CAICT中国信通院集智蓝皮报告算力时代网络运力研究报告(2022 年)中国信息通信研究院技术与标准研究所2022年9月 版权声明本报告版权属于中国信息通信研究院，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CAICT中国信注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。 前言"十四五”期间，我国数字经济将逐步转向深化应用、规范发展、普惠共享的新阶段。数字产业化应用、产业数字化转型等发展离不开算力资源的强力支撑，数字经济进入以算力为核心生产力的新时代。算力的供给和使用需以可靠的网络连接为基础，网络运力（即承载能力）成为支撑算力服务及应用发展的关键。同时，算力时代背景下差异化业务承载、算力数据和应用安全保障等挑战进一步凸显，面向算力业务需求的多维感知、基于云网边端一体化调度、提供确定性承载能力、保障业务承载的安全性等成为业界关注焦点，构建面向算力时代的高品质运力底座成为大势所楚。本研究报告从网络运力现状、算力时代所面临的主要需求和挑战等出发，提出面向算力时代的高品质网络运力七大关键特征，即光缆层高通达、大容量全光底座、IP和光协同、多层次确定性承载、多维算力感知和路由、智能化管控运维、高安全算力承载等。建议产业各相关方在政策支持、技术研究、产品研发、产业应用及质量监测等方面通力协作，共同推动算力时代的网络运力发展演进，助力我国数字经济持续高质量发展。 目录数字经济进入算力时代，运力筑基作用凸显（一）算力时代业务需求增长强劲。（二）多级算力供给体系加速构建.(三）运力筑基作用持续强化二、网络运力持续演进，资源调配能力不断增强（一）网络规模和应用稳步提升。（二）网络运力架构持续扁平化，.6(三）网络资源可控性逐步增强..7三、算力时代新型需求明确，驱动网络运力加速演进（一）多层次跨城调度和灵活异构接入（二）多场景差异化资源调配需求强化，.10(三）数据安全风险保障要求显著提升...11四、多维按需协同推动创新，构建高质量网络运力.12（一）优化光缆网络高通达拓扑....13(二）持续构建大容量全光底座..14(三）强化IP和光多维协同联动.16(四）提升网络智能和运维水平...17（五）多层次化支撑确定性承载...18（六）多维算力资源感知和路由，..19（七）增强网络运力高安全能力.20五、强化网络运力顶层设计，助力经济高质量发展..22（一）加强网络运力发展统筹规划。22（二）增强网络运力自主创新能力..23（三）推动网络运力产业协网发展...23（四）构建网络运力服务监测体系24 图目录图1消费互联网与产业互联网典型特征图2多级算力供给体系示意图3我国光缆线路长度发展情况图4各类云边端应用场景下的接入方式，图5算力应用典型承载需求和算力需求10图6高品质网络运力技术视图..13图7全光运力底座时延图示例，15图8网络运力绿色发展技术示例，.16图9IP和光网控制协同联动示意17图10网络运力协同管控CAICT中国.18图11L0~L3层确定性承技术示例....19图12网络运力的安全防护体系示意21 算力时代网络运力研究报告（2022年）一、数字经济进入算力时代，运力筑基作用凸显（一)算力时代业务需求增长强劲数字经济已进入以算力为核心生产力的新阶段。“十四五”时期，我国数字经济转向深化应用、规范发展、普惠共享的新阶段，2021年，我国数字经济发展取得新突破，数字经济规模达到45.5万亿元，同比名义增长16.2%，高于同期GDP名义增速3.4个百分点，占GDP比重达到39.8%。数据、算力和算法已成为数字经济涉及生产资料、生产力和生产关系的三大核心生产要素。作为发挥数据生产要素价值的关键驱动力，算力对经济增长的拉动具有长期性和倍增效应。根据《2021-2022全球计算力指数报告》，计算力指数平均每提高1点，数字经济和GDP将分别增长3.5%和1.8%o，数字经济已逐步进入以算力为核心生产力的新阶段。