一種面向計算的網(wǎng)絡(luò)模態(tài)——算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)探討

林睿，邢文娟，雷波

工程與應(yīng)用

一種面向計算的網(wǎng)絡(luò)模態(tài)——算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)探討

林睿1，邢文娟2，雷波2

（1.中國電信集團有限公司，北京 100033；2.中國電信股份有限公司研究院，北京 102209）

新型計算類應(yīng)用對通信網(wǎng)絡(luò)提出新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)無法滿足新型業(yè)務(wù)靈活部署、定制化服務(wù)、安全可信等需求。多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)作為一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與支撐環(huán)境分離的發(fā)展范式，為支撐各類新型應(yīng)用的差異化需求提供了新的解決思路。針對多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)中面向計算的業(yè)務(wù)需求，結(jié)合算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展態(tài)勢，探討了一種面向計算的網(wǎng)絡(luò)模態(tài)，即算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)。首先探討了算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)的設(shè)計，然后對算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)的關(guān)鍵技術(shù)進行了分析，最后對算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)的應(yīng)用場景進行了展望。希望本文的探索能為面向計算的多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的未來研究和發(fā)展提供借鑒。

多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)；算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)；關(guān)鍵技術(shù)

0 引言

現(xiàn)階段新型互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)層出不窮，這對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力提出了更高要求，如多元化、超低時延、超高帶寬、高可靠性等。然而，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模式存在IP地址單一承載、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)僵化、未知威脅難以抑制等基礎(chǔ)性問題，這類“IP瘦腰”問題導(dǎo)致傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿足日新月異的應(yīng)用需求，發(fā)展新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為國家級發(fā)展戰(zhàn)略以及產(chǎn)學(xué)研業(yè)界的迫切需求[1-2]。為打破當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)發(fā)展困境，我國鄔江興院士團隊提出了一種新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)——全維可定義的多模態(tài)智慧網(wǎng)絡(luò)，其具備多模態(tài)功能呈現(xiàn)、全方位覆蓋、全業(yè)務(wù)承載、智慧化管理控制和內(nèi)生安全等特性，支持互聯(lián)網(wǎng)的演進式發(fā)展，從根本上滿足網(wǎng)絡(luò)智慧化、多元化、個性化、高穩(wěn)健、高效能的業(yè)務(wù)需求[3-4]。多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)體系所具備的特質(zhì)包括：通過全維可定義技術(shù)打破傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)剛性架構(gòu)，對開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的軟硬件、協(xié)議、接口、芯片全維可定義；通過多模態(tài)尋址路由技術(shù)可實時分析用戶需求、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)并在數(shù)據(jù)傳輸過程中智能按需進行標識空間切換，從根本上解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)只能通過IP地址進行標識的瓶頸問題[5]；網(wǎng)絡(luò)智慧化管理控制技術(shù)能夠構(gòu)建“感知?決策?適配”一體的智能管控閉環(huán)；基于動態(tài)異構(gòu)冗余的內(nèi)生安全結(jié)構(gòu)，能夠從根本上抑制隨機失效和人為擾動，獲得網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生安全效應(yīng)。

信息通信基礎(chǔ)設(shè)施向地球空間智聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、云網(wǎng)算融合方向轉(zhuǎn)型已成為產(chǎn)業(yè)界廣泛共識[6-7]，這些新技術(shù)方向?qū)Χ嗄B(tài)網(wǎng)絡(luò)提出了需求。6G支持面向多樣化應(yīng)用場景的多元無線空口體制[8]，這與多元化的網(wǎng)絡(luò)體制生態(tài)具有相似性，多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境加速構(gòu)建6G網(wǎng)絡(luò)多元化技術(shù)體質(zhì)新生態(tài)[9]。采用云網(wǎng)融合、算力網(wǎng)絡(luò)（computing power network）等技術(shù)高效調(diào)度算力已成為面向計算類應(yīng)用場景的迫切需求，也是解決算力孤島、算力資源利用率低等難題，優(yōu)化算力需求結(jié)構(gòu)的有效手段[10]。然而，算力網(wǎng)絡(luò)中面向計算的不同業(yè)務(wù)場景對網(wǎng)絡(luò)的功能和性能存在差異化需求，需要多元化靈活自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)能力支撐，多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)多元化的特性能夠滿足不同的算力業(yè)務(wù)需求。另外，基于多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)的通用基礎(chǔ)底座實現(xiàn)算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)，能夠避免為搭建完全適配的專用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境帶來的資源消耗。多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)研究具備一定的探討價值。

