云網(wǎng)融合向算網(wǎng)一體技術(shù)演進(jìn)白皮書（2021）

本文參考《云網(wǎng)融合向算網(wǎng)一體技術(shù)演進(jìn)白皮書（2021）》，白皮書內(nèi)容覆蓋中國(guó)聯(lián)通云網(wǎng)融合發(fā)展歷程、云網(wǎng)融合發(fā)展新趨勢(shì)與新挑戰(zhàn)、云網(wǎng)融合、關(guān)鍵能力與應(yīng)用實(shí)踐，以及未來(lái)發(fā)展展望。

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為滿足現(xiàn)場(chǎng)級(jí)業(yè)務(wù)的計(jì)算需求，計(jì)算能力進(jìn)一步下沉，出現(xiàn)了以移動(dòng)設(shè)備和 IoT 設(shè)備為主的端側(cè)計(jì)算。在未來(lái)計(jì)算需求持續(xù)增加的情況下，雖然“網(wǎng)絡(luò)化”的計(jì)算有效補(bǔ)充了單設(shè)備無(wú)法滿足的大部分算力需求后，仍然有部分計(jì)算任務(wù)受不同類型網(wǎng)絡(luò)帶寬及時(shí)延限制，因此未來(lái)形成“云、邊、端”多級(jí)計(jì)算部署方案是必然趨勢(shì)，即云側(cè)負(fù)責(zé)大體量復(fù)雜的計(jì)算；邊緣側(cè)負(fù)責(zé)簡(jiǎn)單的計(jì)算和執(zhí)行；終端側(cè)負(fù)責(zé)感知交互的泛在計(jì)算模式。由此判斷，新的 ICT 格局將向著泛在聯(lián)接與泛在計(jì)算緊密結(jié)合的方向演進(jìn)。

根據(jù) IDC《Future Scapes 2020》報(bào)告，到 2025 年 85%的企業(yè)新建的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施將部署在云上，當(dāng)前的比例只有 20%，還有較大的增長(zhǎng)空間。超 90%的應(yīng)用程序?qū)?huì)云化，并且超 80%的應(yīng)用將會(huì)嵌入 AI。

在線教育、家庭辦公、遠(yuǎn)程醫(yī)療、城市治理等將改變了整個(gè)社會(huì)的生活方式。企業(yè)業(yè)務(wù)從以前的線下為主，變成現(xiàn)在的線上線下業(yè)務(wù)深度融合；從以前動(dòng)輒幾個(gè)月甚至以年計(jì)的新系統(tǒng)、新應(yīng)用上線周期到現(xiàn)在以周甚至以天為周期的更新迭代，業(yè)務(wù)和應(yīng)用需求發(fā)生了翻天覆地的變化。在這種變化的情況下，云和網(wǎng)需要適應(yīng)應(yīng)用服務(wù)的發(fā)展，提供快速敏捷的業(yè)務(wù)服務(wù)。未來(lái)的應(yīng)用不僅能夠在企業(yè)本地?cái)?shù)據(jù)中心運(yùn)行，而且還需要能夠跨多個(gè)私有云和公有云提供應(yīng)用服務(wù)，部署位置也需依據(jù)業(yè)務(wù) SLA 訴求，靠近用戶靈活部署。

運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)加速向云化演進(jìn)，5G 核心網(wǎng)功能基本 100%云化，固網(wǎng) CPE、BRAS、網(wǎng)管正逐步推進(jìn)云化試點(diǎn)與部署，電信云中承載的業(yè)務(wù)包括 vIMS、vEPC、vMSE、vPCRF、 vBRAS、vCPE、vFW 等多種網(wǎng)絡(luò)功能。電信云業(yè)務(wù)與私有云業(yè)務(wù)不同，電信云的 VNF 作為網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)和云資源的可靠性要求更高。電信云本質(zhì)上是把原來(lái)的專用設(shè)備采用“服務(wù)器+存儲(chǔ)+數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)”來(lái)實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)網(wǎng)元需要和網(wǎng)絡(luò)其他設(shè)備建立連接關(guān)系，云化之后部署在數(shù)據(jù)中心中，其連接屬性沒(méi)有變化，需要數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)能夠與廣域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更加深度融合。

隨時(shí)、隨地、隨需接入多云：疫情加速了企業(yè)上云的步伐，85%以上的應(yīng)用會(huì)承載在云中，未來(lái)企業(yè)和個(gè)人都會(huì)與多云進(jìn)行連接。云應(yīng)用會(huì)根據(jù)業(yè)務(wù)處理的時(shí)延、帶寬及體驗(yàn)需求，跨公有云、私有云、邊緣云等地部署，網(wǎng)絡(luò)需要具備有廣覆蓋以及敏捷接入能力，隨時(shí)、隨地、隨需將用戶接入多云，滿足客戶按需快速獲取內(nèi)容的訴求。

