云計(jì)算聚焦非實(shí)時(shí)、長(zhǎng)周期數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析，能夠在周期性維護(hù)、業(yè)務(wù)決策支撐等領(lǐng)域發(fā)揮特長(zhǎng)。邊緣計(jì)算聚焦實(shí)時(shí)、短周期數(shù)據(jù)的分析，能更好地支撐本地業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)智能化處理與執(zhí)行。有研究表明，將計(jì)算部署在邊緣端后，計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)成本可節(jié)省 30%以上。
隨著算力網(wǎng)絡(luò)的提出，為電信運(yùn)營(yíng)商提供了另一種可能，即結(jié)合 IPv6+等數(shù)據(jù)通信新技術(shù)，通過打造智能網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)可編程特性和云原生輕量化計(jì)算特性，通過弱平臺(tái)+強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的方式，在平臺(tái)的集中控制之余，更多的嘗試通過網(wǎng)絡(luò)的分布式協(xié)同來實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)內(nèi)各種服務(wù)的合理調(diào)度和資源的有效配置。云網(wǎng)融合是近年來電信運(yùn)營(yíng)商一直在踐行的理念，SDN/NFV 是云網(wǎng)融合最重要的技術(shù)支撐。2013 年以來，全球各大運(yùn)營(yíng)商先后制定基于 SDN/NFV 和云的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，其中 AT&T 發(fā)布的 Domain2.0 戰(zhàn)略是其中的典范。云網(wǎng)融合 2.0 是在繼承云網(wǎng)融合 1.0 工作基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)結(jié)合未來業(yè)務(wù)形態(tài)的變化，在云、網(wǎng)、芯三個(gè)層面持續(xù)推進(jìn)研發(fā)，結(jié)合“應(yīng)用部署匹配計(jì)算，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)感知計(jì)算，芯片能力增強(qiáng)計(jì)算”的要求，在 SDN 和 NFV自身持續(xù)發(fā)展之外，實(shí)現(xiàn) SDN 和 NFV 的深度協(xié)同，服務(wù)算力網(wǎng)絡(luò)時(shí)代各種新業(yè)態(tài)。
- NFV2.0：全面引入云原生技術(shù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯和底層資源的完全解耦，極大釋放業(yè)務(wù)開發(fā)者的活力。并在對(duì)虛擬資源實(shí)現(xiàn)編排管理的基礎(chǔ)上，向容器編排和算力編排演進(jìn)；結(jié)合新基建背景下社會(huì)中多產(chǎn)權(quán)主體可提供多種異構(gòu)算力的情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)泛在計(jì)算能力的統(tǒng)一納管和去中心化的算力交易。
- SDN2.0：以承載網(wǎng) SRv6 技術(shù)為底座，在網(wǎng)絡(luò)切片能力的基礎(chǔ)上，引入感知業(yè)務(wù)的各類 APP aware 技術(shù)。面向高質(zhì)量算力服務(wù)要求，引入包括無損網(wǎng)絡(luò)、二層、三層低時(shí)延低抖動(dòng)等技術(shù)，對(duì)特定業(yè)務(wù)打造確定性承載網(wǎng)。積極推動(dòng) IPv6技術(shù)在端管云的全面拉通，并在網(wǎng)絡(luò)控制平面實(shí)現(xiàn)集中+分布的有機(jī)協(xié)同。
- DCN2.0：持續(xù)擁抱開源產(chǎn)業(yè)，探索開源或開放性操作系統(tǒng)在云數(shù)據(jù)中心的引入方式，如 Sonic、Dent 等業(yè)界熟知的開源系統(tǒng)。探索基于可編程能力的交換機(jī)（或智能網(wǎng)卡）架構(gòu)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)面實(shí)現(xiàn)方式和部署場(chǎng)景。對(duì)無損網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)在邊緣數(shù)據(jù)中心的引入方案進(jìn)行研究，并增強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的隨路感知和測(cè)量能力。
- SDN+NFV 協(xié)同：云數(shù)據(jù)中心內(nèi)部 SDN/NFV 的協(xié)同管控，云/邊數(shù)據(jù)中心與承載網(wǎng)的業(yè)務(wù)協(xié)同分發(fā)和調(diào)整方案，按照算網(wǎng)一體的要求，在數(shù)據(jù)中心內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)關(guān)設(shè)備、運(yùn)維管理、管控優(yōu)化等層面加強(qiáng)協(xié)同與融合。
- 新業(yè)態(tài)：積極探索算力網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的新型業(yè)務(wù)形態(tài)與應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)試點(diǎn)工作，以適應(yīng)未來云游戲、千人千面直播、自動(dòng)駕駛、智能安防與工業(yè)機(jī)器視覺等強(qiáng)算力與強(qiáng)交互業(yè)務(wù)需求。
