如何保證云邊端算力的無縫協同，同時借助網絡使數據與算力實現快速連接、處理，使算力也能像電力、熱力一樣成為基礎資源，用戶可以隨用隨取而不必關心它的產生與位置，同時保證算力網絡綠色低碳。為了讓用戶享受隨時隨地的算力服務，需要重構網絡，形成繼水網、電網之后國家新型基礎設施，真正把“算力”變為可流動的生產力資源，為千行百業提供像“自來水”一樣的計算服務，這就是算力網絡的由來。

 

　　低碳算力網絡實現“算”“網”“能”共促，將“算力﹢網絡﹢低碳”作為一體化的生產力統一供給、發展，有利于信息服務新模式構建。以網強算，借助基礎網絡系統化優勢改變算力單點薄弱現狀，有利于國家整體算力布局；以算促網，將算力調度的高需求轉化為網絡超寬帶高智能發展的動力，有利于網絡持續領先發展。低碳算網符合國家戰略，保證可持續發展。

 

　　要在現有網絡上部署算力網絡，首先要實現算力感知——算力感知網絡，其次實現算網調度——基于SD-WAN的算網協同承載網絡，最后實現綠色低碳——基于低碳路由的算力網絡，也就是說，發展算力網絡要緊扣感知、調度和低碳三個要素。

 

　　感知：算力感知網絡實現體驗、利用率和效率最優化

 

　　算力網絡面向承載網算網融合演進的新型網絡架構，通過算力資源與網絡資源狀態的協同調度，將不同應用的業務請求通過最優路徑調度到最優的計算節點，實現用戶體驗最優的同時，保證運營商網絡資源和計算資源利用率最優化。

 

　　算力感知網絡是計算網絡深度融合的新型網絡架構，以現有的網絡技術為基礎，通過無所不在的網絡連接分布式計算節點，實現服務的自動化部署、最優路由和負載均衡，從而構建可以感知算力的全新網絡基礎設施，保證網絡能夠按需、實時調度不同位置的計算資源，提高網絡和計算資源利用率，進一步提升用戶體驗，從而實現網絡無所不達、算力無處不在、智能無所不及的愿景，進而實現實時、快速業務調度：基于網絡層實時感知業務需求和網絡、計算狀態，相比傳統的集中式云計算調度，算力感知網絡可以結合實時信息，實現快速的業務調度。保證用戶體驗一致性：網絡可以感知無處不在的計算和服務，用戶無須關心網絡中計算資源的位置和部署狀態，網絡和計算協同調度保證用戶的一致體驗。服務靈活動態調度：網絡基于用戶的SLA 需求，綜合考慮實時的網絡資源狀況和計算資源狀況，通過網絡靈活匹配、動態調度，將業務流量動態調度至最優節點，讓網絡支持提供動態的服務來保證業務的用戶體驗。

 

　　為了實現對算力和網絡的感知、互聯與協同調度，算力感知網絡架構體系從邏輯功能上劃分為算力應用層、算力管理層、算力資源層、算力路由層和網絡資源層五大功能模塊。

 

　　·算力應用層：承載算力的各類能力及應用，并將用戶對業務SLA的請求包括算力請求等參數傳遞給算力路由層。

 

　　·算力路由層：基于抽象后的計算資源發現，綜合考慮用戶業務請求、網絡信息和算力資源信息，將業務靈活按需調度到不同的算力資源節點中，同時將計算結果反饋到算力應用層。

 

　　·算力資源層：為滿足邊緣計算領域多樣性計算需求，面向不同應用，通過從單核CPU到多核CPU，再到CPU ﹢ GPU﹢FPGA等多種算力組合，在網絡中各個角落提供泛在的計算資源異構資源層和網絡資源層。

 

　　·網絡資源層：提供信息傳輸的網絡基礎設施，包括接入網、城域網和骨干網。

 

　　·算力管理層：需要基于統一的算力度量衡體系，完成對算力資源的統一抽象描述，進而實現對算力資源的感知、度量和OAM管理等功能，以支持網絡對算力資源的可感知、可度量、可管理和可控制。

 

　　其中算力資源層和網絡資源層作為算力感知網絡的基礎設施層，算力應用層、算力管理層和算力路由層作為實現算力感知功能體系的三大核心功能模塊。算力感知網絡體系架構基于所定義的五大功能模塊，實現對算力和網絡資源的感知、控制與調度。

 

　　總之，作為計算網絡深度融合的新型網絡，以無所不在的網絡連接為基礎，基于高度分布式的計算節點，通過服務的自動化部署、最優路由和負載均衡，構建算力感知的全新網絡基礎設施，真正實現網絡無所不達、算力無處不在、智能無所不及。海量應用、海量功能函數、海量計算資源則構成一個開放的生態。其中，海量的應用能夠按需、實時調用不同的計算資源，提高計算資源利用效率，最終實現用戶體驗最優化、計算資源利用率最優化、網絡效率最優化。