消费互联网新业态和新模式的竞相发展催生泛在计算及算力协同需求。2021年我国互联网用户规模突破10亿大关，数字医疗、数字办公的用户规模同比增长38.7%、35.7%，数字娱乐、智能出行和网络直播等用户规模也呈普遍增长态势，推动海量数据计算需求持续增长；智能手机、VR/AR头显、智能网联汽车、物联网终端、智慧家庭网关、工业园区网关等智能终端的多元化分布式发展，驱动海量数据处理从集中式计算向分布式云计算发展，并逐步从云端向边侧和端侧扩散，催生数据泛在处理及云边端算力的协同调度需求。产业互联网数据量呈指数级增长。2020年，我国产业数字化规模1中国信息通信研究院《中国数字经济发展报告（2022年》》 算力时代网络运力研究报告（2022年）达31.7万亿元，占数字经济总规模的比重高达80.9%。一方面，相对消费互联网，产业互联网数据量更庞大且增速更迅猛，智能制造、智能安防、车联网等典型应用产生的数据爆发增长，暨如一辆联网的自动驾驶汽车每天将产生12TB的数据，相当于大致3000个互联网用户的日数据量。另一方面，产业互联网应用与工业、农业及服务业等产业领域的设计、研发、制造、经营等每个环节密切相关，对数据处理的实时度及精确度要求更高，需要强大泛在的算力资源及高质量的网络传输配合完成数据的高效处理，暨如L4级别的自动驾驶的算力要求高达100TOPS。算力时代消费互联网与产业互联网的典型特征、算力及运力需求特性见图1。用户规模持续增长数据量指数级增长泛在计算强大算力智能终端多元化数据处理云边端协同要求高高质量网络数据处理向边端扩散网络传输质量要求高消费互联网产业互联网来源：中国信息通信研究院图1消费互联网与产业互联网典型特征（二）多级算力供给体系加速构建国家政策与产业应用助推多层次算力供给体系形成。在国家政策N 算力时代网络运力研究报告（2022年）层面，2021年5月，国家发改委会同有关部门发布了《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》，指出将布局建设全国一体化算力网络国家枢纽节点。2022年1月工信部、发改委联合印发《关于促进云网融合、加快中小城市信息基础设施建设的通知》，组织实施云网强基行动，增强中小城市网络基础设施承裁和服务能力，推进应用基础设施优化布局，建立多层次、体系化的算力供给体系。2022年6月，国家发改委再次提出要强化全国一体化大数据中心布局，支撑“东数西算”工程建设，推动各枢纽节点建设尽快落地生效。在产业应用层面，以视频、游戏、电子商务等为代表的消费互联网行业蓬勃发展，以金融、物流、制造等为代表的传统行业数字化转型不断深入，人工智能、边缘计算等新兴技术陆续推广部署，互联网企业以及有数据化转型需求的传统企业对数据及算力的需求，推动了各地数据中心的加速建设。同时，数字化转型业务收入已成为国内三大运营商的营收亮点，各运营商也在加快网络运力的前瞻布局和建设，作为算力基础设施建设的主力军，助推算力供给体系形成。跨东西部多省市的算力资源布局已初步完成。目前国内已经初步形成多级算力中心体系，包括西部算力中心集群，各个省市的算力中心以及本地互联网数据中心（IDC)，如图2。随着八大算力枢纽和十大算力中心集群的规模建设，以及千行百业的数字化转型发展，算力应用将进一步向各类行业用户和广大消费者延伸，将遂步形成泛在、多层次和体系化的算力供给体系。 算力时代网络运力研究报告（2022年）城市A3北ETTR本地IDC集鲜DC城城IDC省内IDC焦个人用户IDC集鲜政企用户IDC城市B3西南IDCIDC集本地算力省内算力枢纽算力来源：中国信息通信研究院图2多级算力供给体系示意(三)运力筑基作用持续强化网络运力整体服务能力大幅提升。截至2022年二季度，我国三家基础电信企业固定互联网宽带接入用户总数达5.66亿户，光纤接入（FTTH/O）用户达到5.38亿户，5G移动电话用户达到4.75亿户，峰窝物联网终端用户达到16.67亿户，移动互联网用户数达14.55亿户2，庞大用户规模的加速增长离不开网络运力服务能力的显著提升。