本文對多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的一種面向計算的新型網(wǎng)絡(luò)模態(tài)，即算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)進行探討，認為算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)是多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的一種網(wǎng)絡(luò)模態(tài)。針對面向計算的典型應(yīng)用場景，探討算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)設(shè)計，包含算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)的需求、設(shè)計目標和功能框架，并探討算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)的關(guān)鍵技術(shù)。最后，對典型的算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)的應(yīng)用場景進行了探討。

1 算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)設(shè)計

1.1 算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)需求

多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)旨在支撐各類網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系以網(wǎng)絡(luò)模態(tài)的形式在物理環(huán)境上動態(tài)加載和運行，實現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)模態(tài)在同一技術(shù)物理環(huán)境內(nèi)的共生共存、獨立演進與變革、模態(tài)間隔離和內(nèi)生安全功能[11]。各種網(wǎng)絡(luò)模態(tài)（網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制）以類似“應(yīng)用插件”的形式快速部署（或撤收），按業(yè)務(wù)需求靈活選擇網(wǎng)絡(luò)模態(tài)，即插即用，在支持多元化業(yè)務(wù)方面存在獨特優(yōu)勢[12]。凡是按照網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制、網(wǎng)絡(luò)所支持的行業(yè)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)的運維體系、網(wǎng)絡(luò)部署等方式定義的物理實體網(wǎng)絡(luò)，都可以抽象為一種能通過標準化軟/硬件接口運行的網(wǎng)絡(luò)模態(tài)[5]。移動網(wǎng)絡(luò)、身份標識網(wǎng)絡(luò)[13]、內(nèi)容標識網(wǎng)絡(luò)[14]、地球剖分網(wǎng)絡(luò)[15]等各種網(wǎng)絡(luò)都可以用網(wǎng)絡(luò)模態(tài)的形式來描述，不同的網(wǎng)絡(luò)模態(tài)具有各自的協(xié)議體系、技術(shù)架構(gòu)和適用范圍。例如，身份標識網(wǎng)絡(luò)模態(tài)面向接入（身份）標識通信，實現(xiàn)基于身份標識的尋址路由，可提升終端接入的靈活性，解決終端的移動性問題；內(nèi)容標識網(wǎng)絡(luò)模態(tài)基于內(nèi)容標識進行尋址路由，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中融入計算、存儲能力，使網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)靈活流動，為用戶提供高品質(zhì)內(nèi)容體驗。

另外，隨著元宇宙、虛擬現(xiàn)實類業(yè)務(wù)、ChatGPT等新型應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，算力規(guī)模急速膨脹，對網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力提出了全新的挑戰(zhàn)。現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)能力無法滿足算力資源池內(nèi)部及外部的互聯(lián)需求，云網(wǎng)融合、算力成網(wǎng)成為兩者重要的演進趨勢。算力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將多級分布式算力依靠通信網(wǎng)絡(luò)無縫協(xié)同，為應(yīng)用提供更便捷的算力調(diào)度方式[16]，實現(xiàn)算力供需結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高算力利用率，滿足各類算力協(xié)同調(diào)度需求，為用戶按需匹配所需算力資源[17]。

