張 帥 劉 瑩 曹 暢

中國聯(lián)通研究院 北京 100048

引言

我國數(shù)字經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，對構(gòu)建現(xiàn)代化經(jīng)濟體系、實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的支撐作用不斷凸顯。隨著各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級進度加快，特別是5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的快速普及應(yīng)用，全社會數(shù)據(jù)總量爆發(fā)式增長，數(shù)據(jù)存儲、計算、傳輸和應(yīng)用的需求大幅提升，在這個過程中，云和網(wǎng)共同組成了新型數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施。2020年4月，國家發(fā)改委明確新基建范圍，提出打造產(chǎn)業(yè)的升級、融合、創(chuàng)新的基礎(chǔ)設(shè)施體系；2021年6月，國家四部委聯(lián)合發(fā)布《全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案》，推動數(shù)據(jù)中心合理布局、供需平衡，構(gòu)建數(shù)據(jù)中心、云計算、大數(shù)據(jù)一體化的新型算力網(wǎng)絡(luò)，加快實施“東數(shù)西算”工程。

目前算力網(wǎng)絡(luò)的理念已在業(yè)界得到廣泛的認可，即在計算能力不斷泛在化發(fā)展的基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)絡(luò)手段，將計算、存儲等基礎(chǔ)資源在云—邊—端之間進行有效調(diào)配，協(xié)同提供數(shù)字技術(shù)及應(yīng)用融合服務(wù)的新范式。從產(chǎn)業(yè)鏈的角度看，算力提供者、網(wǎng)絡(luò)運營者、服務(wù)提供者和服務(wù)使用者均會引入多方參與，而電信運營商結(jié)合5G無線接入網(wǎng)、IP承載網(wǎng)和光纖骨干網(wǎng)的優(yōu)勢，在連接算力的網(wǎng)絡(luò)運營領(lǐng)域有望繼續(xù)占據(jù)主導地位[1]。雖然在5G時代“聯(lián)接+計算”的經(jīng)營模式還存在不確定性，但是可將算力類比電力，算網(wǎng)類比電網(wǎng)，運營商面對新的機遇，應(yīng)依托算網(wǎng)融合能力，針對數(shù)字化時代的業(yè)務(wù)新需求，通過智能網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建泛在算力服務(wù)新模式，探索新的運營及商業(yè)模型。

1 持續(xù)打造云網(wǎng)融合競爭優(yōu)勢，助力“東數(shù)西算”工程

消費互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)都將基于云網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，需要基于云網(wǎng)特點培育業(yè)務(wù)生態(tài)，同時需要以云網(wǎng)融合為方向建設(shè)算力網(wǎng)絡(luò)。運營商在過去幾年圍繞著骨干網(wǎng)開展諸多嘗試，如SDN化改造、SRv6升級。2016年，中國聯(lián)通首先基于IPA網(wǎng)完成云互聯(lián)網(wǎng)的SDN化改造，網(wǎng)絡(luò)覆蓋到省會一級和海外POP點，支持運營商和跨國企業(yè)區(qū)域總部以及企業(yè)DC的敏捷接入需求。通過SDN控制器實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的集中管理和業(yè)務(wù)的自動下發(fā)能力，然后通過逐步按需研發(fā)業(yè)務(wù)Yang模型，開放控制器北向接口研發(fā)新業(yè)務(wù)模式和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力[2]。

隨著企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)上云的普及，云網(wǎng)融合成為“剛需”，多云部署成為普遍需求，公有云、行業(yè)云、私有云的云間流量加大，多云成為常態(tài)。2018年中國聯(lián)通發(fā)布面向混合云場景(含公有云、私有云及數(shù)據(jù)中心托管)提供可自服務(wù)的快捷、彈性、隨選的全國組網(wǎng)方案(云聯(lián)網(wǎng)平臺)，解決不同地域、不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境間多云互聯(lián)的問題，實現(xiàn)異構(gòu)混合云組網(wǎng)。截至目前，中國聯(lián)通產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已全面完成SDN化改造，自研的云聯(lián)網(wǎng)平臺已納管聯(lián)通自有DC140個，覆蓋30個省的主要DC，并納入阿里云、騰訊云、AWS、華為云、京東云、百度云、青云等主流云商[3]。

