引言:從“云網(wǎng)融合”到“算網(wǎng)一體”的時代跨越
隨著數(shù)字經(jīng)濟邁向深化階段,數(shù)據(jù)成為關鍵生產(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延、超高帶寬、智能調(diào)度、全局優(yōu)化的新型業(yè)務需求。在此背景下,“算網(wǎng)一體”應運而生,它不僅是技術(shù)的演進,更是理念的升維。中國移動作為信息通信領域的國家隊,其智庫——中移智庫,正深入研究和推動算網(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)絡為根基的新型信息基礎設施。
一、 算網(wǎng)一體的核心內(nèi)涵與技術(shù)架構(gòu)
算網(wǎng)一體并非簡單的“計算”與“網(wǎng)絡”疊加,而是旨在實現(xiàn)算力與網(wǎng)絡在資源、協(xié)議、服務、運營等多維度、多層次的一體化融合與協(xié)同。其核心目標是通過智能編排與調(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)絡連接無縫結(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”。
從技術(shù)架構(gòu)看,算網(wǎng)一體通常包含以下關鍵層次:
- 資源層: 涵蓋分布式異構(gòu)算力(CPU、GPU、NPU等)與全光網(wǎng)絡、IP網(wǎng)絡、無線接入網(wǎng)絡等網(wǎng)絡資源。
- 感知與度量層: 通過標準化的算力度量模型(如算力單位、性能指標)和網(wǎng)絡感知技術(shù),實時、精準地刻畫全網(wǎng)算力與網(wǎng)絡狀態(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)務需求(時延、帶寬、成本、能耗等),實現(xiàn)算力與網(wǎng)絡資源的全局最優(yōu)聯(lián)合調(diào)度與智能編排。
- 服務與運營層: 將一體化的算網(wǎng)能力封裝為可交易、可度量的服務產(chǎn)品,并建立相應的運營、運維、安全與商業(yè)模式體系。
中移智庫的研究指出,實現(xiàn)這一架構(gòu)的關鍵在于打破傳統(tǒng)的“計算域”與“網(wǎng)絡域”的壁壘,推動協(xié)議融合(如算力路由)、控制面融合和資源抽象標準化。
二、 關鍵技術(shù)研究與突破方向
在具體的技術(shù)開發(fā)層面,算網(wǎng)一體的實現(xiàn)依賴于一系列前沿技術(shù)的攻關與集成創(chuàng)新。中移智庫重點關注以下方向:
- 算力網(wǎng)絡(Computing Power Network, CPN)技術(shù): 這是算網(wǎng)一體的基石。研究重點包括:
- 算力路由協(xié)議: 借鑒IP路由思想,設計能夠攜帶算力需求、發(fā)現(xiàn)并選擇最優(yōu)算力節(jié)點的路由協(xié)議,實現(xiàn)“算隨需動”。
- 算力度量與標識: 建立統(tǒng)一、精準、跨平臺的算力性能評估與標識體系,這是實現(xiàn)資源交易與調(diào)度的前提。
- 算力交易與調(diào)度平臺: 構(gòu)建支持多方參與、安全可信的算力交易市場與智能調(diào)度系統(tǒng)。
- 確定性網(wǎng)絡技術(shù): 為工業(yè)控制、遠程手術(shù)、車聯(lián)網(wǎng)等場景提供超低時延、極低抖動、高可靠的網(wǎng)絡保障,是算力服務“可用”乃至“好用”的關鍵。需結(jié)合TSN、DetNet、FlexE等技術(shù),打造端到端的確定性網(wǎng)絡能力。
- 云原生與邊端協(xié)同技術(shù): 利用容器、微服務、服務網(wǎng)格等云原生技術(shù),實現(xiàn)應用在算網(wǎng)資源間的無縫遷移與彈性伸縮。深化邊緣計算與中心云的協(xié)同,優(yōu)化算力布局,降低業(yè)務時延。
- 人工智能與數(shù)字孿生: AI算法用于預測業(yè)務需求、優(yōu)化資源調(diào)度策略、實現(xiàn)智能運維。數(shù)字孿生技術(shù)則為整個算網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建一個虛擬映射,支持仿真、預測和閉環(huán)優(yōu)化,提升系統(tǒng)整體效率與可靠性。
- 內(nèi)生安全與可信計算: 在一體化架構(gòu)設計之初就融入安全基因,確保算力調(diào)度、數(shù)據(jù)傳輸、服務交付全過程的安全可信,特別是隱私計算、機密計算等技術(shù)在跨域算力共享中的應用。
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)劃和開放的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。中移智庫建議采取“分步走”策略:
- 近期(1-2年):試點與連接階段。 聚焦于構(gòu)建跨地域、跨廠商的算力連接與基礎調(diào)度能力,在重點區(qū)域(如“東數(shù)西算”樞紐節(jié)點)開展典型應用試點(如云游戲、AI推理),驗證關鍵技術(shù),初步建立標準體系。
- 中期(3-5年):融合與協(xié)同階段。 實現(xiàn)算力與網(wǎng)絡在控制層面深度協(xié)同,智能調(diào)度能力顯著增強,能夠支持更廣泛的行業(yè)應用(如智慧城市、自動駕駛仿真),形成成熟的商業(yè)模式和產(chǎn)品體系。
- 遠期(5年以上):一體與內(nèi)生階段。 實現(xiàn)算網(wǎng)資源在芯片、設備、協(xié)議層面的原生一體化設計,形成社會級的算力基礎設施,全面支撐元宇宙、全真互聯(lián)網(wǎng)等未來數(shù)字社會形態(tài)。
在生態(tài)構(gòu)建上,需要運營商、云計算廠商、設備商、芯片商、軟件開發(fā)商、垂直行業(yè)企業(yè)及標準組織緊密合作。中移智庫呼吁,應加強頂層設計,推動形成全球或區(qū)域統(tǒng)一的算網(wǎng)標準;鼓勵跨行業(yè)聯(lián)合創(chuàng)新,打造開放的開源社區(qū)和測試驗證平臺;探索靈活的“網(wǎng)絡+算力”一體化服務模式與結(jié)算機制。
四、 對網(wǎng)絡技術(shù)開發(fā)的啟示與展望
算網(wǎng)一體對傳統(tǒng)的網(wǎng)絡技術(shù)開發(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)絡研發(fā)的目標不再僅是提供更寬、更快的管道,而是要深入理解上層算力需求,設計能夠感知、承載、調(diào)度算力的新型網(wǎng)絡協(xié)議與設備。
- 從“靜態(tài)配置”到“動態(tài)智能”: 網(wǎng)絡需要具備更高的可編程性和自動化能力,能夠根據(jù)實時算力需求動態(tài)調(diào)整路徑、帶寬和策略。
- 從“封閉煙囪”到“開放協(xié)同”: 網(wǎng)絡系統(tǒng)需打破孤島,向算力平臺開放標準的北向接口,實現(xiàn)跨域、跨層的協(xié)同控制。
算網(wǎng)一體將推動信息通信基礎設施發(fā)生根本性重構(gòu),成為支撐國家數(shù)字競爭力、賦能千行百業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的“高速公路”和“動力引擎”。中移智庫將持續(xù)深化相關研究,與產(chǎn)業(yè)界一道,推動技術(shù)創(chuàng)新、標準制定與生態(tài)繁榮,助力我國在全球數(shù)字革命中搶占先機。