一年多來，結(jié)合云網(wǎng)融合領(lǐng)域的新發(fā)展新變化，中國(guó)聯(lián)通在探索計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)融合思路的基礎(chǔ)上，結(jié)合業(yè)界先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，制定了算力網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)。在該算力網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖中，主要包含服務(wù)提供層、服務(wù)編排層、網(wǎng)絡(luò)控制層、算力管理層和算力資源層/網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)層等若干功能模塊，其中服務(wù)提供層主要實(shí)現(xiàn)面向用戶的服務(wù)能力開放；服務(wù)編排層負(fù)責(zé)對(duì)虛機(jī)、容器等服務(wù)資源的納管、調(diào)度、配給和全生命周期管理；網(wǎng)絡(luò)控制層主要通過網(wǎng)絡(luò)控制平面實(shí)現(xiàn)算網(wǎng)多維度資源在網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)聯(lián)、尋址、調(diào)配、優(yōu)化與確定性服務(wù)；算力管理層解決異構(gòu)算力資源的建模、納管與交易等問題；算力資源層和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)層扁平化融合，并需要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算處理能力與網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)能力的實(shí)際情況和應(yīng)用效能，實(shí)現(xiàn)各類計(jì)算、存儲(chǔ)資源的高質(zhì)量傳遞和流動(dòng)。
結(jié)合算力網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)定義、接口設(shè)置與相應(yīng)的功能描述，可以看出目前算力網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域還存在著一系列待解決的技術(shù)問題，總體上可以分為如下五個(gè)方面。如圖 2-2 所示，涵蓋了 SDN2.0，NFV2.0 以及 DCN2.0 等在本白皮書第一章已闡述的技術(shù)演進(jìn)問題，以及根據(jù)算力資源的特征和未來海量分布式交易的需求，算力建模與區(qū)塊鏈交易方面的問題。- 電信承載網(wǎng)控制：主要通過 IPv6+等數(shù)據(jù)通信新技術(shù)，解決當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)難以感知業(yè)務(wù)需求，算力和服務(wù)難以良好匹配的問題。
- 新型網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)：針對(duì)當(dāng)前電信邊緣云網(wǎng)絡(luò)的封閉性，引入定制化轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備和可編程芯片等技術(shù)，降低組網(wǎng)成本，豐富產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
- 算力建模與納管：針對(duì)當(dāng)前算力難以量化建模，算網(wǎng)難以協(xié)同服務(wù)等問題，通過研究算-網(wǎng)-存等指標(biāo)的聯(lián)合優(yōu)化，提升算力基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和布局的合理性。
- 算力服務(wù)與交易：針對(duì)當(dāng)前集中式平臺(tái)難以滿足高頻、可信交易的要求，通過引入?yún)^(qū)塊鏈賬本和可信計(jì)算等技術(shù)，增強(qiáng)多方協(xié)同安全性和交易透明不可篡改問題。
- 服務(wù)編排與調(diào)度：針對(duì)虛擬資源變更、調(diào)度與遷移難以全程管控，輕量化資源能力釋放等問題，通過微服務(wù)、容器化等 IT 方案，解決邊緣輕量化業(yè)務(wù)快速遷移和服務(wù)的問題。
在算力網(wǎng)絡(luò)中，用戶通過算力網(wǎng)關(guān)接入網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備節(jié)點(diǎn)根據(jù)應(yīng)用服務(wù)的需求，綜合考慮實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算資源狀況，將不同的應(yīng)用調(diào)度到合適的計(jì)算節(jié)點(diǎn)處理，保證業(yè)務(wù)體驗(yàn)。同時(shí)，需要通過確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及無損數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵技術(shù)完成端到端的質(zhì)量保證。SRv6 技術(shù)
