中国移动ChinaMobile算力网络技术白皮书ComputingForceNetworkTechnologyWhitepaper2022中国移动通信集团有限公司2022年6月 前言前，科技竞争和产业革命大潮澎湃，经济社会的数字化发展加一速前进。为推动国家新基建战略的落实和东数西算工程走向纵深，中国移动充分发挥中央企业“网络强国、数字中国、智慧社会”主力军作用，深化创世界一流“力量大厦”战略，积极构建“连接+算力+能力”新型信息服务体系，制定了算力网络总体发展策略，提出了算力网络全新发展计划，并于2021年11月2日在中国移动全球合作伙伴大会上发布了《算力网络白皮书》，向业界系统性的介绍了算力网络的定义内涵和愿景目标，明确了算网基础设施层、编排管理层和运营服务层的三层体系架构，提出了泛在协同、融合统一和一体内生的三个发展阶段，并联合10余家合作伙伴发起了算力网络发展倡议，引发了业界的广泛关注和热烈讨论。半年多以来，算力网络的愿景理念已经得到了业界的高度关注和广泛认可，在产学研各界同仁的共同努力下，算力网络的标准和开源体系、产品研发、产业生态正逐步完善。为进一步推动算力网络的稳步健康发展，本次发布《算力网络技术白皮书》基于过去的研究成果，结合最新的政策、产业、标准发展情况，对算力网络的十大技术发展方向进行了展望，并以此为基础阐述了算力网络的技术体系和技术路线。本白皮书的版权归中国移动所有，未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本白皮书之部分或全部内容。 目绿目录算力网络的发展情况1.1政策形势1.2产业生态·1.3标准开源·1.4创新实践2算力网络十大技术发展方向2.1方向一：泛在智能的新型算力赋能智慧社会转型升级2.2方向二：以数据为中心的多样性计算架构铸就高效算力服务2.3方向三：光电联动的全光网技术支撑东数西算纵深发展2.4方向四：超低时延驱动的确定性网络成为产业数字化刚需-52.5方向五：算网深度融合的原创技术驱动新型业务创新突破2.6方向六：算网大脑使能多要索融合的一体化信息基础设施构建2.7方向七：可信共享的算网服务开创行业发展新业态·2.8方向八：端到端的绿色低碳技术推动数字社会可持续发展2.9方向九：能力内生的新安全理念保障算网一体化全程可信2.10方向十：空天地一体的星云算网实现全时全域信息服务3算力网络核心技术体系3.1核心技术体系3.2核心技术构建3.2.1面向泛在智能的新型算力发展3.2.2面向多样性计算架构构建.3.2.3面向光电联动的全光网3.2.4面向超低时廷的确定性网络保障3.2.5面向算网一体的原创技术突破 目录3.2.6面向融合统一的算网大脑构建 213.2.7面向新型算网服务供给：· 243.2.8面向绿色低碳可持续发展·· 253.2.9面向一体化的内生安全保障 283.2.10面向未来全时全域的信息服务.-* 304总结与倡议--32参考文献·33缩略语列表··34 1算力网络的发展情况1算力网络的发展情况1.1政策形势近年来，数字经济发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深前所未有，正在成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。”党的十八大以采，党中央高度重视发展数字经济，将其上升为国家战略，数字经济的新引擎作用不断凸显。2022年1月，习近平总书记发表题为（不断做强做优做大我国数字经济》的署名文章，进一步深刻闸明发展数字经济意义重大，是把握新一轮科技革命和产业变革新机遇的战略选择。为推动我国数字经济健康稳步向前，实现算力基础设施区域协同、绿色集约、安全可信等发展目标，2020年4月至2021年7月，国家围绕数据中心的算力统筹规划，连续发布系列指导政策，提出了以“东数西算”为核心的多层次、一体化数据中心全新布局。