AI原生路由器白皮书

中国联合网络通信集团有限公司 华为技术有限公司 2024年07月 前言 近年来，伴随人工智能（AI）技术的迅猛发展，其应用领域持续拓展。以大模型为代表的AI技术引领自动化和智能化的进程，是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力，加速推动新质生产力的发展。 智能原生作为“互联网2030”的关键技术特征之一，将AI深度、广泛地集成到互联网架构中，以提高网络运营效率和服务确定性。当前，通过大数据分析和机器学习算法在网络业务及管控运维中的应用，实现了对海量网络数据的深度挖掘和精准预测，逐步推进网络向自动、自愈、自优、自治的智能化转型。未来，AI技术不仅要融入网络架构中，更要渗透至网络组件及部件层面，以此构建从上到下的一体化网络智能能力，推动网络向更高层级的智能化和自治化演进。 本白皮书聚焦于智能原生网络架构中的智能网元层，创新性地提出“AI原生路由器”技术发展演进理念。通过智能主控板、智能线卡以及智能算力卡协作，AI原生路由器将具备智能感知、智能转发、智能控制的三大能力特征，并赋能AI可靠、AI运维、AI安全及AI节能四大应用场景。本白皮书从能力特征、应用场景及发展愿景三个维度，对AI原生路由器技术发展演进进行全面论述，旨在为行业提供共识性指引和方向性参考，推动相关产业链的创新发展，为构建更加智能、高效的网络环境奠定坚实基础。 在本白皮书编撰过程中，得到了多家产业合作伙伴单位的鼎力支 持，汇集了业界多位专家的意见建议，在此深表谢忱！期待与各界同仁携手，共同探索智能原生网络的无限可能，共创下一代互联网的美好未来！ 联合编写单位： 中国联合网络通信集团有限公司，华为技术有限公司 目录 2.1.AI原生路由器能力特征.............................................................................3 2.2.1.智能主控板............................................................................................52.2.2.智能线卡................................................................................................62.2.3.智能算力卡............................................................................................7 3.AI原生路由器应用场景...............................................................10 3.1.AI可靠.....................................................................................................10 3.1.1.设备级可靠：快速感知隔离自愈.......................................................103.1.2.链路级可靠：微秒级链路倒换..........................................................113.1.3.网络级可靠：秒级拥塞解除..............................................................133.1.4.协议级可靠：预测下一跳实现极速收敛...........................................14 3.2.AI运维.....................................................................................................14 3.2.1.光纤故障智能定位..............................................................................143.2.2.流量静默故障识别..............................................................................153.2.3.智能视频质差识别及故障定界..........................................................173.2.4.整网分钟级环路探测和溯源..............................................................183.2.5.路由策略在线预验证..........................................................................18 3.3.AI安全.....................................................................................................20 3.3.1.设备安全：设备内生安全..................................................................203.3.2.网络安全：AI-DDoS秒级闪防.........................................................213.3.3.管控安全：全网安全检测与自闭环...................................................23 3.4.AI节能.....................................................................................................24 3.4.1.静态节能.............................................................................................243.4.2.动态节能.............................................................................................25 4.总结与展望..................................................................................27 4.1.AI原生路由器部署建议..........................................................................274.2.AI原生路由器应用趋势..........................................................................28 5.缩略语列表..................................................................................31 6.参考文献......................................................................................32 1.AI原生路由器产生背景 近年来，人工智能（AI）发展速度之快、应用范围之广备受瞩目。以大模型为代表的新一代AI技术的崛起和迅猛发展正在深刻影响各个领域，AI技术的应用将进一步得到推广和深入。《2024年国务院政府工作报告》中提出，大力推进现代化产业体系建设，加快发展新质生产力。深化大数据和AI等领域的研发和应用，开展“人工智能+”行动，打造具有国际竞争力的数字产业集群。这种发展趋势促使智能技术与下一代互联网紧密结合，进而提供智能原生网络能力，推动各行业的数字化转型和创新发展。 智能原生作为“互联网2030”的关键特征之一，将AI深度和广泛地集成到智能基础设施中，包括系统、设备、部件等体系结构，实现全自动运营和最高效资源利用。智能原生网络以实时感知、充分数字化为基础，以AI算法为核心，融合各种模型进行智能决策，提供智能协同优化的网络服务。网络的智能原生是指从设计之初就将AI集成作为核心组件的网络系统，通过AI来自动化运维，优化性能和增强安全性，也就是说，面向未来的智能原生网络架构包括智能业务、智能网络、智能网元及智能部件四个渐进式层级结构，自上而下相互依赖，且逐层细化。 当前阶段，智能业务与智能网络层正经历着快速且显著的发展。在智能业务层面，通过大小模型的配合，以业务为单位，实现跨域的自智协同和业务级的商业闭环。在智能网络层面，网络智能管控系统依托于专业领域的大、小模型，结合网络知识图谱、专业AI算法等AI技术和数字孪生技术对单域内网络业务、网络拓扑结构以及网络系统进行规建维优，同时考虑节能和安全保障，从而实现单域内网络级的闭环管理体系。这一系列技术的协同作用，正驱动着业务处理与网络管控能力向着更为智能化和高效化的方向演进。 本白皮书聚焦于智能网元层的研究，从传统的网络设备能力来看，虽能满足 基本的网络连接需求，但在应对复杂多变的网络环境时，其局限性日益凸显。传统设备缺乏根据网络流量动态调整与优化的能力，也难以抵御各类网络安全威胁。因此，需要以AI为基础架构能力，新增智能面融合数据和知识，赋能网元实现动态目标管理，显著提升其自适应、自学习以及跨网元群体协同能力。基于上述背景，本白皮书创新地提出AI原生路由器概念，即在保留传统路由器功能的基础上，集成先进的AI和机器学习技术，实现对网络状态的实时监测和深度分析，同时能够根据网络流量的变化自动调整配置，优化网络连接路径，确保终端用户持续享有稳定、高速的网络体验。作为下一代互联网发展的重要产物，AI原生路由器的出现不仅满足了用户对于高效、智能、安全的网络连接需求，也体现了互联网技术的持续创新与进步。 本白皮书阐述了AI原生路由器的能力特征、应用场景及发展愿景，旨在为行业提供共识性指引和方向性参考，以期共同推动相关产业链的创新发展，为构建更加智能、高效的网络环境奠定坚实基础。 2.AI原生路由器能力特征与逻辑架构 2.1.AI原生路由器能力特征 AI原生路由器，作为集成AI技术的新型网络路由设备，不仅保留传统的网络连接能力，其内置的AI算法具备自主学习和用户需求解析能力，能够灵活响应网络和流量的变化趋势，实现网元的自动化管理、组网和参数的自动化调整、业务的适应性感知、故障的提前预测和自动定位以及业务的快速恢复，使互联网达到最佳的性能，给用户提供最佳的使用体验。 AI原生路由器将集成智能感知、智能转发与智能控制三大核心能力特征，旨在深度感知网络中的各种业务和流量模式。通过对数据流的实时监测和分析，AI原生路由器可以准确地获取网络实时状态与需求变动，进而实现网络运营、运维自治。 智能感知体现在对网络流量的实时监控与分析能力。AI原生路由器能够实时监控网络中的数据传输情况，包括数据的传输速度、传输量以及数据所属应用类别等。这使得AI原生路由器能够迅速发现网络中的异常情况，如网络拥堵、数据泄露等，从而及时采取措施进行干预，保障网络的稳定运行。智能感知不仅可以显著提升网络稳定性和安全性的保障能力，同时也为用户提供了更为便捷和优质的网络使用