在算力網(wǎng)絡(luò)中，通過 SRv6 技術(shù)簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)靈活的編程功能，便于更快地部署新的業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)面向泛在計(jì)算場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)資源敏捷、按需、可靠調(diào)度。SRv6 通過靈活的 Segment 組合、Segment 字段、TLV 組合實(shí)現(xiàn) 3 層編程空間，可以更好地滿足不同的網(wǎng)絡(luò)路徑需求，如網(wǎng)絡(luò)切片、IOAM 等。SRv6 繼承了 MPLS 技術(shù)的 TE、VPN 和 FRR 這三個(gè)重要特性，使得它能夠替代 MPLS 在 IP 骨干承載網(wǎng)絡(luò)中部署，同時(shí) SRv6 具備類似 VxLAN 的僅依賴 IP 可達(dá)性即可工作的簡(jiǎn)單性，使得它也可進(jìn)入數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)?；?IPv6 的可達(dá)性，SRv6 可直接跨越多域，簡(jiǎn)化了跨域業(yè)務(wù)的部署。確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
在這里確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要基于三層網(wǎng)絡(luò)，即 IP 網(wǎng)絡(luò)描述。確定性網(wǎng)絡(luò)是一種提供可承諾 SLA 保證的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它能夠綜合統(tǒng)計(jì)復(fù)用和時(shí)分復(fù)用的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在 IP/Ethernet 分組網(wǎng)絡(luò)中提供類似 TDM 轉(zhuǎn)發(fā)的服務(wù)質(zhì)量，保證高價(jià)值流量在傳輸過程中低抖動(dòng)、零丟包，具有可預(yù)期的端到端時(shí)延上限。數(shù)據(jù)中心無損網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)變革方向?yàn)榱銇G包、低時(shí)延、高吞吐，通過擁塞控制、負(fù)載均衡、流量控制等方式解決數(shù)據(jù)中心的性能問題。新型硬件形態(tài)
算力網(wǎng)絡(luò)以及邊緣計(jì)算相關(guān)業(yè)務(wù)的發(fā)展，對(duì)邊緣機(jī)房提出了輕量化、簡(jiǎn)潔化和隨需部署的要求，傳統(tǒng)設(shè)備形態(tài)在構(gòu)建小型機(jī)房時(shí)逐漸顯露出短板，而新型設(shè)備則以 1U 高度的模塊化形態(tài)彰顯了自身優(yōu)勢(shì)。交換機(jī)操作系統(tǒng)
白盒交換機(jī)的出現(xiàn)不但使用戶可以選擇適合的硬件平臺(tái)，更重要的可以讓用戶選擇或定制相應(yīng)的操作系統(tǒng)來匹配銜接自身的應(yīng)用，從而降低成本，實(shí)現(xiàn)效率最優(yōu)。算力是設(shè)備/平臺(tái)處理、運(yùn)行業(yè)務(wù)的關(guān)鍵核心能力。在算力網(wǎng)絡(luò)中，算力的提供方不再是專有的某個(gè)數(shù)據(jù)中心或集群，而是將云邊端這種泛在的算力通過網(wǎng)絡(luò)化的方式連接在一起，實(shí)現(xiàn)算力的高效共享。因此，算力網(wǎng)絡(luò)中的算力資源將是泛在化的、異構(gòu)化的。服務(wù)編排架構(gòu)
基于云原生的服務(wù)編排技術(shù)主要從融合計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)能力開放，通過云原生和云計(jì)算統(tǒng)一編排調(diào)度平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)。結(jié)合 OpenStack 的底層基礎(chǔ)設(shè)施層的資源調(diào)度管理能力，對(duì)于數(shù)據(jù)中心內(nèi)的異構(gòu)計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源可以進(jìn)行有效管理。通過 Kubernetes 的面向服務(wù)的容器編排調(diào)度能力，服務(wù)編排層實(shí)現(xiàn)了面向算網(wǎng)資源的能力開放。
1、資源調(diào)度管理層：采用通用的 OpenStack 和 Kubernetes 結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)于算力網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，整體通過 Open Infrastructure 架構(gòu)來實(shí)現(xiàn) IaaS 和 I-PaaS 的資源編排調(diào)度能力；
2、編排調(diào)度能力層：根據(jù)計(jì)算能力、深度學(xué)習(xí)能力、網(wǎng)絡(luò)能力的不同需求，分場(chǎng)景的有序構(gòu)建中臺(tái)能力。
3、服務(wù)能力開放層：面向服務(wù)使用方和開發(fā)者提供不同的入口。其中在應(yīng)用商店提供算力網(wǎng)絡(luò)服務(wù)目錄，可以實(shí)現(xiàn)算力網(wǎng)絡(luò)能力一鍵部署，而在 DevOps 入口提供函數(shù)服務(wù)功能，可以進(jìn)一步滿足開發(fā)者結(jié)合中臺(tái)能力根據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行開發(fā)和創(chuàng)新。
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