連接隨動(dòng)：連接隨動(dòng)包含兩層意思，第一層是快速開(kāi)通，云網(wǎng)協(xié)同，云網(wǎng)業(yè)務(wù)同開(kāi)同停；第二層是帶寬隨動(dòng)，能夠基于云的彈性，花銷等因素，自動(dòng)伸縮調(diào)整帶寬。如：醫(yī)院定時(shí)上傳 PACS 的數(shù)據(jù)，運(yùn)營(yíng)商晚上帶寬較為空閑，造價(jià)便宜，醫(yī)院可以選擇晚上定時(shí)上傳數(shù)據(jù)。

一致體驗(yàn)和統(tǒng)一管控：云網(wǎng)業(yè)務(wù)的路徑可能經(jīng)過(guò)智能城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)等多張網(wǎng)絡(luò)，云網(wǎng)應(yīng)該能夠提供一致性的體驗(yàn)，保證端到端 SLA，同時(shí)不同的網(wǎng)絡(luò)和云應(yīng)具備統(tǒng)一的管理功能，提供統(tǒng)一的業(yè)務(wù)視圖。

確定性體驗(yàn)成為剛需：企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，業(yè)務(wù)上云分為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上云、信息系統(tǒng)上云、核心系統(tǒng)上云三個(gè)階段，網(wǎng)絡(luò)需求差異性顯著。互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上云追求高性價(jià)比，要求敏捷上云，快速開(kāi)通；核心系統(tǒng)上云要求網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠，確定性時(shí)延和高安全；信息系統(tǒng)上云要求大帶寬和確定性時(shí)延，例如 VR 課堂要求帶寬>50Mbps/學(xué)生，時(shí)延<20ms；核心系統(tǒng)上云需要低時(shí)延，例如某電網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)業(yè)務(wù)要求承載網(wǎng)確保時(shí)延<2ms。面對(duì)不同的業(yè)務(wù)訴求，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能夠基于業(yè)務(wù)的帶寬、時(shí)延等不同的 SLA 訴求，提供多個(gè)分片并做到按需靈活調(diào)整，實(shí)現(xiàn)一網(wǎng)承載千行百業(yè)。

云網(wǎng)融合本質(zhì)是 CT、IT、DT 產(chǎn)業(yè)的深度融合，而 2B 市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化已成為 DICT 行業(yè)的新藍(lán)海，云網(wǎng)融合成為運(yùn)營(yíng)商面向 2B 市場(chǎng)的主要服務(wù)形式。云網(wǎng)融合發(fā)展應(yīng)充分理解新的業(yè)態(tài)，新的需求，以需求驅(qū)動(dòng)云網(wǎng)融合發(fā)展。

中國(guó)聯(lián)通云網(wǎng)融合將從 1.0 階段邁向 2.0階段。云網(wǎng)融合 1.0 階段主要體現(xiàn)為云網(wǎng)協(xié)同，云計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)一體化提供，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于中心云，但云與網(wǎng)相對(duì)獨(dú)立。隨著 5G、MEC 和 AI 的發(fā)展，算力已經(jīng)無(wú)處不在，網(wǎng)絡(luò)需要為云、邊、端算力的高效協(xié)同提供更加智能的服務(wù)，計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)將深度融合，邁向云網(wǎng)融合 2.0，即算網(wǎng)一體的新階段。

算網(wǎng)一體是在繼承云網(wǎng)融合1.0工作基礎(chǔ)上，根據(jù)“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，在云、網(wǎng)、芯三個(gè)層面實(shí)現(xiàn) SDN和云的深度協(xié)同，服務(wù)算力網(wǎng)絡(luò)時(shí)代各種新業(yè)態(tài)。

在未來(lái)算網(wǎng)一體架構(gòu)和組網(wǎng)中，需要提供六大融合能力，包括運(yùn)營(yíng)融合，管控融合，數(shù)據(jù)融合，資源融合，網(wǎng)絡(luò)融合，協(xié)議融合等，具體分析如下。 

運(yùn)營(yíng)融合：提供云、算、網(wǎng)、安一體的融合運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，為客戶提供一鍵式電商化服務(wù)，客戶可以訂購(gòu)云、算力、網(wǎng)絡(luò)、安全等各種服務(wù)，并可以實(shí)時(shí)了解服務(wù)提供進(jìn)度，服務(wù)提供質(zhì)量等各項(xiàng)內(nèi)容； 

