一体化服务场景中取得优势还难有定论。

强网络模式

除上述两种模式外,算力网络为电信运营商提供了另一种可能,即结合IPv6+等数据通信新技术,打造智能网络,结合网络可编程特性和云原生轻量化计算特性,通过“弱平台+强网络”的方式,在平台的集中控制之外,更多地尝试通过网络的分布式协同实现对网内各种服务的合理调度和资源的有效配置。

综上所述,算力网络是云网融合发展的升级,将对网络运营、算力服务、资源管控、业务创新等方面产生深远的影响。其依托计算和网络两大基础设施,使能算力服务,是响应国家产业政策、具备商业前景、适合运营商经营、顺应技术演进趋势的新方向。算力网络的产业发展、生态建设及商业落地,需要产业各方共同努力。通过制定网络架构和接口标准形成业界统一的算力网络技术体系,指引产业链各方进行产品开发、商用落地和运营维护,促成产业伙伴间高效合作与协同,促进算力网络的可持续健康发展。


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