葉沁丹，范貴生，黃衡陽

1. 浩鯨云計算科技股份有限公司，商業(yè)發(fā)展部，廣東 廣州 511400

2. 浩鯨云計算科技股份有限公司，OSS產(chǎn)品線，廣東 廣州 511400

引 言

算力網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生背景

從國家政策層面出發(fā)，自中央經(jīng)濟工作會議上明確提出加快 5G 商用步伐，加強人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以來，數(shù)字經(jīng)濟逐漸成為拉動經(jīng)濟的新引擎。在2021年，國家陸續(xù)出臺了多項政策，全力加快算力新型基礎(chǔ)設(shè)施體系的構(gòu)建。5月，國家發(fā)改委等四部聯(lián)合出臺《全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案》，明確全國一體化大數(shù)據(jù)中心算力樞紐體系建設(shè)規(guī)劃，推動“東數(shù)西算”工程，布局全國數(shù)據(jù)中心建設(shè)[1]。7月，工業(yè)和信息化部印發(fā)《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃（2021-2023）》，統(tǒng)籌推進(jìn)新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展，構(gòu)建以新型數(shù)據(jù)中心為核心的智能算力生態(tài)體系，全面賦能和驅(qū)動數(shù)字經(jīng)濟[2]。

從經(jīng)濟發(fā)展數(shù)據(jù)來看，數(shù)字經(jīng)濟新引擎的整體拉動作用越發(fā)凸顯。據(jù)中國信通院的數(shù)據(jù)顯示，2020年，我國數(shù)字經(jīng)濟規(guī)模達(dá)到39.2萬億元，占GDP比重為38.6%，同比增長9.7%，數(shù)字經(jīng)濟在逆勢中加速騰飛，有效支撐疫情防控和經(jīng)濟社會發(fā)展。其中云計算市場呈爆發(fā)式增長，2020年，云計算整體市場規(guī)模達(dá)2,091億元，增速56.6%，其中，公有云市場規(guī)模達(dá)1,277億元，相比2019年增長85.2%[3]。云市場和云技術(shù)的飛速發(fā)展，為算力網(wǎng)絡(luò)新格局的打開奠定了基礎(chǔ)。

從行業(yè)發(fā)展趨勢分析，隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等的行業(yè)應(yīng)用邊緣側(cè)場景的不斷豐富，區(qū)別于傳統(tǒng)意義上相對獨立的云計算資源模式，此類新場景中就需要解決多層級、多架構(gòu)混合計算需求。在云計算、邊緣計算及網(wǎng)絡(luò)之間實現(xiàn)云網(wǎng)融合、云邊協(xié)同，才能推進(jìn)算力服務(wù)的最優(yōu)化。

從網(wǎng)絡(luò)及算力技術(shù)的發(fā)展分析，虛擬化這一技術(shù)，將加速云內(nèi)、云間-入云網(wǎng)絡(luò)的一體化構(gòu)建，使網(wǎng)絡(luò)的邊界逐步模糊，將算力以服務(wù)的形式開放給用戶。因此，中國信通院發(fā)布的《云計算白皮書》中明確指出，隨著云網(wǎng)邊一體化的不斷加深，將會重新定義算力服務(wù)方式。

從算力對行業(yè)賦能的角度分析，以數(shù)據(jù)中心為代表的算力基礎(chǔ)設(shè)施，為保障企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營、高質(zhì)量運轉(zhuǎn)提供了重要支撐，逐漸成為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新底座，為數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展注入強勁動能。算力基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)推進(jìn)全社會朝著智能化的方向不斷發(fā)展，成為人類能力的延伸和社會進(jìn)步的變革性力量[4]。

電信運營商的定位及訴求

隨著算力網(wǎng)絡(luò)的深入推進(jìn)建設(shè)，將迸發(fā)出各種各樣的技術(shù)浪潮和商業(yè)模式。從電信運營商的定位和業(yè)務(wù)本質(zhì)來看，在整體算力運營支撐體系中，他們將承擔(dān)著國家級算力節(jié)點承建商、算力節(jié)點間互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（DCI）提供商（管道商）、算力運營商、算力產(chǎn)品服務(wù)提供商、平臺集成商五大重要角色。為了更好地?fù)?dān)任相關(guān)角色，履行社會責(zé)任，盡快地將算力網(wǎng)絡(luò)服務(wù)推向市場，為社會大眾、中小企業(yè)服務(wù)，快速構(gòu)建切實可用的算力網(wǎng)絡(luò)新基建。對于電信運營商來說，除基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以外，支撐系統(tǒng)的構(gòu)建是最核心的工作重點之一。需重點關(guān)注以下三個問題：

（1）如何快速構(gòu)建算網(wǎng)IT整體支撐體系，確保支撐體系架構(gòu)分層合理、系統(tǒng)分工明確、邊界清晰；

（2）算網(wǎng)支撐系統(tǒng)如何融入運營商當(dāng)前的IT支撐系統(tǒng)，避免產(chǎn)生過多的煙囪系統(tǒng)。如何更好地沿用、利用、復(fù)用現(xiàn)有的一些支撐系統(tǒng)及能力,讓新構(gòu)建的支撐體系更為平穩(wěn)、迅速產(chǎn)生價值；