管控融合：云、算、網(wǎng)、安協(xié)同編排，通過(guò)云、算力、網(wǎng)絡(luò)、安全等提供服務(wù)化 API 接口，將所有服務(wù)快速集成、統(tǒng)一編排、統(tǒng)一運(yùn)維，提供融合的、智能化的管控體系；

數(shù)據(jù)融合：云網(wǎng)中各種采集數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)、安全數(shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)等集中在數(shù)據(jù)池中，形成數(shù)據(jù)中臺(tái)，充分發(fā)揮 AI 能力，基于大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)和分析，提供安全、運(yùn)維等多種智能服務(wù)，構(gòu)建整個(gè)云網(wǎng)架構(gòu)的智慧大腦； 

算力融合：提供算力管理、算力計(jì)算、算力交易以及算力可視等能力，通過(guò)算力分配算法、區(qū)塊鏈等技術(shù)實(shí)現(xiàn)泛在算力的靈活應(yīng)用和交易，滿足未來(lái)各種業(yè)務(wù)的算力訴求，將算力相關(guān)能力組件嵌入到整體框架中；

網(wǎng)絡(luò)融合：集成云、網(wǎng)、邊、端，形成空天地海一體化融合通信；

協(xié)議融合：端到端 IPv6+協(xié)議融合，圍繞 SRv6，BIER6，APN6 等 IPv6+協(xié)議，實(shí)現(xiàn)云、網(wǎng)、邊、端的協(xié)議融合，同時(shí)端到端控制協(xié)議簡(jiǎn)化，轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議簡(jiǎn)化，向以 SRv6 為代表的 IPv6+協(xié)議演進(jìn)。

全面優(yōu)化配置云資源，利用中國(guó)聯(lián)通集團(tuán)戰(zhàn)略級(jí) IDC 資源及各省分 IDC 資源，打造區(qū)別于國(guó)內(nèi)云商、國(guó)際云商的差異化資源，提升布局與性能方面的優(yōu) 勢(shì)，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

打造智慧云網(wǎng)平臺(tái)，對(duì)外統(tǒng)一客戶入口，提供服務(wù)目錄，對(duì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的智能化，包括拓?fù)浞?wù)、聯(lián)接服務(wù)等。整個(gè)云網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)包括意圖驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)層、模型驅(qū)動(dòng)的邏輯層、資源靈活適配層，支持云網(wǎng)一體化自動(dòng)開(kāi)通，CPE 硬裝即開(kāi)通，分鐘級(jí)實(shí)現(xiàn)云網(wǎng)自動(dòng)開(kāi)通，全流程可視。利用云網(wǎng)一體的敏捷性、靈活性和快速響應(yīng)能力不斷提升和優(yōu)化客戶體驗(yàn)。

中國(guó)聯(lián)通云網(wǎng)融合的最終目標(biāo)是演變成算網(wǎng)一體，網(wǎng)絡(luò)感知算力，實(shí)現(xiàn)云、網(wǎng)、邊、端、業(yè)協(xié)同，以更加靈活、彈性、可靠的能力為最終商業(yè)服務(wù)。

算網(wǎng)一體基于云網(wǎng)融合發(fā)展而來(lái)，并不能一蹴而就，需要分步進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，漸進(jìn)打造核心能力，強(qiáng)化算力建模與管理底層技術(shù)研究，基于泛在算力需求，完善算網(wǎng)承載能力，構(gòu)建算網(wǎng)服務(wù)編排能力。

算力網(wǎng)絡(luò)是融合計(jì)算、存儲(chǔ)、傳送資源的智能化新型網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)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。需通過(guò)打造如 Kubernetes 的面向服務(wù)的容器編排調(diào)度能力，實(shí)現(xiàn)服務(wù)編排面向算網(wǎng)資源的能力開(kāi)放。同時(shí)，可結(jié)合 OpenStack 的底層基礎(chǔ)設(shè)施的資源調(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)資源進(jìn)行有效管理，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，構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的服務(wù)平臺(tái)。

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(guò)網(wǎng)絡(luò)化的方式連接在一起，實(shí)現(xiàn)算力的高效共享。算網(wǎng)服務(wù)編排采用通用的OpenStack 和 Kubernetes 結(jié)合的方式來(lái)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(guò) Open Infrastructure 架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn) IaaS 和 IPaaS 的資源編排調(diào)度能力。

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