算力时代网络运力筑基进一步凸显。随着云计算、大数据、物联网、工业互联网、区块链、人工智能、虚拟现实/增强现实等数字技术和产业的融合应用发展，预计我国每年对算力的需求将以20%+的速度快速增长，算力成为数字经济进一步发展需要突破的关键瓶颈。算力的供给和使用，数据的采集、处理和使用，用户服务的申请、获取和使用均以可靠的网络连接为基础。作为算力服务的承载底座，网络2工信部2022年一季度通信业经济运行情况 算力时代网络运力研究报告（2022年）是连接用户、应用、数据和算力的桥梁，其运力至关重要，需要将部署在云、边、端各层面的计算资源高效组织和调度，以满足算力时代的高品质ICT应用，进一步凸显筑基作用。二、网络运力持续演进，资源调配能力不断增强(一)网络规模和应用稳步提升光缆网络建设平稳推进。目前我国已经建成全球规模最大的光纤宽带网络。截至2021年底，全国光缆线路总长度达到5488万公里（见图3），其中接入网光缆长度占比达63.8%，为我国数字经济蓬勃发展提供了坚实支撑。6000548830.05169500024.3431725.0 400020.63780公20.0万30423000248614.215.0位R中200020619.010.010006.20.02014年 2015年2016年 2017年 2018年2019年2020年2021年光缆线路长度（万公里）增长率未源：工业和佑息化部图3我国光缆线路长度发展情况网络运力技术持续演进。光传送网络层面，超高速、大容量和灵活化等发展态势持续。100Gb/s和200Gb/sOTN/WDM传输、可重构分叉复用设备（ROADM）全光组网等已规模商用，并向400Gb/s及 算力时代网络运力研究报告（2022年）以上速率有序推进。多业务综合接入承载能力进一步提升，面向5G承载的分组化传送技术由分组传送网（PTN）等遂步演进为切片分组网（SPN)，光传送网（OTN）专线等应用逐渐向城域边缘下沉，光业务单元（OSU）等更小颗粒的品质承载技术持续探索。IP网络层面，IPv4+IPv6双栈、SRv6和确定性IP转发、IPsec隧道和零信任安全等技术逐步引入，组网和安全等能力进一步提升。网络管控层面，软件定义网络（SDN)、网络功能虚拟化（NFV）、网络切片协同编排、人工智能和大数据分析等技术应用遂步深入，网络智能管控能力、协同编排能力等显著增强。业界逐步推出面向算力的承载网络规划。确定性、智能化、定制化、灵活扩展、IP+光协同以及服务能力开放等已成为网络运力发展新特征，加速构建满足算网一体与云网融合发展的新型网络运力引起产业高度关注。截止目前，国内运营商相继发布了面向算网一体与云网融合的网络发展战略规划，中国电信提出“网是基础、云为核心、网随云动、云网一体"的云网融合战略，并推动承载网向智能城域网和全光网络2.0发展。中国移动提出算力感知网络（CAN)体系架构，构建基于光交叉连接设备（OXC）的新一代光电联动全光网，并推动SD-WAN和高品质云专网演进；中国联通依托CUBE-Net3.0网络创新体系，发布了算力时代全光底座建设规划并已在4省市开展实践。（二）网络运力架构持续扁平化运营商内承载网络架构持续扁平化。IP网络层面，为了实现互联网骨干层业务的快速疏导和汇聚，遂步形成了城域汇聚接入、省级汇 算力时代网络运力研究报告（2022年）聚和骨干核心的网络层次。随着本地数据流量和边缘计算节点的大幅增加，单一运营商城域汇聚节点间的互联度增加，需要减少城域的汇聚接入层次，城域IP网络架构将进一步扁平化，5G承载网和IP城域网将趋于统一融合发展模式。光传送网络层面，与IP层网络扁平化相对应，省际干线、省内干线逐步趋于扁平化融合，适应新需求推动以ROADM/OXC节点构建全光高速直达网络，城域层面逐步向政企客户和工业园区等边缘侧延伸。运营商间骨干直联点逐步增加，网络间互通架构进一步扁平化。目前我国运营商IP互联网络间的互联互通采用直联点对等互