（3）IT支撐體系內(nèi)的各個系統(tǒng)的功能架構(gòu)如何建設(shè)？是否能夠滿足實際生產(chǎn)的需要？

綜上所述，本文主要從算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展背景及電信運營商發(fā)揮的作用出發(fā)，并重點闡述算力網(wǎng)絡(luò)整體支撐體系的構(gòu)建、在整個支撐體系內(nèi)算網(wǎng)大腦的價值，從而解決算力網(wǎng)絡(luò)的IT支撐及落地應(yīng)用問題。

1 算力網(wǎng)絡(luò)支撐方案概述

1.1 國內(nèi)關(guān)于算力網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的分析

從中國信通院及國內(nèi)運營商發(fā)布的算力網(wǎng)絡(luò)白皮書來分析，常規(guī)將算力網(wǎng)絡(luò)的支撐體系架構(gòu)劃分為3層，由底層往上，分別為：算網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施層、算網(wǎng)編排管理層（算網(wǎng)大腦）、算網(wǎng)運營服務(wù)層[5]。

算網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施層：包括算力資源和網(wǎng)絡(luò)資源層。算力資源負(fù)責(zé)維護(hù)各類的異構(gòu)算力資源，狹義上包括CPU、GPU、NPU等以計算為主的處理器，廣義上包括具備存儲能力的各類獨立存儲或分布式存儲，以及通過操作系統(tǒng)邏輯化的各種具備數(shù)據(jù)處理能力的設(shè)備。從設(shè)備層面來看，算力資源層不僅包括服務(wù)器、存儲等采用的數(shù)據(jù)中心設(shè)備，在未來萬物互聯(lián)的場景中還包括汽車、手持終端、無人機等可以提供算力的端側(cè)設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)資源包括有兩種形態(tài)的存在：一類是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，即控制與轉(zhuǎn)發(fā)沒有解耦的網(wǎng)絡(luò)解構(gòu)；另外一類是SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實現(xiàn)了控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離，具備網(wǎng)絡(luò)集中式控制的能力。網(wǎng)絡(luò)資源層負(fù)責(zé)各類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理和維護(hù)。基礎(chǔ)設(shè)施層只負(fù)責(zé)算力資源和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的稽核，以及負(fù)責(zé)各類設(shè)備物理架構(gòu)上的整合，而對于資源和設(shè)備的管理及應(yīng)用，則需要通過編排管理層來指導(dǎo)，在整個算力網(wǎng)絡(luò)體系中作為基礎(chǔ)設(shè)施層發(fā)揮作用。

算網(wǎng)編排管理層（算網(wǎng)大腦）：負(fù)責(zé)對虛機、容器、網(wǎng)絡(luò)等服務(wù)資源的監(jiān)控、納管、感知、度量、編排、調(diào)度、分配和全生命周期管理。編排管理層在整個算力架構(gòu)中的作用相當(dāng)于一個中央控制器，通過對下層基礎(chǔ)設(shè)施的編排與調(diào)度，實現(xiàn)算網(wǎng)資源的靈活按需分配。編排管理核心需具備資源納管、資源協(xié)同、故障管理及運維管理等核心能力。在資源納管方面，編排服務(wù)層需要對底層基礎(chǔ)設(shè)施算力及網(wǎng)絡(luò)資源的信息進(jìn)行管理，通過統(tǒng)一抽象的模型，實現(xiàn)對異構(gòu)資源的統(tǒng)一管理統(tǒng)一度量，并負(fù)責(zé)資源從生產(chǎn)到消亡的生命周期管理。編排管理層會保存目前的資源狀態(tài)，包括傳統(tǒng)的資源占用狀態(tài)及資源實時使用狀態(tài)。其中，資源占用狀態(tài)需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層資源變化情況及時獲取并更新本地資源狀態(tài)數(shù)據(jù)。實時狀態(tài)指需要及時獲取基礎(chǔ)設(shè)施層的算力及網(wǎng)絡(luò)資源運行狀態(tài)，例如：網(wǎng)絡(luò)的QoS指標(biāo)、算力池內(nèi)部的CPU、內(nèi)存使用率等。在資源協(xié)同方面，編排管理層在用戶對資源需求發(fā)生變化時，根據(jù)記錄的資源狀態(tài)信息進(jìn)行動態(tài)的調(diào)度和分配，確保用戶對算力資源的使用。在底層資源因資源運行狀態(tài)（網(wǎng)絡(luò)擁擠等）或故障等原因發(fā)生變化時，編排管理層也會根據(jù)資源的情況進(jìn)行實時變更。

算網(wǎng)運營服務(wù)層：主要面向用戶服務(wù)。首先提供運營服務(wù)門戶，提供產(chǎn)商品及營銷活動定義和銷售交易活動支撐；其次提供合作伙伴管理門戶，提供對泛合作伙伴的管理；可信算力交易平臺，通過可拓展的區(qū)塊鏈技術(shù)和容器技術(shù)，實現(xiàn)對多種形態(tài)的算力設(shè)備的能力整合管理，包括大型的GPU設(shè)備或FPGA服務(wù)器集群、中小企業(yè)閑散空閑服務(wù)器及個人閑置的計算節(jié)點等[6]。通過整合算力貢獻(xiàn)者的零散算力，為算力使用者提供可信、經(jīng)濟、高效和去中心化的算力服務(wù)。