算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)是多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)體系中的一種網(wǎng)絡(luò)模態(tài)，算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)與多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)體系的關(guān)系[13]如圖1所示。算力網(wǎng)絡(luò)場景中的業(yè)務(wù)存在多樣化需求，如靈活部署需求、高通算力調(diào)度需求、超低時延需求等，僅以信息或數(shù)據(jù)的端到端傳送為目標的互聯(lián)網(wǎng)，已遠不能滿足其服務(wù)需求?；诙嗄B(tài)網(wǎng)絡(luò)的能力特性能夠為算力網(wǎng)絡(luò)中各類面向計算的應(yīng)用提供差異化的服務(wù)，不同業(yè)務(wù)能夠靈活調(diào)用多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)的各項軟/硬件能力，為用戶靈活提供最優(yōu)算網(wǎng)服務(wù)。例如，多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的全維可定義技術(shù)，能夠建立網(wǎng)絡(luò)功能全維度可定義的靈活、通用、開放架構(gòu)，資源高效自動適配，通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)自組織靈活支撐各項算力業(yè)務(wù)需求；多模態(tài)尋址路由技術(shù)支持多樣化標識空間的定義與適配，而算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)以算力資源為網(wǎng)絡(luò)主體對象進行通信，其標識空間為算力資源標識（算力標識），在多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點融入計算、存儲等算力能力，進行基于算力標識的尋址路由，實現(xiàn)以“算力”為中心的網(wǎng)絡(luò)能力流動，使用戶獲得高效的算力服務(wù)體驗。算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)與其他網(wǎng)絡(luò)模態(tài)共存時，應(yīng)實現(xiàn)不同模態(tài)間、同一模態(tài)不同業(yè)務(wù)流量間按需高效隔離和高效傳輸，避免模態(tài)間資源依賴、競爭引起的性能下降。應(yīng)考慮業(yè)務(wù)運行時端到端的隔離策略，研究通過相應(yīng)的軟/硬件方式的隔離機制。值得說明的是，當(dāng)前算力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究基本都基于IP的協(xié)議棧展開，本文認為基于IP協(xié)議棧的算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)與不基于IP協(xié)議棧的算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)，都屬于多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)中算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)的研究范疇，兩種方式都具備有別于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議體系、適用范圍和尋址路由機制。

圖1 算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)與多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)體系的關(guān)系[13]

1.2 算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)設(shè)計目標

在多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)中，不同的網(wǎng)絡(luò)模態(tài)面向的網(wǎng)絡(luò)主體對象不同，例如IP標識模態(tài)面向身份和位置進行通信，地理空間標識模態(tài)面向地理區(qū)域進行通信，而算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)則面向算力資源進行通信?，F(xiàn)有算力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已有一些研究基礎(chǔ)，但在適配多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境應(yīng)有相應(yīng)的升級、改造或補充。算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)主要考慮的設(shè)計目標如下。

（1）精細化算力服務(wù)

算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)應(yīng)針對不同的計算類業(yè)務(wù)場景靈活提供相應(yīng)的算力網(wǎng)絡(luò)服務(wù)切片，實現(xiàn)提供算力服務(wù)的精細化、多元化能力。通過多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，解耦原來業(yè)務(wù)側(cè)與資源側(cè)的綁定關(guān)系，精準解析用戶的業(yè)務(wù)需求，撮合用戶需求信息與算網(wǎng)資源信息，生成資源編排策略，精確地為用戶匹配最優(yōu)的算網(wǎng)資源。

（2）智能化管控

算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)需要實現(xiàn)算網(wǎng)資源的智能化管理和協(xié)同調(diào)度?；谫Y源編排策略，智能執(zhí)行資源調(diào)度，為用戶進行算力資源分配和網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)。另外，智能化管控還應(yīng)包含智能運維管理，從而提高系統(tǒng)運維效率，降低網(wǎng)絡(luò)對人工運維管理的依賴。

（3）靈活算力路由

通過算力標識技術(shù)和基于算力標識的尋址路由技術(shù)，實現(xiàn)算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)下靈活的算力路由能力。算力標識用于在整個算力資源池中唯一地快速索引某個算力資源，滿足當(dāng)前資源的唯一性和可溯源性?；谒懔俗R的尋址路由技術(shù)可靈活根據(jù)業(yè)務(wù)需求以及資源調(diào)度策略，為用戶建立到所需算力資源的網(wǎng)絡(luò)連接。

1.3 算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)的功能框架

將算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)的功能框架自上而下分為3層：服務(wù)層、管控層和資源層，算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)功能框架如圖2所示。具體如下。

