引言:從“云網(wǎng)融合”到“算網(wǎng)一體”的時(shí)代跨越
隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)邁向深化階段,數(shù)據(jù)成為關(guān)鍵生產(chǎn)要素,算力則成為核心生產(chǎn)力。傳統(tǒng)的“云網(wǎng)融合”模式已難以滿足超低時(shí)延、超高帶寬、智能調(diào)度、全局優(yōu)化的新型業(yè)務(wù)需求。在此背景下,“算網(wǎng)一體”應(yīng)運(yùn)而生,它不僅是技術(shù)的演進(jìn),更是理念的升維。中國(guó)移動(dòng)作為信息通信領(lǐng)域的國(guó)家隊(duì),其智庫(kù)——中移智庫(kù),正深入研究和推動(dòng)算網(wǎng)一體技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展,旨在構(gòu)建以算力為中心、網(wǎng)絡(luò)為根基的新型信息基礎(chǔ)設(shè)施。
一、 算網(wǎng)一體的核心內(nèi)涵與技術(shù)架構(gòu)
算網(wǎng)一體并非簡(jiǎn)單的“計(jì)算”與“網(wǎng)絡(luò)”疊加,而是旨在實(shí)現(xiàn)算力與網(wǎng)絡(luò)在資源、協(xié)議、服務(wù)、運(yùn)營(yíng)等多維度、多層次的一體化融合與協(xié)同。其核心目標(biāo)是通過(guò)智能編排與調(diào)度,使海量、泛在、多層次的算力資源(如中心云、邊緣云、終端算力)與靈活、智能、確定性的網(wǎng)絡(luò)連接無(wú)縫結(jié)合,為用戶提供像使用水電一樣便捷、可靠、高效的“算力服務(wù)”。
從技術(shù)架構(gòu)看,算網(wǎng)一體通常包含以下關(guān)鍵層次:
- 資源層: 涵蓋分布式異構(gòu)算力(CPU、GPU、NPU等)與全光網(wǎng)絡(luò)、IP網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)資源。
- 感知與度量層: 通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的算力度量模型(如算力單位、性能指標(biāo))和網(wǎng)絡(luò)感知技術(shù),實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)地刻畫全網(wǎng)算力與網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。
- 調(diào)度與編排層: 這是大腦中樞,基于AI算法、數(shù)字孿生等技術(shù),根據(jù)業(yè)務(wù)需求(時(shí)延、帶寬、成本、能耗等),實(shí)現(xiàn)算力與網(wǎng)絡(luò)資源的全局最優(yōu)聯(lián)合調(diào)度與智能編排。
- 服務(wù)與運(yùn)營(yíng)層: 將一體化的算網(wǎng)能力封裝為可交易、可度量的服務(wù)產(chǎn)品,并建立相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)、運(yùn)維、安全與商業(yè)模式體系。
中移智庫(kù)的研究指出,實(shí)現(xiàn)這一架構(gòu)的關(guān)鍵在于打破傳統(tǒng)的“計(jì)算域”與“網(wǎng)絡(luò)域”的壁壘,推動(dòng)協(xié)議融合(如算力路由)、控制面融合和資源抽象標(biāo)準(zhǔn)化。
二、 關(guān)鍵技術(shù)研究與突破方向
在具體的技術(shù)開(kāi)發(fā)層面,算網(wǎng)一體的實(shí)現(xiàn)依賴于一系列前沿技術(shù)的攻關(guān)與集成創(chuàng)新。中移智庫(kù)重點(diǎn)關(guān)注以下方向:
- 算力網(wǎng)絡(luò)(Computing Power Network, CPN)技術(shù): 這是算網(wǎng)一體的基石。研究重點(diǎn)包括:
- 算力路由協(xié)議: 借鑒IP路由思想,設(shè)計(jì)能夠攜帶算力需求、發(fā)現(xiàn)并選擇最優(yōu)算力節(jié)點(diǎn)的路由協(xié)議,實(shí)現(xiàn)“算隨需動(dòng)”。
- 算力度量與標(biāo)識(shí): 建立統(tǒng)一、精準(zhǔn)、跨平臺(tái)的算力性能評(píng)估與標(biāo)識(shí)體系,這是實(shí)現(xiàn)資源交易與調(diào)度的前提。
- 算力交易與調(diào)度平臺(tái): 構(gòu)建支持多方參與、安全可信的算力交易市場(chǎng)與智能調(diào)度系統(tǒng)。
- 確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù): 為工業(yè)控制、遠(yuǎn)程手術(shù)、車聯(lián)網(wǎng)等場(chǎng)景提供超低時(shí)延、極低抖動(dòng)、高可靠的網(wǎng)絡(luò)保障,是算力服務(wù)“可用”乃至“好用”的關(guān)鍵。需結(jié)合TSN、DetNet、FlexE等技術(shù),打造端到端的確定性網(wǎng)絡(luò)能力。
- 云原生與邊端協(xié)同技術(shù): 利用容器、微服務(wù)、服務(wù)網(wǎng)格等云原生技術(shù),實(shí)現(xiàn)應(yīng)用在算網(wǎng)資源間的無(wú)縫遷移與彈性伸縮。深化邊緣計(jì)算與中心云的協(xié)同,優(yōu)化算力布局,降低業(yè)務(wù)時(shí)延。