此外，關(guān)于算力度量、標(biāo)示、感知、路由等能力，從白皮書架構(gòu)圖上劃分在基礎(chǔ)設(shè)施層，但從實際項目支撐經(jīng)驗來看，相關(guān)的能力可以由算網(wǎng)大腦對基礎(chǔ)設(shè)施層提供的底層能力進(jìn)行封裝，通過大腦以更粗的顆粒度向外系統(tǒng)進(jìn)行能力開放。

1.2 算力網(wǎng)絡(luò)一體化支撐方案

根據(jù)以上三個層級所述，為了實現(xiàn)對算力網(wǎng)絡(luò)的全方位管理和支撐，以智能AI能力賦能整個解決方案，需要關(guān)注在運營服務(wù)層、編排管理層的能力釋放：

（1）面向運營服務(wù)的運營門戶： 面向算力需求方提供算力商城門戶、面向合作伙伴提供算力生態(tài)門戶及運營管理平臺；該平臺提供算網(wǎng)產(chǎn)品封裝、營銷管理、訂單管理、計費管理、合作伙伴管理能力；提供算網(wǎng)營銷、銷售、自服務(wù)及生態(tài)合作一站式支撐，提供算網(wǎng)可信交易能力；

（2）面向編排管理的“算網(wǎng)大腦”：在編排管理層，提供包括算網(wǎng)能力封裝、感知、編排、調(diào)度、可視及保障運維等方面的能力；

（3）人工智能引擎：基于以上兩者的能力，AI引擎與算網(wǎng)門戶、算網(wǎng)大腦深度相融賦能，將AI能力與方案的每一個關(guān)鍵核心能力場景相融合，向算網(wǎng)自智發(fā)展演進(jìn)；

（4）泛在接入套件：為算力網(wǎng)絡(luò)三層提供控制能力，包括網(wǎng)域控制器提供各個專業(yè)的控制器解決方案；算力域控制器提供包括多云管理、云邊端接入管控、云間網(wǎng)絡(luò)控制等控制解決方案；能力域控制器提供服務(wù)級別的部署能力來對應(yīng)用的能力注冊、部署、運行、開放及運行監(jiān)控進(jìn)行統(tǒng)一管理，通過提供標(biāo)準(zhǔn)化的函數(shù)運行接入API，應(yīng)用開發(fā)者按其規(guī)范完成的服務(wù)開發(fā)，即可通過能力控制器進(jìn)行統(tǒng)一的代碼推廣、打包、發(fā)布和運行，而無需關(guān)注底層服務(wù)器資源?；谠圃馁Y源調(diào)度平臺，實現(xiàn)對上層應(yīng)用提供異構(gòu)算力的資源編排調(diào)度能力。同時，通過與無服務(wù)框架的融合與對接，提供標(biāo)準(zhǔn)化函數(shù)的運行框架，函數(shù)可以無縫地使用。

圖1 算網(wǎng)支撐體系Fig.1 Computing Power Network support system

圖2 算網(wǎng)大腦解決方案Fig.2 Computing Power Network brain solution

需注意的是，在實際在項目應(yīng)用過程中，從意圖受理、可信交易、統(tǒng)一納管、統(tǒng)一度量、能力封裝、編排調(diào)度、算方感知幾方面進(jìn)行重點研究：

（1）意圖受理：通過建設(shè)意圖識別引擎，基于算力需求方所選購的任務(wù)場景要素及要素值，關(guān)聯(lián)任務(wù)場景模板，可自動計算商品集及其屬性、屬性值，實現(xiàn)任務(wù)式訂購。基于需求方意圖驅(qū)動算力任務(wù)式訂購新模式，提升使用體驗；

（2）可信交易：借助區(qū)塊鏈技術(shù)，可實現(xiàn)算力交易雙方的可信身份認(rèn)證，并通過標(biāo)準(zhǔn)的API能力提供，讓交易雙方的交易過程生成分布式的賬本，保障多方算力共享交易可信；

（3）云網(wǎng)邊端泛在算力的統(tǒng)一納管：通過豐富接入手段，可實現(xiàn)對自營及社會的算力快速接入和納管。算網(wǎng)大腦層提供多種技術(shù)接入手段，包括平臺級別算力的接入方案，可以實現(xiàn)對云管、容器、裸金屬等通用性、商業(yè)化的算力接入；同時，也提供針對社會閑散算力的輕量化接入納管方案，實現(xiàn)對PC、手機等各類用戶端設(shè)備的納管：

（4）統(tǒng)一度量模型：針對異構(gòu)的算力，包括通用算力、智能算力及超算算力，實現(xiàn)統(tǒng)一納管和度量的模型設(shè)計，從而解決對異構(gòu)單體算力的度量問題，及由異構(gòu)算力組成的節(jié)點的度量問題；