2022年2月17日，国家发改委、工信部等四部委联合印发通知，进一步明确“东数西算”工程行动计划，在京津冀、长三角、内蒙古、甘肃等8地启动建设“4+4”国家算力枢纽节点，并规划了10个国家数据中心集群，标志着我国“东数西算”工程正式拉开序蒂。“东数西算”工程的启动，是国家将数据中心的整体布局与能源、气候、经济、网络等因素统筹规划的结果，将有助于解决数据中心东西部供需失衡的问题，同时将推动我国数据中心差异化、互补化、协同化和规模化发展，有利于发挥区域优势、避免重复投资、形成规模效应。1.2产业生态随着数字经济时代新技术的不断涌现，算力和网络日益走向融合，基础设施、算力和网络编排、业务运营管理向算网一体化方向不断进和发展。中国移动于2021年11月联合华为、中兴等11家合作伙伴正式发布了《算力网络白皮书），确立了算力网络为中国移动全新的发展计划和愿景目标。中国电信发布的《云网融合2030技术白皮书》和中国联通发布的CUBE-Net3.0网络体系中，也都把“算力网络“作为公司未采网络演进的重要方向。2021年6月，在第五届未来网络大会上，中国移动主导的（算力感知架构和技术体系创新》，成功入选中国通信学会2021年未来网络领先创新科技成果。在峰会上，中国移动同时展示了业界首个算力感知网络概念原型系统。2021年9月，中国移动联合高校自主研发的首个分布式算力路由原型和泛在调度原型在国际信息通信展览会上亮相。2022年1月，中国移动 1算力网络的发展情况提供的任务式云服务一—“视觉计算及渔染云服务”为浙江省杭州东站日均10万客流量的视觉智能检测分析需求提供后端能力支撑，助力杭州东站打造未来枢纽样板。（TC622)，目前已聚集34家合作伙伴，将持续数力于推动多样性算力软硬件生态紧荣，带动中国计算产业成熟：2022年3月31日，中国信息通信研究院、中国移动、华为等16家单位化”两大方向为抓手，推动计算与网络技术的深度融合，构建繁荣健康的算网产业生态。1.3标准开源为了进一步明确算力网络的技术发展路线，构建完善的技术体系，以中国移动为代表的国内运营商、通信设备商等在国内外标准组织、产业联盟中持续推动算力网络相关标准体系构建。在国际标准方面，中国移动在国际电信联盟（ITU）牵头初步建立起包含5个标准的算力网络国际标准体系，并在ITU形成了统一术语ComputingandNetworkConvergence（CNC），覆盖IMT-2030及未来网路、NGN、新型计算等技术领域，涉及需求、架构、服务保障、信令协议和管理编排等方向。同时，中国移动联合多家单位在国际互联网工程任务组（IETF）推动成立Computing inNetworkResearchGroup（coinrg]，面[问数据中r心内部，研究网络设备集成计算能力的需求和应用场景，并扩展至在网计算等领域。2022年3月，中国移动在IETF第113次会议中牵头发起算力感知网络（CAN）的BoF，推动算力感知和算力路由在需求、场景等方面达成共识。在国内标准方面，中国通信学会、CCSA、网络5.0联盟、IMT-2030（6G）推进组等行业组织和产业联盟纷纷启动算力网络相关标准的制定。2020年9月，国内未来IP网络研究的主要组织一一网络5.0产业联盟成立了“算力网络特设工作组“，启动算力网络需求、场景和技术等研究工作。2021年4月至今，CCSATC3通过了算力网络总体技术要求、算力路由协议技术要求和算力交易等立项：TC1通过了泛在计算总体技术要求、泛在算力调度管理技术要求和算力度量等立项，初步建立了算力网络行标体系。IMT-2030【6G）网络技术工作组已正式启动6G网络中的算网一体需求和关键技术研究。工业互联网产业联盟（AI）和开放数据中心委员会（ODCC）也已完成算力网络相关项目立项，涵盖面向工业互联网的算力网络技术、可编程算力路由网关等方向。在开源方面，中国移动在Linux基金会、Openlnfra基金会等多个开源社区致力于推动算力网络开源社区与标准的协同，并推动开源社区关注算力网络演进过程中对技术创新的新需求。