期刊论文 | 对算力网络科研与发展的思考-天涯论坛

4lqedz 发表于 2024-8-20 12:08:02

期刊论文 | 对算力网络科研与发展的思考

《信息通信技术》是中国联合网络通信集团有限机构主管、主办的国内外公研发行的中英文科技期刊（CN11-5650/TN，ISSN1674-1285)，2007年12月正式创刊。本刊旨在反映国内外信息通信技术最新科研成果，供给信息通信技术交流平台，推广先进信息通信业务和应用，为我国建设信息社会和创新型国家服务。
【作者姓名】郜帅1 张宏科2
【作者单位】1北京交通大学电子信息工程学院教授、移动专用网络国家工程科研中心副专家 2中国工程院院士
在国家数字经济发展战略与“十四五”发展规划的推动下，加快信息网络基本的协同化、服务化、智能化进程，深化国家新型基本设备建设(“新基建”)，已作为我国进行大国博弈的重要基本。这里过程中，云计算、大数据、5G及人工智能等关联技术与应用对新一代信息网络提出了新的大算力、大模型处理等算力需求，而支撑经济社会发展的信息通信基本设备面临几何级数增长的连接终端、应用数据和安全压力。
这里背景下，算力网络应运而生。算力网络旨在经过泛在算力与网络的融合，突破数据中心、超算中心、云计算、边缘计算等“孤岛”状态下的计算能力限制，构建算网一体的新型智能、有效、按需的算力服务体系，是信息通信行业的一种新趋势和新业态。2019年起，中国电信、中国移动、中国联通先后提出“算力网络”的发展理念。算力网络做为中国提出且主导的研究技术方向，已得到业界的广泛认可。
1 算力网络科研备受关注，取得重要发展
算力网络以泛在算力资源为基本，网络通信为纽带，智能化调度为核心，实现网、云、边、端、业务的有效协同与适配，满足行业高差异化算力服务需求。算力网络的愿景为电信运营商带来新的运营和服务模式，有可能改变“管道化”的状况，因此呢亦受到了我国电信运营商的喜爱和高度注重，三大运营商纷纷起步算力网络科研计划，在算力网络架构、技术体系等方面发布了一系列白皮书，有力地推动了算力网络的科研。三大运营商在算力网络方面的科研成果亦分别入选中国通信学会2021年网络5.0领先创新科技成果。2022年，鹏城实验室发布了“中国算力网—智算网络”计划，该计划提出了“像建设电网同样建设国家算力网”的发展愿景。
围绕算力网络标准化，我国电信运营商和设备制造商在国际标准组织亦取得了有些重要发展。国际电信联盟(ITU)从2019年到2021年已然立项/发布算力感知网络和算力网络标准6项，内容触及了顶层架构、应用场景、功能模块等方面。2019年，我国研究人员在国际互联网工程任务组(IETF)推动成立在网计算科研组(COINRG)，牵头发起算力感知网络(CAN)BoF。2023年3月在日本横滨召开的IETF第116次会议中，由中国移动牵头推动成立首个算力网络标准工作组CATS(Computing-Aware Traffic Steering)，在算力网络需求、场景等方面形成初步共识。
国内行业组织和产业联盟如CCSA、中国通信学会、网络5.0联盟、IMT2030(6G)推进组纷纷起步算力网络关联标准的制定。如CCSA从2021年起始进行算力网络标准制定工作，日前已然立项/发布多项标准，内容触及算力网络路由技术、标识解析技术等。
2 算力网络内涵与边界的理解
虽然算力网络在业内外导致极重关注，亦取得了重要发展，然则其发展亦面临有些值得深入思考和关注的问题。尤其是算力网络的定义、内涵不统一，边界不清晰，尚未形成知道且统一的共识。一般，业界对算力网络有区别的视角：“网中有算”和“算中有网”。
1)“网中有算”指的是以网络为中心，算为网用，算力做为基本资源嵌入网中，网络利用算力来提高网络感知、资源调度以及服务功能的编排能力，实现智能有效的网络算力服务。
2)“算中有网”指的是以云为中心，网为算用，网络做为连接纽带将离散的数据中心、超算中心等泛在算力进行融合，实现以云为中心的算力资源运营。
上面两种视角重点区别，前者侧重从网络层面出发，经过优化网络部分的计算存储、资源协同能力等方式来加强网络功能性；后者则聚焦应用侧面，借助现有网络，经过计算来加强网络的服务能力和新业务的支撑能力。咱们认为，为了实现算网融合和资源协同，为用户供给灵活统一的资源调度，应该将两种视角进行互补，避免各自视角的局限性，形成第三种视角“融算网络”，即从应用与网络深度融合协同方向出发，更好地完成算网一体融合。
3 算力网络技术路线的思考
“网中有算”的技术路线从网络方向出发，将业务的算力需求与网络资源进行融合，以达到算力与网络协同、提高业务质量和用户体验的目的。但传统网络IP标识存在相对静态僵化、语义承载单一的局限，而算力服务的业务类型、算力类型和服务质量需求多样，这些特点难以在IP标识中综合表现，亦为算网深度融合带来阻碍，大规模算网有效融合需求下的算力服务表征与标识、怎样与现网共存作为重要挑战和困难。