- 人工智能與數(shù)字孿生: AI算法用于預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)需求、優(yōu)化資源調(diào)度策略、實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維。數(shù)字孿生技術(shù)則為整個(gè)算網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建一個(gè)虛擬映射,支持仿真、預(yù)測(cè)和閉環(huán)優(yōu)化,提升系統(tǒng)整體效率與可靠性。
- 內(nèi)生安全與可信計(jì)算: 在一體化架構(gòu)設(shè)計(jì)之初就融入安全基因,確保算力調(diào)度、數(shù)據(jù)傳輸、服務(wù)交付全過(guò)程的安全可信,特別是隱私計(jì)算、機(jī)密計(jì)算等技術(shù)在跨域算力共享中的應(yīng)用。
三、 發(fā)展路徑與產(chǎn)業(yè)生態(tài)構(gòu)建探討
算網(wǎng)一體技術(shù)的發(fā)展非一日之功,需要清晰的路徑規(guī)劃和開(kāi)放的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。中移智庫(kù)建議采取“分步走”策略:
- 近期(1-2年):試點(diǎn)與連接階段。 聚焦于構(gòu)建跨地域、跨廠商的算力連接與基礎(chǔ)調(diào)度能力,在重點(diǎn)區(qū)域(如“東數(shù)西算”樞紐節(jié)點(diǎn))開(kāi)展典型應(yīng)用試點(diǎn)(如云游戲、AI推理),驗(yàn)證關(guān)鍵技術(shù),初步建立標(biāo)準(zhǔn)體系。
- 中期(3-5年):融合與協(xié)同階段。 實(shí)現(xiàn)算力與網(wǎng)絡(luò)在控制層面深度協(xié)同,智能調(diào)度能力顯著增強(qiáng),能夠支持更廣泛的行業(yè)應(yīng)用(如智慧城市、自動(dòng)駕駛仿真),形成成熟的商業(yè)模式和產(chǎn)品體系。
- 遠(yuǎn)期(5年以上):一體與內(nèi)生階段。 實(shí)現(xiàn)算網(wǎng)資源在芯片、設(shè)備、協(xié)議層面的原生一體化設(shè)計(jì),形成社會(huì)級(jí)的算力基礎(chǔ)設(shè)施,全面支撐元宇宙、全真互聯(lián)網(wǎng)等未來(lái)數(shù)字社會(huì)形態(tài)。
在生態(tài)構(gòu)建上,需要運(yùn)營(yíng)商、云計(jì)算廠商、設(shè)備商、芯片商、軟件開(kāi)發(fā)商、垂直行業(yè)企業(yè)及標(biāo)準(zhǔn)組織緊密合作。中移智庫(kù)呼吁,應(yīng)加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì),推動(dòng)形成全球或區(qū)域統(tǒng)一的算網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn);鼓勵(lì)跨行業(yè)聯(lián)合創(chuàng)新,打造開(kāi)放的開(kāi)源社區(qū)和測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái);探索靈活的“網(wǎng)絡(luò)+算力”一體化服務(wù)模式與結(jié)算機(jī)制。
四、 對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)發(fā)的啟示與展望
算網(wǎng)一體對(duì)傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)發(fā)范式提出了深刻變革要求:
- 從“連接為中心”到“算力為中心”: 網(wǎng)絡(luò)研發(fā)的目標(biāo)不再僅是提供更寬、更快的管道,而是要深入理解上層算力需求,設(shè)計(jì)能夠感知、承載、調(diào)度算力的新型網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與設(shè)備。
- 從“靜態(tài)配置”到“動(dòng)態(tài)智能”: 網(wǎng)絡(luò)需要具備更高的可編程性和自動(dòng)化能力,能夠根據(jù)實(shí)時(shí)算力需求動(dòng)態(tài)調(diào)整路徑、帶寬和策略。
- 從“封閉煙囪”到“開(kāi)放協(xié)同”: 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需打破孤島,向算力平臺(tái)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的北向接口,實(shí)現(xiàn)跨域、跨層的協(xié)同控制。
算網(wǎng)一體將推動(dòng)信息通信基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)生根本性重構(gòu),成為支撐國(guó)家數(shù)字競(jìng)爭(zhēng)力、賦能千行百業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的“高速公路”和“動(dòng)力引擎”。中移智庫(kù)將持續(xù)深化相關(guān)研究,與產(chǎn)業(yè)界一道,推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)制定與生態(tài)繁榮,助力我國(guó)在全球數(shù)字革命中搶占先機(jī)。