2021年4月，中国移动正式发布全球首个SRv6系统开源项目G-SRv6，加快SRv6商 1算力网络的发展情况用进程。2020年，中国移动牵头在Linux基金会成立首个电信云原生项目XGVela，进一步推动移动网络云原生化发展。中国移动积极拥抱云化、虚拟化技术体系，参与贡献K8s、KubeEdge等多个项目，已经成为OIF基金会OpenStack项目在国内最大的生产环境使用者，并在社区积极分享落地实施过程中自动化集成运维的经验。在边缘计算领域，中国移动与合作伙伴共同发起EdgeGallery边缘计算平台项目，同时在Linux基金会Edge项目Akraino牵头了多个端到端集成的蓝图项目，持续推动跨物联网、电信、企业和云生态系统的跨行业合作。1.4创新实践中国移动高度重视算力网络的发展，启动了面向算力网络应用场景孵化和关键技术验证的试验网规划建设，并基于试验网开展了算力网络新型创新应用的探索工作。中国移动算力网络技术和应用创新试验网以构建国家级示范创新基地为目标，将充分挖掘算力网络新需求，验证新技术和自主能力，孵化新应用、新场景，探索新模式、新业态，促进算力网络技术和产业成熟，打造具有行业影响力的技术创新和生态聚合大平台。试验网遵选北方信息港和浙江、江苏、广东、河南、山东、山西、贵州、内蒙古、甘肃等18个省节点作为试验节点，构建跨域跨平面的试验验证环境，以面向算网基础设施、面向CHBN、面向前沿原创技术三条主线为指引，为行业应用提供从运营、认证测试到部署上线的端到端解决方案。在东数西算场景下，将针对海量大数据处理、科学计算、重点行业温冷数据存储、人工智能模型训练推理等开展东数西算、东数西存、东数西训、东数西温的应用游化：在社会算力并网场景下，将联合超算、智算等社会算力开展算力并网验证；在云边端协同场景下，打造算网融合创新技术方案，探索算网大脑雏形，深入车联网自动驾驶、超边缘生产现场、XR文娱、公共安全等特色行业场景，配合智能化技术，实现不同生产要素间的高效协同，从而提高生产效率，满足行业应用智能感知、泛在连接、实时分析、精准控制等需求；在北方信息港将力争突破算力路由、空芯光纤、新型智算等一系列原创前沿技术，为行业发展注入新动能。 2算力网络十大技术发展方向2算力网络十大技术发展方向2.1方向一：泛在智能的新型算力赋能智慧社会转型升级随着智慧城市、智慧工厂、智慧家庭等智能场景的逐步落地，人工智能正深刻地改变我们的生产、生活方式，一个以数字化、网络化、智能化为特征的智慧社会正加速到来。机器学习、计算机视觉、自然语义处理等训练模型架构设计上趋向大规模并行，数据量已达千G量级，参数量迈向万亿级，此外无人驾驶、AR/VR云游戏、元宇审等场景对数据的传输处理速度和快速分析、推理、决策能力提出了更高要求，需要构建多元化、规模化、泛在化的智能算力。一方面，以智算集群、无损网络、高性能存储为核心的智能算力解决方案有效提升计算效能、降低计算成本、缩短人工智能训练周期：另一方面，基于多样性算力的能力评估体系、云边端算力高效协同调度能力和智能应用的敏捷构建方式等新型技术，构建泛在协同的智能算力底座，推动人工智能从单点突破”迈向“泛在智能”，实现智慧社会转型升级。2.2方向二：以数据为中心的多样性计算架构铸就高效算力服务全社会数字化转型带来多样化的海量数据处理需求，对处理效率提出了史高的要求，传统的以CPU为中心的计算架构难以高效应对复杂的数据处理场景，以数据为中心的新型多样化计算架构正在迅速兴起。以GPU、FPGA、AI芯片为代表的异构算力增长迅猛，以DPU/IPU为代表的软硬件深度融合的一体化计算架构逐渐兴起，突破传统冯·诺伊曼架构的近存计算、存算一体等存算融合新计算架构不断出现。这些架构变革以数据处理的高效性为目标，通过数据流驱动计算，对底层数据按需就近处理，极大提升数据处理效率。此外，面向多样性的新型计算架构，跨架构的开放编译平台已成趋势，通过屏蔽底层硬件架构差异，构筑开发环境友好、性能高效的算力服务。2.3方向三：光电联动的全光网技术支撑东数西算纵深发展“东数西算、东数西存、东数西训、东数西渣”带来跨地域、