（5）統(tǒng)一能力封裝模型：針對算網(wǎng)業(yè)務(wù)特點，設(shè)計4層能力封裝模型（原子能力->算力基本單元->算力域->場景域），該模型可以將算網(wǎng)能力進(jìn)行充分、準(zhǔn)確的描述，每一層能力均可獨立對外進(jìn)行開放，滿足不同業(yè)務(wù)的不同緯度、不同粒度的模型描述要求；

（6）算網(wǎng)任務(wù)式編排和調(diào)度自動化：解決在用戶任務(wù)式意圖訂購應(yīng)用場景下，基于感知的算力資源和網(wǎng)絡(luò)性能，支撐任務(wù)式需求意圖匹配的垂直解構(gòu)和水平解構(gòu)、算力靈活調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)智能選路、算網(wǎng)一體開通等要求，最終實現(xiàn)從用戶意圖到確定性資源交付的智能調(diào)度和開通能力[7]；

（7）算網(wǎng)的可感、可視：通過對網(wǎng)絡(luò)及算力的實時運行指標(biāo)的采集、封裝，針對用戶的視角，提供圖像化的展示能力。

圖3 算力能力飛行圖Fig.3 The flight chart of Computing Power

2 算網(wǎng)大腦及運營門戶

2.1 算網(wǎng)大腦

從上述算力網(wǎng)絡(luò)三層結(jié)構(gòu)出發(fā)，結(jié)合具體生產(chǎn)支撐實踐來分析，在算力網(wǎng)絡(luò)編排層（算網(wǎng)大腦）研究成果如下：

（1）算網(wǎng)大腦在功能架構(gòu)方面，采用三層架構(gòu)：能力開放中心、智能編排中心、算網(wǎng)接入能力底座。通過業(yè)務(wù)設(shè)計、模型驅(qū)動、智能編排、泛在調(diào)度等技術(shù)，協(xié)同調(diào)度算網(wǎng)各域資源實現(xiàn)靈活高效的算網(wǎng)一體化編排；

（2）增加能力開放中心層，以能力開放思路構(gòu)建算網(wǎng)大腦，將算力網(wǎng)絡(luò)的各項能力進(jìn)行封裝，通過標(biāo)準(zhǔn)化API向周邊系統(tǒng)提供便捷的算網(wǎng)能力服務(wù)；

（3）編排中心的功能組成與中國移動算力網(wǎng)絡(luò)白皮書[5]所述有幾點差別，此部分在下文中進(jìn)行具體闡述；

（4）算網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施層相對復(fù)雜，需要進(jìn)行統(tǒng)一納管。挑戰(zhàn)如下：類型多，包括網(wǎng)絡(luò)、算力及能力三大類型設(shè)施；廠商多，無論是網(wǎng)絡(luò)、算力還是能力方面，均有多個供應(yīng)廠商，廠商間的技術(shù)路線、資源管理理念、北向接口協(xié)議均不相同；版本多，由于算力網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的龐大，存在不同時期設(shè)備共存的情況，設(shè)備間的軟件版本均不相同等。為了更好地實現(xiàn)對算網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施管理，將對算力、網(wǎng)絡(luò)及能力的接入服務(wù)進(jìn)行獨立抽象，通過此層進(jìn)行在線化管理。

算網(wǎng)大腦整體方案分為能力開放中心、智能編排中心、算網(wǎng)接入底座等不同層次的三個中心，中心間通過微服務(wù)進(jìn)行能力調(diào)用：

（1）能力開放中心

構(gòu)建算網(wǎng)能力開放中心，開放算網(wǎng)業(yè)務(wù)服務(wù)能力，將算網(wǎng)資源、業(yè)務(wù)、產(chǎn)品及解決方案及系統(tǒng)展示功能等能力向周邊系統(tǒng)進(jìn)行能力開放和共享。

（2）智能編排中心

算網(wǎng)智能編排中心，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源和算力資源的統(tǒng)一設(shè)計、編排，實現(xiàn)算網(wǎng)融合類業(yè)務(wù)的一體化、智能化結(jié)構(gòu)、編排與調(diào)度開通管理。從本篇研究分析，智能編排中心應(yīng)該包括泛在算網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品服務(wù)模型管理、泛在算網(wǎng)度量模型、智能化解構(gòu)、全棧調(diào)度編排、算網(wǎng)展示七個子模塊。

圖4 算網(wǎng)大腦2中心、1底座Fig.4 Computing Power Network brain 2 center、1 foundation

上文提到，編排中心與中國移動算力網(wǎng)絡(luò)白皮書[5]所述有稍許差異，本文建議通過“泛在算網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品服務(wù)模型管理、泛在算網(wǎng)度量模型”三個模塊實現(xiàn)算網(wǎng)的數(shù)字孿生能力，將意圖網(wǎng)絡(luò)并入智能結(jié)構(gòu)模塊，一體編排的部分能力分別并入智能解構(gòu)模塊，全棧調(diào)度編排模塊，將算網(wǎng)自智能力通過上述七個模塊分別實現(xiàn)各模塊內(nèi)的自智場景，增加算網(wǎng)展示模塊。

