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1、CIC中国通信学会 算力网络前沿报告 算力网络前沿报告 （2020年） （2020年） 中国通信学会 中国通信学会 2020年年12月月 CIC中国通信学会 版权声明 版权声明 本前沿报告/白皮书版权属于中国通信学会，并受法律 保护。转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点 的，应注明“来源：中国通信学会” 。违反上述声明者，本学 会将追究其相关法律责任。 本前沿报告/白皮书版权属于中国通信学会，并受法律 保护。转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点 的，应注明“来源：中国通信学会” 。违反上述声明者，本学 会将追究其相关法律责任。 CIC中国通信学会 专家组和撰写组名单专家组和。
2、撰写组名单 专家组： 组长： 专家组： 组长： 赵慧玲 工信部科技委专职常委 副组长： 副组长： 唐雄燕 中国联通网络技术研究院首席科学家 撰写组： 撰写组： 单位 姓名 中国联合网络通信有限公司 曹畅 中国联合网络通信有限公司 李建飞 中国联合网络通信有限公司 张帅 中国联合网络通信有限公司 刘莹 中国联合网络通信有限公司 耿庆鹏 中国联合网络通信有限公司 何涛 CIC中国通信学会 前前 言言 新一代信息网络正在从以信息传递为核心的网络基础设施， 向融 合计算、存储、传送资源的智能化云网基础设施发生转变。算力网络 正是为应对这种转变而提出的新型网络架构。 算力网络基于无处不在 的网络连接，将。
3、动态分布的计算与存储资源互联，通过网络、存储、 算力等多维度资源的统一协同调度，使海量的应用能够按需、实时调 用泛在分布的计算资源，实现连接和算力在网络的全局优化，提供一 致的用户体验。支撑算力网络实现的关键技术，可以归类为云、网、 芯三个方面。 从云化技术来看，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。 从网络技术来看， 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。 从芯片技术来。
4、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。 本报告主要研究算力网络的发展趋势、技术特征、以及所面临的 挑战，希望抛砖引玉，共同推进我国计算产业和网络产业的协同发展 与融合创新。 本报告的主要撰写人为唐雄燕、曹畅、李建飞、张帅、刘莹、耿 CIC中国通信学会 庆鹏、何涛、王友祥等 ，在此对这些专家的贡献表示感谢！ 中国通信学会信息通信网络技术委员会 主任委员： 2020 年 12 月 CIC中国通信学会 目目 录录 一、一、 研究概述研究概述 . 1 二、二、 计算与网络。
5、产业全球发展态势计算与网络产业全球发展态势 . 1 三、三、 算力网络在我国的发展现状算力网络在我国的发展现状 . 2 四、四、 算力网络关键技术算力网络关键技术 . 4 (一) 算力网络技术体系 . 4 (二) 算力网络承载技术 . 5 (三) 算力网络编排技术 . 7 (四) 算力网络转发技术 . 9 五、五、 算力网络工程难题算力网络工程难题 . 10 (一) 算力资源的感知与度量 . 10 (二) 集中式控制与分布式控制的协同 . 11 六、六、 政策建议政策建议 . 12 (一) 技术政策建议 . 12 1. 大力推进算力全网感知与端管云协同 . 12 2. 积极推动算力网络的标准化。