云聯(lián)網(wǎng)平臺通過SDN實現(xiàn)了云和網(wǎng)的拉通，已為多個行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型保駕護航，客戶涵蓋金融、地產(chǎn)、交通等各行業(yè)，并在許多行業(yè)的重大變革中發(fā)揮了重要作用。通過電商化手段提升客戶體驗，解決運營商連接客戶“最后一米”問題，即售前為客戶提供直觀銷售，可以在線選擇套餐，基于用戶需求，快速獲取理想的資源，隨時隨地完成下單操作；售中可實現(xiàn)實時資源可視可查，開通時長可預(yù)估，網(wǎng)絡(luò)能力開放，滿足客戶定制化需求等；售后支持專線質(zhì)量實時可視，AI加持，故障快速定界定位，網(wǎng)絡(luò)隱患提前發(fā)現(xiàn)，防患于未然[4]。

運營商需持續(xù)打造云網(wǎng)融合競爭優(yōu)勢，同時結(jié)合國家“東數(shù)西算”工程，通過網(wǎng)絡(luò)將東部算力需求有序引導到西部，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局，促進東西部協(xié)同聯(lián)動，即西部的算力資源更充分地支撐東部數(shù)據(jù)的運算，更好為數(shù)字化發(fā)展賦能。運營商將立足自身資源，由“以DC為核心”的資源布局向“以算力為核心”的資源布局轉(zhuǎn)變，充分利用算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展機會，結(jié)合自身云網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝，以及貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏等地布局建設(shè)全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)國家樞紐節(jié)點。同時結(jié)合各省市能源供給、網(wǎng)絡(luò)條件等實際，打造具有地方特色、服務(wù)本地、規(guī)模適度的算力服務(wù)，按需適度建設(shè)新型數(shù)據(jù)中心或者邊緣數(shù)據(jù)中心，保障重點省和重點城市的資源覆蓋，推動數(shù)網(wǎng)、數(shù)云、云邊協(xié)同發(fā)展，構(gòu)建以新型數(shù)據(jù)中心為核心的智能算力生態(tài)體系。

如圖1所示的多云管理平臺可使主流云商接入，進行云網(wǎng)算力信息傳遞，當用戶向運營商云網(wǎng)運營平臺進行業(yè)務(wù)申請，平臺綜合云、網(wǎng)資源，選擇算力最優(yōu)的云和上云最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)路徑，即通過運營商云網(wǎng)運營平臺與多云管理平臺聯(lián)動，推動算力樞紐節(jié)點間、節(jié)點內(nèi)國家級、省級、地市及邊緣數(shù)據(jù)中心的有效連接與一體化調(diào)度。

2 吸納零散算力，提供高價值網(wǎng)絡(luò)連接，促使算力流通

數(shù)字化、智能化技術(shù)的發(fā)展正在加快推動計算的創(chuàng)新，也催生了海量的場景和應(yīng)用，促使融合計算架構(gòu)出現(xiàn)，云—邊—端結(jié)合的泛在計算模式開始興起，即運營商在打造新型網(wǎng)絡(luò)連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部以及跨數(shù)據(jù)中心互聯(lián)的同時，也應(yīng)考慮圍繞“云、邊、端”的泛在計算場景下實現(xiàn)算力的統(tǒng)一管理[5]?；谶\營商網(wǎng)絡(luò)吸納和調(diào)度占算力總量88%的社會分散算力，以統(tǒng)一服務(wù)的方式，結(jié)合確定性網(wǎng)絡(luò)輸送高可靠、可度量、通用化的算力資源，使能AI應(yīng)用，增加網(wǎng)絡(luò)價值[6]。