泛在算網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)子模塊，旨在定義泛在算網(wǎng)資源管理的平臺(例如：通用算力的各廠商的云管理平臺、超算的管理平臺、容器平臺管理節(jié)點及各個網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)管平臺等)與算網(wǎng)大腦對接協(xié)議，構(gòu)建對接能力，實現(xiàn)算網(wǎng)大腦對泛在異構(gòu)算力及網(wǎng)絡(luò)的便捷、快速、全面的對接能力。

產(chǎn)品服務(wù)模型管理子模塊，實現(xiàn)對算網(wǎng)資源及由相關(guān)資源組成的產(chǎn)品的描述模型。該模型層可以實現(xiàn)對最底層的芯片、物理服務(wù)器、虛擬化服務(wù)器、PAAS能力、AI能力、SAAS能力的管理，以及相關(guān)能力組成的各種組合產(chǎn)品、解決方案的數(shù)字化管理。

算網(wǎng)度量模型子模塊，通過該模型實現(xiàn)對算網(wǎng)資源的統(tǒng)一度量及實現(xiàn)對算網(wǎng)服務(wù)需求的統(tǒng)一度量。構(gòu)建度量邏輯，實現(xiàn)對算網(wǎng)大腦納管的全網(wǎng)資源進(jìn)行計算，對用戶算網(wǎng)服務(wù)需求進(jìn)行度量計算，將需求換算成具體算網(wǎng)資源需求。即將用戶需求轉(zhuǎn)換成具體的服務(wù)器配置及網(wǎng)絡(luò)接入方式、帶寬等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。

智能化解構(gòu)子模塊，實現(xiàn)對用戶算網(wǎng)服務(wù)需求與算網(wǎng)大腦提供的解決方案進(jìn)行智能化匹配。產(chǎn)品服務(wù)模型模塊已實現(xiàn)對解決方案的數(shù)字管理，而智能化解構(gòu)模塊，通過智能算法自動解構(gòu)分析用戶的需求，從產(chǎn)品服務(wù)模型庫中選擇和匹配最符合用戶的要求的解決方案，并通過度量模型模塊計算算網(wǎng)資源的具體要求。

全棧智能編排調(diào)度子模塊，實現(xiàn)對南向網(wǎng)絡(luò)控制器、算力控制器等對接。將解構(gòu)子模塊輸出的要求，通過感知的算網(wǎng)實時運行狀態(tài)，進(jìn)行自動化的編排。編排的結(jié)果，利用接入底座的自動化接口，實現(xiàn)算網(wǎng)資源的自動化調(diào)度開通。

算網(wǎng)展示子模塊，主要提供各種視圖，提供全局資源跟蹤、全局算力運行動態(tài)展示等方面視圖，讓系統(tǒng)使用人員可以更加便捷了解整張算力網(wǎng)絡(luò)的運行狀態(tài)。

（3）算網(wǎng)接入底座

算網(wǎng)接入底座實現(xiàn)算網(wǎng)資源以及各應(yīng)用能力資源的統(tǒng)一接入與控制，并提供對算網(wǎng)服務(wù)容器化部署調(diào)度的支持。底座開放標(biāo)準(zhǔn)API能力，智能編排中心通過算網(wǎng)接入底座對算網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行操作，包括接入-感知-度量-控制（生命周期管理）-可視過程中涉及的全部操作需求。

2.2 算網(wǎng)運營門戶

算網(wǎng)運營門戶構(gòu)建一個交易平臺提供給算力的提供方及消費方進(jìn)行使用。

不過究其實質(zhì)，稱謂雖然不同，但它們針對的內(nèi)容對象卻并無截然的不同，它們所論述和傳授的方法并無二致，都是為了使所要研究的社會現(xiàn)實狀況明朗化，都是獲取社會信息數(shù)據(jù)的手段或操作過程。甚至還有一些名稱看似相去甚遠(yuǎn)，但其論述的內(nèi)容仍然是調(diào)查方法或曰研究方法。比如，菲利普·邁耶是一位精確新聞學(xué)家，他所著的《精確新聞報道》副標(biāo)題卻是“記者應(yīng)掌握的社會科學(xué)研究方法”，論述的主要內(nèi)容也還是抽樣、調(diào)查、統(tǒng)計分析等，是將社會調(diào)查研究方法尤其是量化研究方法運用到新聞報道中去罷了。

如圖5所示，算網(wǎng)一體封裝模塊提供算力網(wǎng)絡(luò)相關(guān)產(chǎn)品、商品的設(shè)計能力，相關(guān)商品多量綱資費的設(shè)計能力等。

圖5 算網(wǎng)運營門戶Fig.5 Computing Power Network operation portal

算網(wǎng)極簡訂購模塊提供算網(wǎng)產(chǎn)品的展示頁面，提供頁面供用戶進(jìn)行產(chǎn)品的瀏覽、選購。

算網(wǎng)運營管理模塊提供合作伙伴的管理，包括合作伙伴的準(zhǔn)入、企業(yè)信息管理、安全驗證等能力，以及商城的運營管理，包括營銷活動的設(shè)計、存量業(yè)務(wù)分析、服務(wù)自動推薦等能力。