6、工作 . 13 (二) 产业政策建议 . 14 1. 促进计算产业和网络产业融合与能力互补 . 14 2. 加快推进算力向边缘下沉 . 14 3. 注重算力网络产业的自主可控 . 14 CIC中国通信学会 1 一、 研究概述 随着 5G、大数据、人工智能、区块链等信息通信技术的推广应 用，经济社会向数字化转型升级的趋势愈发明显。2020 年以来，国家 发布了以“新基建”为导向的一系列政策，旨在通过加快建设数字化 基础设施，提升各行业的“联接+计算”能力，引领重大科技创新、 重塑产业升级模式，为社会发展注入更强动力。 “联接+计算”能力的 提升，需要计算和网络两大产业的有机协同，相互配合，在计算。
7、服务 与网络服务均面向泛在化发展的今天，探索云-边-端多级计算资源和 服务能力如何通过网络实现智能调度和高效分配十分必要， 也是必须 攻克的技术难题。 二、 计算与网络产业全球发展态势 数字化、智能化正在加快推动计算产业的创新。数字化浪潮正在 改变着世界经济格局，IDC 预测，2023 年全球 GDP 的 62%将是数字 经济产值。 世界各主要经济体国家纷纷通过国家战略来抢占数字经济 产业链的制高点， 如美国的 美国国家网络战略 、 德国的 高技术战 略 2025 、日本的日本制造业白皮书等。此外，当前以云计算、 大数据、移动超宽带为核心的智能化创新正在变革生产、管理和营销 模式，升级传统生产。
8、力，加速数字经济的发展。智能化、数字化催生 了海量的场景和应用， 促使满足多样化计算需求的融合计算架构出现， 以及云-边-端结合的泛在计算模式兴起。这些变化都将结合容器、微 服务、云原生和 DevOps 等开发模式直接推动计算产业的快速变革。 行业数字化转型和产业智能化升级促使网络产业向着超宽管道、 CIC中国通信学会 2 泛在连接、场景化需求的方向发展。从业务看从业务看，5G 特性将带动 VR、 AR、云游戏等大带宽、低时延业务走向商业化，同时奠定 Cloud+X 发展基础。从流量看从流量看，未来移动数据流量将会迎来再次剧增。爱立信 预测，2025 年全球移动数据流量较 2019 年将增加 。
9、5 倍，其中 45%将 会由 5G 网络承载。网络带宽的扩大与业务类型的不断拓展将增加网 络中的视频流量，预计 2025 年占比增至 76%，以国内电信运营商中 国联通为例，2020 年 5 月视频流量占比已达 72%。 新应用、新技术、新计算架构，百亿级联接、爆炸式数据增长将 重塑 ICT 产业新格局， 催生新的生态体系。 一方面要求新计算架构必 须具备海量数据处理分析能力， 各种应用场景下人工智能训练和推理 能力， 另一方面要求网络对于大规模联接场景下的安全和实时数据传 输处理等能力。预计 2021 年，将有超过 500 亿的终端设备，产生 847ZB/年的数据量，2023 年 IP 设备。
10、将达 29.3 亿，M2M 的连接数将 超过 14 亿。这将产生海量的数据，带动海量数据分析处理，并围绕 数据创造价值，这就同时需要泛在计算的支持和优质的网络保障。由 此判断，新的 由 此判断，新的 ICT 格局将向着泛在联接与泛在计算紧密结合的方向 演进。 格局将向着泛在联接与泛在计算紧密结合的方向 演进。 三、 算力网络在我国的发展现状 近年来，中国政府相继出台国家信息化发展战略纲要 、 “十 三五”国家信息化规划 、 中国制造 2025等重大战略纲领，明确 “数字中国”建设发展的路线图和时间表， 全面推进国民经济各行各 业的数字化和智能化。IDC 预测，到 2023 年，数字经济产值将占。
11、到 CIC中国通信学会 3 中国 GDP 的 67%，超过全球平均水平。 伴随着我国数字经济的蓬勃发展， 新一代信息技术间的融合效应 渐显， “5G+云+AI”将成为推动我国数字经济持续发展的重要引擎。 结合未来计算形态云-边-端泛在分布的趋势，计算与网络的融合将会 更加紧密，因此，我国率先提出了“算力网络”的概念。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，实现云、 网、边、端、业的高效协同，提高计算资源利用率。在算力网络中， 用户无需关心网络中的计算资源的位置和部署状态， 而只需关注自身 获得的服务即可，并通过网络和计算协同调度保证用户的一致体验。 目前来看， 我国信息。
