算網融合發展，運力承載筑基

余璠　王堅　陸敏　諸葛毅　陳琛

關鍵詞：算力網絡；承載網；數字化基礎設施建設

一、算力網絡發展現狀

2022 年全國兩會召開后，建設數字信息基礎設施成為強烈政策信號。《政府工作報告》中提到，建設數字信息基礎設施，圍繞國家重大戰略部署和“十四五”規劃，適度超前開展基礎設施投資。2 月底，國家發展改革委等多部門聯合印發通知，啟動建設全國一體化算力網絡國家樞紐節點，“東數西算”工程正式啟動。同時，算力網絡作為重要的信息基礎設施有望迎來加速跑，如何加快推動算力網絡創新發展也成了熱議的話題。

算力即計算能力，是通過對信息數據進行處理實現目標結果輸出的計算能力。在不同的場景下，算力可以用不同單位來衡量。例如，在加密數字貨幣場景下，算力的衡量單位是每秒哈希運算次數（Hash/s）；在AI 和圖像處理等場景下，算力的衡量單位是每秒浮點運算次數（FLOP/s）。

算力網絡是應對算網融合發展趨勢提出的新型網絡架構，以算為中心、網為根基，網、云、數、智、安、邊、端、鏈（ABCDNETS）等深度融合、提供一體化服務的新型信息基礎設施。傳統網絡的考量方式是從數據傳輸角度，考慮信息論層面逼近網絡的最大容量、吞吐量；算力網絡不只負責傳輸，還要加載存儲、計算等相關資源，形成Communication、Cash、Computing 三位一體的3C 資源模式，通過多維度資源的統一協同調度，實現連接和算力在網絡的全局優化。

自算力網絡的概念誕生以來，在業界各方的共同努力下，其標準化工作取得了很大進展。國內三大運營商積極投入算力網絡標準化工作中，聯合開展算力網絡需求與架構、算力路由協議技術要求、交易平臺技術要求、管理與編排要求等標準的研究[1]。圖1 為中國移動算力感知網絡參考架構。基于網絡無處不在的算力資源，算力平臺層完成對算力資源的控制和管理，并通知算力路由層，綜合考慮網絡狀況后，將服務應用調度到合適的節點，以實現資源利用率最優。然而，當前傳統網絡結構在向算力網絡演進過程中，仍存在許多不足。在算力方面，由于平臺過于集中、時延難以進一步優化，算力類型單一、無法滿足新型業務模型需求，云邊協同的統一調度能力依然為技術難點等問題；在網絡方面，有應用層和網絡層解耦、應用感知能力弱，網絡資源利用不充分、不均衡，網絡內化經濟模型缺失等問題。

二、算力網絡發展需求

全新的信息化場景對算力網絡提出了更高的要求。

（一）激增的網絡計算能力需求

AI 模型訓練、高性能計算、多源數據一體化分析等大量計算需求融入業務中，對網絡計算能力需求增大。如在數字孿生應用場景中，需要龐大的算力將現實空間中的對象復現為信息空間中的數字模型，形成一個信息實時映射、數據雙向流通的完整閉環，服務于產品的全生命周期。

（二）更高的帶寬和更低的時延

隨著業務的多元化發展，網絡時延和帶寬需求日益嚴格。如在VR 應用場景中，游戲在算力中心服務器中運行，渲染完畢后的游戲畫面通過網絡發送到終端。對帶寬和時延敏感的多人交互游戲，可以通過應用云邊協同，同一區域的玩家通過連接一個邊緣計算節點，大大減少時延。

（三）業務架構呈現“云－邊－端”的特點

如內容分發網絡中，中心算力節點部署在云上，同時為提升用戶體驗，需要將邊緣算力節點下沉。在商超、住宅、辦公樓宇、校園等算力邊緣節點通過AI 預測本地化和熱點內容，通過網絡將內容從中心節點傳送到邊緣節點，再發送給用戶。

（四）交互需求增加，業務流向復雜，需要靈活調度

在智慧家庭場景中，無數用戶需要和家庭網關、智能終端等設備頻繁交互，“萬物互聯”需要算力網絡能靈活調度算力、分發數據，實現本地分析、快速處理、實時響應。

三、承載網應對方案

在算力網絡中，網絡作為承載、運輸算力的基石，連接各算力中心節點、邊緣節點及用戶側終端，可構建多樣化算力資源調度和服務體系。目前，常見的傳輸承載網絡類型主要有：SDH、PTN、SPN 及OTN 網絡。SDH 網絡主要承載2G 和小顆粒政企業務，面臨設備老舊過保、難以擴容改造等問題，無法滿足算力承載需求；PTN 網絡主要承載2G/4G 業務和政企業務，無法引入IPv6，不能滿足靈活調度的算力網絡發展需求。因此，算力的主要承載網絡為SPN 和OTN，各場景下適用的網絡類型如表2 所示。

（一）SPN網絡

SPN 網絡是一種5G 承載網絡格式，結合FlexE 技術，將5G 大網絡從邏輯上切分出獨立子網和端口，滿足各類人、物、車以及各種專網的應用需求，減少因物理帶寬共享造成的相互干擾。SPN 網絡的主要特點有：

①滿足多元化業務需求。SPN 網絡支持L3 層端到端開通，可滿足業務靈活調度的需求；環路帶寬以10GE 和50GE 為主，滿足大帶寬的需求；設備及組網支持切片，滿足業務保密性要求；在光纜路由條件具備的情況下，設備及組網支持SR 重路由，滿足業務安全性的要求。

②向SRv6 持續演進。基于IPv6 擴展和SRv6 策略映射可具備多維業務感知能力，實現對業務應用或算力標識的動態感知；基于SRv6 Policy 配置差異化的分組網絡切片資源，分別承載多元化業務；通過支持面向業務流量的帶內OAM 檢驗機制，實現對業務丟包和時延的高精準監測，提升網絡運維能力。