算網(wǎng)服務(wù)提供算網(wǎng)服務(wù)的自主工作臺，供用戶進(jìn)行自主化操作，包括業(yè)務(wù)的追加訂購、退訂等操作。

2.3 泛在接入套件

當(dāng)前泛在接入套件主要復(fù)用各大運營商的云管、多云云管、網(wǎng)管及各網(wǎng)絡(luò)專業(yè)工作臺等系統(tǒng)，不主張重復(fù)建設(shè)。相關(guān)系統(tǒng)各大運營商均有非常詳盡的規(guī)范闡述，不是本文研究重點，因此本文不再做展開介紹。

3 典型應(yīng)用場景

3.1 新媒體場景

在該場景中，新媒體業(yè)務(wù)主要面向個人用戶（2C），包括互聯(lián)網(wǎng)移動端創(chuàng)新應(yīng)用、超高清視頻、視頻直播等多種形式，普遍存在網(wǎng)絡(luò)時延敏感、帶寬要求較高、熱度高的難題。

面對新媒體場景下的算力規(guī)模、云邊端算力資源的分配和協(xié)調(diào)、網(wǎng)絡(luò)通訊時延和帶寬的挑戰(zhàn)，算網(wǎng)大腦能實現(xiàn)具體的應(yīng)對方案：

（1）售前階段，實現(xiàn)云、邊、端算力資源的感知和統(tǒng)一建模管理；

（3）售后階段，進(jìn)行算力解構(gòu)、算力調(diào)度、入云路徑方案分配，進(jìn)行云邊端算力資源、入云專線（5G切片等）、第三方能力（形象渲染服務(wù)等）的編排開通。

圖6 算網(wǎng)編排Fig.6 Computing Power Network Orchestration

場景成效：利用算網(wǎng)大腦的算網(wǎng)感知、雷達(dá)搜索、編排調(diào)度能力對云邊端算力資源以及第三方能力的分配調(diào)度開通，實現(xiàn)快速支撐新媒體的場景需求。通過在邊緣云部署形象渲染服務(wù)，終端設(shè)備結(jié)合5G帶寬、低時延的特性將渲染虛擬3D形象在邊緣云端完成，一方面降低終端設(shè)備的計算開銷和手機的硬件配置門檻，另一方面縮短傳輸時延，滿足了主播業(yè)務(wù)對虛擬形象實時預(yù)覽的需求。

3.2 云游戲場景

云游戲是以云計算為基礎(chǔ)的游戲方式，在云游戲的運行模式下，游戲主體都在服務(wù)器端運行，并將渲染完畢后的游戲畫面壓縮后通過網(wǎng)絡(luò)傳送給用戶。在手機移動端，用戶的游戲設(shè)備不需要任何高端處理器和顯卡，只要基本的視頻解壓能力。

與傳統(tǒng)游戲相比，云游戲?qū)λ懔?、網(wǎng)絡(luò)提出了更大的挑戰(zhàn)，主要包括：

（1）游戲的運行計算更加依賴于云端環(huán)境的計算能力；

（2）游戲交互時延依賴于網(wǎng)絡(luò)通信延遲；

（3）游戲場景渲染的多媒體流質(zhì)量依賴于網(wǎng)絡(luò)通信帶寬。

面對云游戲場景的算力規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)通訊時延和帶寬的挑戰(zhàn)，算網(wǎng)大腦能提供如下應(yīng)對方案：

售前階段，第一步實現(xiàn)算網(wǎng)能力的封裝，將各種特性的算力進(jìn)行統(tǒng)一建模和接入，并將算網(wǎng)能力組合封裝成算網(wǎng)場景；第二步，實現(xiàn)游戲公司的業(yè)務(wù)意圖匹配（主要是對游戲的幀率、時延等參數(shù)要求），將用戶的算力需求、網(wǎng)絡(luò)需求轉(zhuǎn)換為運營商理解的網(wǎng)絡(luò)要求；第三步，針對算網(wǎng)資源進(jìn)行資源勘查、確定好算網(wǎng)資源并與用戶要求進(jìn)行匹配；第四步，為用戶找到滿足其需求的算力資源池，以及接入網(wǎng)絡(luò)供用戶選擇。

售中階段，第一步實現(xiàn)業(yè)務(wù)訂購受理；第二步進(jìn)行算力解構(gòu)，分解計算出具體的算力、網(wǎng)絡(luò)資源；第三步根據(jù)算力池容量、負(fù)載、連接成本、故障率等進(jìn)行算力智能調(diào)度；第四步進(jìn)行智能選路，通過動態(tài)感知或撥測網(wǎng)絡(luò)，按照成本最優(yōu)、性能最優(yōu)等算法智能選擇接入網(wǎng)絡(luò)路徑；第五步通過動態(tài)編排、自動開通實現(xiàn)算力、網(wǎng)絡(luò)、能力的自動開通，開通過程中提供飛行圖給用戶查看開通狀態(tài)及進(jìn)度[8]。售后階段，提供算網(wǎng)控制臺供用戶自助服務(wù)，通過算網(wǎng)自智提供自動化、智能化的網(wǎng)絡(luò)運維，保障售后服務(wù)質(zhì)量。