 

　　調度：基于SDN的算網協同網絡實現智能編排調度

 

　　在算力網絡的部署方案中，算網編排管理中心基于算力和網絡的全局資源視圖，根據網絡部署狀況，選擇管理面和控制面實現算力網絡協同調度。網絡管理向算力編排器通告網絡信息，由算網編排調度中心進行統一的算網協同調度，生成調度策略，發送給網絡控制器，進一步生成路徑轉發表。網絡控制器收集網絡信息，將網絡信息上報至算網編排器，同時接收來自算網編排器的網絡編排策略，算網編排器負責收集算力信息，接收來自控制器的網絡信息進行算網聯合編排，同時支持將編排策略下發至控制器，算網編排器負責業務調度。

 

　　要實現以上工作，需要在現有網絡基礎上構建基于SD-WAN的算網協同承載網絡，以算為中心，構筑云、邊、端立體算力資源布局，以網為根基，增強連接用戶、數據、算力的網絡能力，將數據作為新的生產要素，智慧融入算網調度，構筑算網一體智能編排調度和服務系統，對于數據承載網、傳送網、協調編排均需進行相應的部署。

 

　　低碳：六大功能模塊構建低碳算力網絡

 

　　算力網絡需要把一個點上的計算分布到一條線、一個面上去處理，需要新增許多工作量，如任務分解、數據分發、數據匯集等，勢必會增加網絡資源占用，首先要把任務分解，需要額外占用計算和存儲資源，其次分解好的數據傳送到各個分布式計算中心，需要占用大量的網絡資源，最后數據的回收及處理同樣需要占用以上所述計算、存儲及網絡資源。這些新增工作量會帶來大量能耗，對運營商乃至社會的綠色低碳發展提出嚴峻的挑戰。需要我們研究相應的方案和策略，避免因算力網絡的發展帶來能耗的快速增長，與國家東數西算目標背道而馳，給國家“雙碳”戰略帶來負面影響。

 

　　為了實現對能耗/碳排放與網絡的感知、互聯和協同調度，能耗感知網絡架構體系從邏輯功能上劃分為網能協同應用層、能效管理層、能耗/能源路由層、能源資源層、能耗采控層和網絡傳送層六大功能模塊。

 

　　·網能協同應用層：一方面將能耗/能源路由層信息匯集并結合用戶業務需求、算網資源等進行分析，協同網算資源確定高能效路由，另一方面承載各類能力及應用，協同網算資源和能效情況制定最優的網能要求，并將要求傳遞給路由層。

 

　　·能效管理層：需要基于統一的能耗/能源度量衡體系，完成對能耗/能源的統一抽象描述，進而實現對能耗/能源資源的感知、度量和OAM管理等功能，以支持對能耗/能源資源的可感知、可度量、可管理和可控制，同時實現對碳足跡、節能應用的管理，并可支持未來的碳交易。

 

　　·能耗/能源路由層：基于抽象后的能耗/能源資源發現，根據網能協同應用層下發的信息，將業務靈活按需調度到不同的算力資源節點中，同時將計算結果反饋到網能協同應用層。

 

　　·網絡傳送層：提供能耗/能源信息傳輸的網絡基礎設施，包括接入網、城域網和骨干網。

 

　　·能耗采控層：對現網設備(無線設備、傳輸設備、IDC/CDN、空調、其他配套等)能耗進行采集、量綱和匯總，提交路由層；同時執行路由層下發的能耗管控要求。

 

　　·能源資源層：對現網使用的能源(火電、太陽能、水電、核能、風能、電池等)進行標識、量綱和匯總，提交路由層；同時按照路由層下發的能源要求進行配置。

 

　　其中能源資源層、能耗采控層和網絡傳送層作為低碳算力網絡的基礎設施層，網能協同應用層、能效管理層和能耗/能源路由層作為實現低碳算力網絡體系的三大核心功能模塊。

 

　　最終在基礎網絡之上構建“網控制器”“算控制器”“能控制器”，以網為中心，協同“算”“能”，提供統一智能的編排，向社會提供低碳算網服務。

 

　　* * *

 

　　算力網絡是“云算網融合”的強力助推劑，當前網絡只作為信息傳輸載體，網絡價值單一，算力網絡提供“網絡﹢算力”的融合服務，賦能未來網絡升級。此外，算力網絡可統一調度未來社會中泛在的多樣化算力，以統一服務的方式，高效、靈活、按需提供給用戶，助力構建更開放、更多元化、更高價值的網絡，同時結合網絡能耗和能源分布，構建低碳高效算力網絡，支撐國家“雙碳”戰略落地。

 

　　算力網絡當前仍處于發展起步階段，需要網絡域、計算域、能源域協同創新，是一系列網絡和能源新技術的集成融合和創新應用，是比特與瓦特融合發展的終極目標，需要業界聯合打造算力網絡體系，實現網絡無所不達、算力無處不在、智能無所不及，綠色低碳發展。