“算中有网”的技术路线多从应用方向入手，采用高速专网(多位置于数据中心或超算中心内部)实现算力基本设备网络互联，以支持跨节点的算力协同和超大算力供给。值得重视的是，“网中有算”技术必须专用的硬件和网络设备支持，而该行业的主流技术由国外厂商提出和把控，存在“卡脖子”危害。另外，“网中有算”技术对网络传输与连接进行了理想化无损假设，而这一点在广域网络难以保准，因而亦难以实现真正道理上的算网融合。
从算力网络的建设目的与技术发展理念来看，算力网络是通信、计算、存储以及智能化调度的高度融合，其愿景是让用户像用电、用水同样运用算力服务，实现算力用户(算力资源)的“即插即用” 。从电网、水网的发展历史和状况来看，实现资源有效随取随用的重要基本是深度融合、资源统一调配的网络。由此得到的启示是，算力网络科研不仅要思虑算力，更要关注新型网络，算力与网络不可只是“算中有网”或“网中有算”的分离式协同，而是要实现“算力+网络”的融合突破，需处理好以下几个问题。
1)在网络层面，必须解决多种异构网络(包含有线、无线网络)的深度融合困难，实现“一张大网”的统一资源调度。
2)在用户层面，必须从标识体系出发科研用户与网络“解耦分离”技术，科研多维统一标识技术，处理算力用户(算力资源)“即插即用” 问题。
3)在管理层面，必须科研用户、网络、应用等异构资源统一管控和协同技术，处理现有网络和算力基本设备资源的“烟囱式”独立管理问题。
经过思考以上问题，对两种视角优化互补，互相促进，构建“网算”“算网”一体深度融合，经过算力提高网络性能、功能，经过网络对算力智能调度，突破多维统一标识和智慧协同映射技术，实现算网、网算一体的深度融合。
现有网络体系设计于五十年前，难以满足算力网络的新需求。从日前来看，算力网络对新型网络体系创新拥有重要推动功效，其科研刚好与新型网络建设相辅相成：一方面新型网络融合体系架构能够更好地实现异质异构、分布不均的泛在算力资源的互联；另一方面，算力能够满足大数据、大模型、AI任务等高性能计算需求，实现应用服务、网络以及基本算力之间更有效、更智能的适配调度。
4 算力网络发展的意见
4.1 算力网络发展亟需求同存异，形成合力
日前我国算力网络科研已取得重要发展，但运营商、设备商、学术团体因为各自站位视角、科研背景、合作竞争等原由，算力网络行业呈现出“百家争鸣”“各持己见”的局面，在有些重要概念、体系、架构等方面缺少共识。算力网络做为一个新生概念，有区别技术路线属于正常。但从国家和产业方向，必须关联利益攸关方求同存异，形成合力，一起推动算力网络健康发展，一起在国际竞争中发声，为国家抢占将来信息行业的高地一起奋斗。
4.2 算力网络科研应注重顶层设计与总体布局
算力网络是多学科交叉融合的系统性工程，做为我国提出的技术方向，有望作为继5G之后我国保持全球技术领先的新赛道。为了保证我国在该行业的优良，必须从国家层面注重顶层设计，从国家研究计划进行总体布局，开展算力网络基本理论、体系架构、关键技术、典型应用等，深化算力网络关键技术攻关，破解算力网络关键行业技术“卡脖子”困难，形成算力网络行业自主可控的制造链、产业链、效益链，降低国外对我国“脱钩断链”带来的产业危害，推动我国从算力大国、网络大国向算力强国、网络强国迈进。
【作者简介】
郜帅：北京交通大学电子信息工程学院教授、移动专用网络国家工程科研中心副专家，重点科研方向包含新型网络体系与协议、算力网络等，主持国家重点开发计划课题、国家自然科学基金面上项目等10余项，获国际标准7项、省部级奖项5项，曾入选北京市科技新星计划和北京市青年英才计划。
张宏科：中国工程院院士，长时间从事新型网络理论与工程技术科研。现任北京交通大学电子信息工程学院教授、移动专用网络国家工程科研中心专家，IEEE Fellow，中国通信学会算力网络委员会专家。
编辑：王丹瑛
校审：王钐杉

流星的美 发表于 2024-8-30 05:10:56

你的见解独到，让我受益匪浅，期待更多交流。

m5k1umn 发表于 2024-10-3 09:33:50

真情实感，其含义为认真了、走心了的意思，是如今的饭圈常用语。

7wu1wm0 发表于 2024-10-3 11:58:50

我深受你的启发，你的话语是我前进的动力。

4zhvml8 发表于 2024-10-25 02:17:50

说得好啊！我在外链论坛打滚这么多年，所谓阅人无数，就算没有见过猪走路，也总明白猪肉是啥味道的。

1fy07h 发表于 2024-11-13 14:44:20

在遇到你之前，我对人世间是否有真正的圣人是怀疑的。

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