場景成效：云游戲算網(wǎng)場景利用算網(wǎng)大腦的算力封裝、業(yè)務(wù)意圖匹配、算力解耦、算力調(diào)度、自動開通、一體化運維的能力，實現(xiàn)售前售中售后一站式服務(wù)幫助游戲公司實現(xiàn)云游戲的快速部署、試用，幫助游戲行業(yè)高效、低成本獲得云游戲能力。

3.3 工業(yè)視覺檢測場景

針對企業(yè)生產(chǎn)過程中人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)和環(huán)境的不安全因素，企業(yè)需要一套視頻采集、實時監(jiān)測、綜合分析、超前預(yù)警的一體化安全工業(yè)視覺檢測解決方案來提升企業(yè)生產(chǎn)本質(zhì)安全水平和安全監(jiān)管效率。面對企業(yè)檢測需求，工業(yè)視覺檢測算網(wǎng)解決方案研究如下：

售前階段，根據(jù)企業(yè)的需求進(jìn)行算力需求分解和預(yù)設(shè)計；

售中階段，根據(jù)算力設(shè)計方案，進(jìn)行5G園區(qū)切片、5G專線、算力（集團(tuán)算力池、地市算力池、端算力）、物聯(lián)網(wǎng)（高清攝像頭）的編排開通[9]；

售后階段，運營商對算力和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)對路由流量進(jìn)行優(yōu)化；

應(yīng)用階段，用戶在算力節(jié)點部署應(yīng)用、部署調(diào)整，用戶對算力、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用程序的效用進(jìn)行分析。

具體場景實施中，應(yīng)具備以下幾方面：工業(yè)園區(qū)的生產(chǎn)子區(qū)部署安全生產(chǎn)監(jiān)控高清攝像頭，采集生產(chǎn)過程中的高清視頻，并通過5G園區(qū)切片回傳到園區(qū)視頻庫；工業(yè)園區(qū)的控制區(qū)通過5G專線每天定期將園區(qū)視頻庫的海量視頻傳輸匯總至集團(tuán)算力池；集團(tuán)算力池利用AI算力快速生成安全生產(chǎn)識別算法；地市算力池通過SPN專線獲取集團(tuán)算力池生成的安全生產(chǎn)識別算法，形成實時視頻的行為判斷能力；實時海量視頻由本地算力識別判斷是否有非安全行為發(fā)生[10]。

場景成效：工業(yè)視覺檢測場景利用算網(wǎng)大腦的算力封裝、算網(wǎng)感知、算力解耦、算力調(diào)度、自動開通的能力，實現(xiàn)工業(yè)視覺檢測的算力資源調(diào)度開通，滿足了企業(yè)安全生產(chǎn)的需求。

3.4 智慧家庭場景

智慧家庭是綜合運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，結(jié)合自動控制技術(shù)，將家庭設(shè)備控制、深度交互、壞境感知、家人健康感知，以及信息交流、消費服務(wù)等結(jié)合一體的智慧化家居生活場景，面對該場景下云邊算力資源的分配和協(xié)調(diào)，算網(wǎng)大腦能提供以下幾種能力：

售前階段，實現(xiàn)云、邊算力資源的感知和統(tǒng)一建模管理；

售中階段，根據(jù)用戶的需求進(jìn)行算力需求分解和預(yù)設(shè)計；

售后階段，進(jìn)行算力解構(gòu)、算力調(diào)度、入云路徑方案分配，進(jìn)行云邊算力資源、入云專線（5G切片等）、第三方能力（公共服務(wù)等）的編排開通；

場景成效：智慧家庭場景利用算網(wǎng)大腦的算網(wǎng)感知、雷達(dá)搜索、編排調(diào)度能力實現(xiàn)算網(wǎng)資源的需求分解和方案設(shè)計，以“云邊協(xié)同”的方式成功實現(xiàn)了算網(wǎng)資源智能調(diào)度開通與協(xié)同使用，為智慧家庭大家族中多元生態(tài)化的信息服務(wù)提供了基礎(chǔ)算力環(huán)境，為廣大家庭用戶提供更好的信息服務(wù)。

4 未來發(fā)展路徑

從目前普遍的認(rèn)知來看，算力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展會分成三個階段，從支撐系統(tǒng)建設(shè)的角度來看，每一個階段的支撐系統(tǒng)發(fā)展情況具體如下：

階段一：泛在協(xié)同，基礎(chǔ)構(gòu)建

泛在協(xié)同階段是算力網(wǎng)絡(luò)起步階段，其核心是云網(wǎng)初步融合，核心理念是“協(xié)同”。從物理資源視角看，算和網(wǎng)仍然是兩個獨立組成，各自管理和編排調(diào)度，但算網(wǎng)資源建設(shè)開始整體協(xié)同考慮，重點特征是網(wǎng)隨算動。但整體來說，在本階段中，網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)尚未迎來革命性的變化，主要以提升算力節(jié)點間高效互聯(lián)為目的。

從支撐能力建設(shè)的角度來看，本階段提升建設(shè)的核心能力包括：一站式運營、可信的交易平臺、泛在資源接入、統(tǒng)一資源納管、協(xié)同編排、自動化調(diào)度、智慧運維及算網(wǎng)能力開放等。