結(jié)合網(wǎng)絡(luò)可編程特性和云原生輕量化計算特性，通過弱平臺+強網(wǎng)絡(luò)的方式，在平臺的集中控制之余，更多地嘗試通過網(wǎng)絡(luò)的分布式協(xié)同來實現(xiàn)對網(wǎng)內(nèi)各種服務(wù)的合理調(diào)度和資源的有效配置?？梢栽O(shè)想這樣的一個場景，甲公司開發(fā)了智能安防監(jiān)控服務(wù)，分布在全國各地，并且可以是架設(shè)在多個云平臺上(含邊緣云)，委托運營商幫其銷售和運營。乙公司作為交通行業(yè)企業(yè)，在路側(cè)有大量局房等基礎(chǔ)資源，并且在國家新基建政策引導下建設(shè)了大量的算力基礎(chǔ)設(shè)施。用戶丙通過運營商的算力網(wǎng)絡(luò)接入，獲得甲公司架構(gòu)在乙公司基礎(chǔ)設(shè)施之上的智能安防服務(wù)，并且這種服務(wù)可以分布在各地。更進一步，甲公司服務(wù)持續(xù)迭代所需要的開發(fā)工具，也可以通過運營商的算力網(wǎng)絡(luò)尋找合適的第三方云服務(wù)獲得。

同樣地，運營商構(gòu)建的算力網(wǎng)絡(luò)交易平臺作為買家與賣家的中間角色，分別與雙方打交道，維護、納管、調(diào)度算力資源，提供經(jīng)濟、高效、安全、可靠的算力服務(wù)?？梢砸浴叭蝿?wù)式”的方式向用戶提供應(yīng)用模塊或者接口，無需關(guān)注算力資源的分布，根據(jù)用戶的差異化需求，按照服務(wù)調(diào)用的形式進行收費，如圖2所示。如果客戶要進行一定數(shù)據(jù)量的視頻數(shù)據(jù)處理工作，通過接入可信算力交易平臺，調(diào)用視頻數(shù)據(jù)處理模型，客戶無需知道具體的處理設(shè)備在哪里，可信算力交易平臺根據(jù)目前閑置的計算節(jié)點情況，分配合適的算力節(jié)點完成任務(wù)[7]。

在這種商業(yè)模式下，需要構(gòu)建“可信、可度量、可溯源”的異構(gòu)算力統(tǒng)一標識體系，解決算力標識解析和算力流通能力提升等問題。

首先，可信算力交易平臺通過統(tǒng)一的算力標識體系并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)標識來實現(xiàn)上層算力服務(wù)抽象以提供算力服務(wù)化解決方案。通用的算力是指服務(wù)器通過對數(shù)據(jù)進行處理后實現(xiàn)結(jié)果輸出的一種能力，是衡量計算能力的一個綜合指標，數(shù)值越大代表綜合計算能力越強。算力資源包含但不限于底層硬件中的ARM、GPU、NPU、TPU等異構(gòu)算力、虛擬化層中以IaaS、PaaS到SaaS以及云原生算力標簽等實現(xiàn)算力資源的管理，統(tǒng)一標識體系實現(xiàn)了異廠商或個人算力資源池統(tǒng)一接入和納管，可以滿足應(yīng)用無差異調(diào)用算力服務(wù)的需求[8]。

其次，算力接入過程中需要進行算力認證并為其發(fā)放簽名證書或者通過區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)其在聯(lián)盟內(nèi)有效流通，如圖3所示，只有經(jīng)過認證合法的算力才能夠作為可信算力納入系統(tǒng)中進行管理，并且經(jīng)過統(tǒng)一資源模型成為算力資源，實現(xiàn)“算力安全入云、算力資源安全入網(wǎng)”，從而打造安全可信的在網(wǎng)計算環(huán)境，同時建立算力認證互認機制和算力溯源機制，保障用戶能夠?qū)?shù)據(jù)放在安全有效的環(huán)境中進行計算和傳輸，兼顧打破數(shù)據(jù)孤島和保障數(shù)據(jù)安全的統(tǒng)一，促進算力服務(wù)的多方協(xié)同發(fā)展[9]。