12、通信行业对 “5G+云+AI”的探索处于世界领 先地位，这些都带动了全网的算力密集分布，快速下沉并且逐步实现 联网服务。至今为止，算力网络的愿景已在业界得到广泛的认可，算 力网络在标准制定、生态建设、试验验证等领域均取得了一定进展， 并且作为我国的一项原创成果，开始走向国际舞台。标准制定方面标准制定方面， 国内三大运营商中国移动、中国电信与中国联通分别在 ITU-T SG11 与 13 组立项了 Y.CPN，Y.CAN 和 Q.CPN 等系列标准，在 IETF 开展 了 Computing First Network Framework 等系列研究，华为联合国内运 营商在 ETSI 和宽带论坛。
13、（BBF）也启动了包括 NWI、城域算网在内 的多个项目。在国内的 CCSA，“算力网络需求与架构”以及“算力 感知网络关键技术研究”两项研究也在有序开展。 面向未来 6G 时代， 算力网络已经成为国内 IMT-2030 6G 网络组的研究课题之一， 正在开 展算力网络与 6G 通信技术的融合研究。生态建设方面生态建设方面，国内未来数 CIC中国通信学会 4 据通信研究的主要组织网络 5.0 产业联盟专门成立了“算力网络 特设工作组”， MEC 领域的多个开源组织也发起了 KubeEdge、 Edge- Gallery 等开源项目，2019 年底，在中国联通、中国移动和边缘计算 网络产业联盟 。
14、（ECNI） 均发布了算力网络领域相关白皮书， 进一步阐 述了算网融合的重要观点。 试验验证方面试验验证方面， 2019 年中国电信与中国移 动均已完成算力网络领域的实验室原型验证，并在 GSMA 巴塞罗那 展、ITU-T 和 GNTC 相关展会上发布成果。中国联通也在推进算力网 络平台的自主研发，并积极策划现网试点工作。 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。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，在信息基础设施部分，提出构建以数据中心、智能计算 中心为代表的。
15、算力基础设施。从新基建政策的导向来看，给予了算力 提供者、网络运营者、服务提供者和服务使用者等不同角色引入多方 参与的空间，同时也给以算力网络技术为基础的转-算-存主体分离、 联合服务的新商业模式提供了宝贵的尝试空间。 四、 算力网络关键技术 (一一) 算力网络技术体系算力网络技术体系 从算力网络所倡导的技术理念中可以看出， 算网一体是结合 5G、 泛在计算与 AI 的发展，在云网拉通和协同基础上的下一个阶段，即 云网融合 2.0 阶段。云网融合 2.0 是在继承云网融合 1.0 工作的基础 上，强调结合未来业务形态的变化，在云、网、芯三个层面持续推进 CIC中国通信学会 5 研发，实现应用部。
16、署匹配计算，网络转发感知计算，芯片能力增强计 算，服务算力网络时代云游戏、千人千面直播、自动驾驶、智能安防 与工业机器视觉等新业态，其技术内涵如图 1 所示。 图 1 算力网络与云网融合 2.0 示意 从图中可以看出，算力网络的技术内涵是在现有 SDN/NFV 技术 基础上的发展和升华， 相关技术可概括为承载、 编排和转发三个方面， 分别对应 SDN2.0，NFV2.0 和 DCN2.0，本章节的后续部分将会逐一 进行阐述。 (二二) 算力网络承载技术算力网络承载技术 随着 5G、云服务和物联网等新兴业务的发展，更多网络设备的 接入对于地址扩展的需求和网络可编程的需求都在增加， “IPv6+”是 面向 5G 和云时代的智能 IP 网络，可以满足算力网络灵活组网、优 化用户体验按需服务等需求。 算力承载网以 SRv6 技术为底座，在网络切片能力的基础上，引 CIC中国通信学会 6 入网络感知技术，解决当前网络难以感知业务需求，算力和服务难以 良好匹配的问题。在算力网络中，业务网关进一步下沉，并通过算力 网关将南北向流量提前转化为东西向流量，同时利用 IPv6 可扩展头 丰富的可编程空间，。