在算力網絡中，由于邊緣節點到用戶終端的路由復雜、業務需求多元化，因此SPN 網絡更適用于邊緣節點與用戶終端的互聯。目前絕大部分業務還是基于IPv4協議，后續SPN 要向SRv6 協議演進，以更好地滿足算力網絡發展的需求。

（二）OTN網絡

OTN 網絡即光傳送網，主要承載傳輸組網電路、OLT 業務和大顆粒政企業務。OTN 有SNCP、OLP 等保護機制存在，保障能力較強；業務由剛性管道承載，不會發生流量搶占問題。但傳統OTN 承載業務的調度能力較差，對多流向業務的承載能力不足，不適合邊緣算力節點的互聯。F5G OTN 網絡采用最新的OXC 技術，具備超大容量、超長距離、靈活調度等優勢，F5G 全光網絡的關鍵創新主要有以下幾點：

① 超高速、超大容量傳輸能力。基于G.654.E光纖具備的低損耗和大有效面積特性，F5G 可具備400G/800G 高速傳輸能力，構建超高速、超長距、大容量光網絡，可更好地服務于“東數西算”戰略實施。

② OXC 技術助力構建全光動態網絡。相比較傳統ROADM 方案，OXC 可提供F5G 高品質全光網絡的3 大創新：站內“0”連纖（全光交換，免內部連纖），運維智能化（創新架構簡化擴維難度，數字化光層使能光層可視），超低時延（多方向交叉調度，業務一跳直達）。

③波分復用持續下沉。隨著網絡發展，波分復用技術持續下沉，網絡層級從骨干、核心層到匯聚、接入層，逐步構建端到端大容量全光網絡，實現綠色高效的光連接，為滿足多元化的全光業務需求、推動光網絡開放奠定堅實的基礎[2]。

算力網絡中，F5G OTN 的超高速率、超大容量、超長距離等優勢，可為算力中心之間互聯提供強大的運力保障；架構穩、覆蓋全的OXC 全光錨點，可為算力節點到邊緣節點的算力調度提供高速泛在光接入，實現靈活便捷全光入云。

四、承載網數字化規劃建設

在算力網絡的發展中，對數據信息的管控是運營商數字化轉型的重要基礎。承載網絡的數字化規劃建設主要包括網絡經濟模型智能化及網絡管控智能化。

（一）網絡經濟模型智能化

隨著“互聯網+”、5G、VR 等新業務和新技術蓬勃發展，數字經濟下新的價值體系正在重建。建立網絡經濟模型，為運營商診斷網絡質量、優化業務性能、減輕運營負擔及改善用戶體驗帶來無限可能。在建立網絡內部經濟模型的過程中，需要將管道、光纜、機房等啞資源也折算成網絡成本進行測算。其中，光纜啞資源長期缺乏有效監控、運維手段，業務中斷后部分網絡成為孤島。利用AI 實現啞資源的自動識別、數字化管理，可提升傳輸網絡建設與維護效率，進一步提高網絡健壯性，支撐算網融合發展。

（二）網絡管控智能化

算力網絡時代來臨，應關注網絡內部能不能就近、實時、按需地構建計算資源面向需求的映射關系。傳統的基于人工的網絡資源管控無法滿足算力網絡對網絡資源大規模、靈活的調度需求，網絡管控亟需引入智能化。要達到算力網絡的部署要求，還需要在以下幾個場景中引入智能化：

①資源梳理智能化。算力網絡的調度是根據存量資源實時安排的，流量、帶寬、存儲、CPU 等各類和算力相關的資源也將呈現動態變化的趨勢，只有將資源的數量做到智能化，才能做到資源的動態調度。

②業務配置智能化。在智能調度場景下，“云－邊－端”模型催生大量智能“端”設備，業務配置智能化以賦予控制面和轉發面智能化為目標，將貼近配置層面的服務器下沉至邊緣，避免集中化網管系統算力不足的問題。

③路由尋址智能化。路由尋址的智能化主要包括兩方面，一是對ETH OAM、丟包率、時延等網絡指標隨流檢測，做網絡運行情況的智能分析；二是根據網絡運行情況，綜合算力信息分配最優算力點，感知算力上下線，計算最優算力路由。

④網絡運維智能化。在網絡運維中，運用人工智能開發自動化輔助工具進行各項故障數據的收集和通報、故障的協助處理，幫助提高基礎運維效率。同樣，運維智能化也可采用“云－邊－端”算力架構，將需要快速協同處理和通報的數據在邊緣數據中心處理，將總體網絡運行情況數據上傳到算力中心節點進行處理。

五、結束語

算力網絡建設是我國迎接5G時代的重要戰略部署，算力和網絡融合是未來信息革命的必經之路，對各行各業的轉型具有重要意義[3]。加快算力網絡創新發展，有助于贏得科技競爭主動權，加速構建數字經濟引領的現代產業體系，助推共同富裕；強化算力資源的互聯和統一調度，推動算力網絡物理空間、邏輯空間、異構空間融通發展，是未來算力網絡發展的必然趨勢。

在算力網絡建設背景下，傳輸承載網絡的規劃建設仍存在諸多挑戰。產業各方需要共同努力，構建服務于數字經濟、實體經濟的算力網絡底座，以建設網絡強國、數字中國、智慧社會為己任，落實“東數西算”工程，推動算力經濟發展，以更高品質的算力網絡，支撐經濟發展、市民生活和城市治理等各領域的數字化應用，推動數字紅利全民普惠。

作者單位：余璠 王堅 陸敏 諸葛毅 陳琛中國移動通信集團浙江有限公司杭州分公司