最后，不同的應(yīng)用場景所需的算力需求的類型和量級也是不同的。如非實時非移動的AI訓練類業(yè)務(wù)，這類業(yè)務(wù)訓練數(shù)據(jù)龐大，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法層數(shù)復(fù)雜，若想快速達到訓練效果，則需計算能力和存儲能力都極高的運行平臺或設(shè)備；對于實時性類的推理業(yè)務(wù)，一般要求網(wǎng)絡(luò)低時延，而對計算能力的需求則可降低幾個量級[10]。泛在算力資源的統(tǒng)一建模度量是算力調(diào)度的基礎(chǔ)，針對泛在的算力資源，通過模型函數(shù)將不同類型的算力資源映射到統(tǒng)一的量綱維度，形成業(yè)務(wù)層可理解、可閱讀的零散算力資源池，為算力網(wǎng)絡(luò)的資源匹配調(diào)度提供基礎(chǔ)保障。因此將業(yè)務(wù)運行所需的算力需求按照一定分級標準劃分為多個等級，可以基于此設(shè)計業(yè)務(wù)套餐，也可作為運營商在設(shè)計可信算力交易平臺時根據(jù)所需運行的業(yè)務(wù)對平臺算力的選型依據(jù)。

3 以SRv6 SID為抓手，構(gòu)建算網(wǎng)SaaS生態(tài)運營體系

在算力網(wǎng)絡(luò)中，通過SRv6技術(shù)可以簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，SRv6具備天然整合云網(wǎng)協(xié)議的能力，兼容IPv6的特性，可延展到網(wǎng)絡(luò)的各個層級，從傳統(tǒng)的城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)，到接入園區(qū)、數(shù)據(jù)中心，乃至未來到終端和云內(nèi)，同時通過其靈活的三層可編程空間，可以更好地滿足新的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求[11]，大幅簡化了業(yè)務(wù)連接和業(yè)務(wù)部署的復(fù)雜程度，使得網(wǎng)絡(luò)服務(wù)化具備了必要的條件，即將網(wǎng)絡(luò)的能力和數(shù)據(jù)進行開放，支撐業(yè)務(wù)實現(xiàn)實時、按需、動態(tài)地部署。結(jié)合源路由SRv6網(wǎng)絡(luò)可編程能力，對各類業(yè)務(wù)進行靈活編排，通過將Service ID和SRv6協(xié)議中的Segment ID[12]關(guān)聯(lián)，構(gòu)建SID as a Service(SaaS)即將網(wǎng)絡(luò)路徑編程為一個服務(wù)，通過SID對該服務(wù)進行抽象，便于編排層調(diào)用，實現(xiàn)一網(wǎng)聯(lián)多云、一鍵網(wǎng)調(diào)云，構(gòu)建新一代數(shù)字技術(shù)設(shè)施，增強聯(lián)接+計算的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生能力。

將云商的應(yīng)用靈活調(diào)用，做到“網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)”，這就需要打造一張面向服務(wù)化承載的網(wǎng)絡(luò)，除了SRv6的功能，還需結(jié)合SFC技術(shù)實現(xiàn)將承載網(wǎng)絡(luò)與云側(cè)服務(wù)拉通，以服務(wù)為導向，基于承載網(wǎng)絡(luò)靈活提供服務(wù)?；诜侄温酚傻腟FC，由于SR支持在頭節(jié)點顯式編程數(shù)據(jù)報文的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，天然支持SFC，而且SR不需要在網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點維護逐流的轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，因此只需在頭節(jié)點下發(fā)SFC的策略即可，不需要對SFC中所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進行配置，這也使得SFC的部署難度有效降低，尤其是控制平面的難度[13]。通過SRv6來實現(xiàn)SFC，訪問網(wǎng)絡(luò)中各種各樣的Service Function，并將Service Function加入到網(wǎng)絡(luò)流量路徑中，實現(xiàn)應(yīng)用或者算力的動態(tài)鏈接[14]。

SaaS服務(wù)流程如圖4所示，用戶可以將各種服務(wù)應(yīng)用和算力資源，通過算力服務(wù)注冊平臺，將其注冊到運營商的網(wǎng)絡(luò)中，即通過平臺將服務(wù)信息和算力資源發(fā)布至網(wǎng)絡(luò)中供其他用戶調(diào)用，運營商提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)化能力，通過對網(wǎng)絡(luò)能力進行抽象，以服務(wù)的形式對外提供，可以包括網(wǎng)絡(luò)資源連接服務(wù)，算力資源調(diào)用服務(wù)，多種服務(wù)功能訪問，以及定制化等多種服務(wù)類型[15]；充分發(fā)揮SRv6網(wǎng)絡(luò)編程能力，用戶申請應(yīng)用或者算力，結(jié)合業(yè)務(wù)場景對網(wǎng)絡(luò)的各項原子能力進行組裝，通過網(wǎng)絡(luò)獲得的對應(yīng)的Service ID，實現(xiàn)服務(wù)功能或算力資源被網(wǎng)絡(luò)任意按需調(diào)度，靈活編排。圖中SID1和SID2為兩個計算流水線工序，通過的計算環(huán)節(jié)不同，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，最終實現(xiàn)不同的業(yè)務(wù)模式和服務(wù)體驗。