在建設(shè)模式方面，這個階段電信運營商和IT支撐廠商，均在積極參與算網(wǎng)大腦的建設(shè)探索。因此，在此階段，系統(tǒng)建設(shè)的核心在于能力的補全，而建設(shè)模式將會呈現(xiàn)出百花齊放的形態(tài)。例如采用完全新建模式，或基于業(yè)務(wù)編排類系統(tǒng)進(jìn)行改造，或基于云管類系統(tǒng)進(jìn)擴展，或?qū)⑺憔W(wǎng)大腦相關(guān)能力分散在現(xiàn)網(wǎng)的系統(tǒng)中進(jìn)行建設(shè)。從運營商架構(gòu)來看，算網(wǎng)大腦在不同運營商可能存在集中建設(shè)和分省建設(shè)兩種大的形態(tài)。

從核心技術(shù)研究方向來看，本階段首先需要解決泛在算力的三個統(tǒng)一的問題，包括統(tǒng)一建模、統(tǒng)一納管、統(tǒng)一度量的問題；其次，社會算力交易的可信保障問題；再者，解決多級算力模式下服務(wù)能力級別的動態(tài)編排調(diào)度問題等；最后，當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下積極探索網(wǎng)絡(luò)確定性保障的方案及算網(wǎng)互感互知的方案。

階段二：融合統(tǒng)一，算網(wǎng)大腦智慧提升

“融合統(tǒng)一”階段是算力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展階段，核心理念是融合。隨著一階段CT云、IT云、通用云的融合規(guī)劃和建設(shè)，DPU等技術(shù)的逐步成熟等變化，算與網(wǎng)的邊界逐步模糊。雖然算與網(wǎng)仍然是兩個“身體”，但是算網(wǎng)大腦實現(xiàn)算網(wǎng)資源層面的統(tǒng)一管理、編排和調(diào)度，尤其是可以實現(xiàn)按用戶需求、應(yīng)用特性的動態(tài)的編排和調(diào)度，用戶不需去關(guān)注資源的位置和形態(tài)，即可享受隨需所選的算力服務(wù)。

本階段提升建設(shè)的核心能力包括算網(wǎng)的深度感知、智慧的動態(tài)編排、面向ABCDNETS8要素的算力服務(wù)能力調(diào)度等。

算網(wǎng)大腦的建設(shè)模式上，隨著算網(wǎng)的融合統(tǒng)一，更好地發(fā)揮大腦集中編排調(diào)度的作用，算網(wǎng)大腦的建設(shè)將會逐步向功能和部署形態(tài)集中演進(jìn)。從核心技術(shù)研究方向來看，本階段重點解決超邊緣的終端算力管理和交易技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化后帶來的網(wǎng)絡(luò)確定性保障方案提升技術(shù)；以及基于感知的智能化調(diào)度技術(shù)。

階段三：一體內(nèi)生，算網(wǎng)大腦獨立自治

“一體內(nèi)生”是算力網(wǎng)絡(luò)的跨越階段，算網(wǎng)邊界徹底打破，形成算中有網(wǎng)、網(wǎng)中有算的融合一體化基礎(chǔ)設(shè)施，為用戶提供融合多技術(shù)要素的一體化服務(wù)。

算網(wǎng)大腦建成真正意義上的控制中樞，利用智能化意圖引擎，能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)的智能解構(gòu)、動態(tài)感知算網(wǎng)狀態(tài)，實現(xiàn)算網(wǎng)服務(wù)的智能化編排。動態(tài)識別服務(wù)運行狀態(tài)，動態(tài)進(jìn)行資源切換、故障隔離及故障自修復(fù)等，并且利用AI和大數(shù)據(jù)實現(xiàn)了4個自主：數(shù)據(jù)自主采集、自主分析、自主學(xué)習(xí)及自主升級，不斷對智能意圖引擎進(jìn)行閉環(huán)優(yōu)化。

在這一階段，算網(wǎng)大腦將會具備三大核心平臺，支撐三大類創(chuàng)新：面向社會開放的海量生態(tài)算力平臺，具備ABCDNETS等要素的豐富算力形態(tài)，安全、標(biāo)準(zhǔn)、簡易的使用門檻，支撐社會的應(yīng)用創(chuàng)新；面向全社會算力的統(tǒng)一可信管理及交易平臺，支撐商業(yè)模式的創(chuàng)新；基于Serverless服務(wù)開發(fā)及開放平臺，面向社會開放，支撐服務(wù)創(chuàng)新。

5 展望

在國家政策及技術(shù)發(fā)展雙重驅(qū)動下，算力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展將會上升到前所未有的高度。未來算力網(wǎng)絡(luò)將成為新基建的一個核心的組成部分，滲透到生活的方方面面，算網(wǎng)的支撐系統(tǒng)建設(shè)迫在眉睫，安全、智能、開放、靈活的支撐系統(tǒng)建設(shè)，將全力支撐各大運營商算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及支撐的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

利益沖突聲明

所有作者聲明不存在利益沖突關(guān)系。