該商業(yè)模式的大規(guī)模推廣有賴于計算模式由集中向分布式的變化，以及服務(wù)對SRv6的原生支持。但是隨著計算發(fā)展趨勢，零散算力逐步接入運營商網(wǎng)絡(luò)中，運營商著力打造兩大算網(wǎng)能力：一是算網(wǎng)技術(shù)能力，包括網(wǎng)調(diào)應(yīng)用能力和網(wǎng)隨算動能力。網(wǎng)調(diào)應(yīng)用實現(xiàn)了極致靈活網(wǎng)絡(luò)，算力云池內(nèi)應(yīng)用按需調(diào)度；網(wǎng)隨算動使得網(wǎng)絡(luò)具備了基于時延、帶寬、丟包、指定路徑等選路能力，能夠滿足對算力的不同訴求。二是算網(wǎng)生態(tài)服務(wù)能力，運營商作為服務(wù)平臺，將支持集成第三方服務(wù)，并按需調(diào)度網(wǎng)絡(luò)側(cè)差異化承載服務(wù)能力，與應(yīng)用合作伙伴共同構(gòu)筑產(chǎn)業(yè)生態(tài)，實現(xiàn)將算力快速“輸送”給千行百業(yè)的用戶，為全社會數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能[16]。

4 結(jié)語

算力網(wǎng)絡(luò)依托計算和網(wǎng)絡(luò)兩大IT與CT基礎(chǔ)設(shè)施，使能算力服務(wù)，是響應(yīng)國家產(chǎn)業(yè)政策，具備商業(yè)前景，適合運營商經(jīng)營，順應(yīng)技術(shù)演進趨勢的新方向。

從電信運營商的經(jīng)營發(fā)展來看，運營商具備以5G為代表的接入網(wǎng)絡(luò)覆蓋和體驗優(yōu)勢，長期運營積累的IDC以及邊緣局房數(shù)量和質(zhì)量優(yōu)勢，多種公有云、行業(yè)云和企業(yè)云的資源整合優(yōu)勢，以及電信行業(yè)全程全網(wǎng)運營帶來的規(guī)模優(yōu)勢與安全保障。運營商應(yīng)充分利用算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展機會，面向數(shù)字時代泛在接入、超低時延、安全可信為代表的計算服務(wù)體驗需求，重點提升高品質(zhì)的算力互聯(lián)能力和算網(wǎng)聯(lián)合調(diào)度能力，構(gòu)建泛在算力的網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)新模式，實現(xiàn)云、網(wǎng)、數(shù)、智、安、鏈的一體化運營。

算網(wǎng)時代的運營商機遇與挑戰(zhàn)并存，從現(xiàn)網(wǎng)過渡到算力網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)算力運營、建立算力生態(tài)、提供算力服務(wù)等不僅需要技術(shù)創(chuàng)新，還需要在管理體制機制上做更多的探索；需要產(chǎn)業(yè)伙伴間高效的合作與協(xié)同，推動產(chǎn)業(yè)鏈各方進行產(chǎn)品開發(fā)、商用落地和運營分成；需要形成算力網(wǎng)絡(luò)可測量、可驗收、可評估的架構(gòu)體系，促進算力網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)健康發(fā)展。

算力網(wǎng)絡(luò)這既是運營商轉(zhuǎn)型的必由之路，也是新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施的升級版，運營商以數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體驅(qū)動生產(chǎn)方式、生活方式和治理方式變革，以算網(wǎng)融合服務(wù)為基礎(chǔ)，為全社會的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展夯實底座，打通經(jīng)濟社會發(fā)展的信息“大動脈”。