圖2 算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)功能框架

（1）服務(wù)層

負責(zé)業(yè)務(wù)承載與資源編排。多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)層主要進行業(yè)務(wù)需求與算網(wǎng)資源的擬合。算力網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)層面向差異化的計算類業(yè)務(wù)（如虛擬現(xiàn)實類、大科學(xué)計算類等），精準感知和解析業(yè)務(wù)需求，統(tǒng)籌算力資源和網(wǎng)絡(luò)資源，為業(yè)務(wù)按需生成資源編排策略。另外，算力網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層還需實現(xiàn)安全策略等能力。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中通過集中式管控平臺進行服務(wù)管理的方式[18]，其處理能力和可靠性需要依賴專有的平臺，且無法根據(jù)業(yè)務(wù)的類型以及業(yè)務(wù)需求進行差異化、精細化的資源適配。

（2）管控層

負責(zé)資源管理調(diào)度與尋址路由。算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)的管控層主要實現(xiàn)算網(wǎng)資源調(diào)度以及基于算力標識的尋址與路由。針對多元業(yè)務(wù)需求，算力標識體系可以有多種形式，如業(yè)務(wù)維度的算力標識、資源維度的算力標識等。管控層針對不同的業(yè)務(wù)特性，靈活承載其資源調(diào)度能力，基于算力標識體系進行算力資源的尋址路由。管控層還包含對算力資源以及網(wǎng)絡(luò)資源的注冊、更新、管理等，以及系統(tǒng)運維管理等能力。

（3）資源層

即多維融合資源等組成的基礎(chǔ)設(shè)施層。算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)的資源層包含多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的軟/硬件、拓撲、鏈路等網(wǎng)絡(luò)資源，以及云計算、邊緣計算等算力資源，支持多種終端接入、多種鏈路組網(wǎng)、異構(gòu)接口協(xié)議接入，為多元化應(yīng)用提供靈活、精細化的網(wǎng)絡(luò)組件和服務(wù)。其中，多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備作為資源層的重要實體，提供標準化軟/硬件接口，支持算力網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的多種網(wǎng)絡(luò)模態(tài)共生運行。通過通用的多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運行算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)能力，避免傳統(tǒng)算力網(wǎng)絡(luò)方案中專用算力網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的新建或改造帶來的軟/硬件網(wǎng)絡(luò)資源消耗。

2 算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 資源編排

資源編排技術(shù)屬于算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)功能框架中服務(wù)層的關(guān)鍵技術(shù)，是實現(xiàn)算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)精細化算力服務(wù)目標的重要技術(shù)之一。為滿足計算類業(yè)務(wù)差異化的服務(wù)請求，算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)服務(wù)層實現(xiàn)“業(yè)務(wù)感知—業(yè)務(wù)分析—資源編排”一體的服務(wù)能力。其中，資源編排技術(shù)以用戶業(yè)務(wù)需求為核心，基于對業(yè)務(wù)需求的實時感知和精確分析，以及算力能力、網(wǎng)絡(luò)能力、網(wǎng)絡(luò)路徑等的整合視圖，為業(yè)務(wù)制定適配的資源編排策略，以此來執(zhí)行資源調(diào)度。

算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)實現(xiàn)資源編排需要實時感知業(yè)務(wù)需求和算網(wǎng)信息的變化，使用人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)快速分析當(dāng)前的業(yè)務(wù)需求，結(jié)合全局算網(wǎng)資源融合視圖，生成業(yè)務(wù)適用的最佳算網(wǎng)資源編排策略，為算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)管控層執(zhí)行資源調(diào)度提供能力基礎(chǔ)。資源編排技術(shù)能夠針對不同的計算類業(yè)務(wù)提供不同的算力服務(wù)切片，如AI類業(yè)務(wù)切片、視頻類業(yè)務(wù)切片等，為用戶提供極致的體驗。

2.2 資源調(diào)度

資源調(diào)度技術(shù)屬于算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)功能框架中管控層的關(guān)鍵技術(shù)，是實現(xiàn)算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)智能化管控目標的重要技術(shù)之一。資源調(diào)度技術(shù)以算力標識技術(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)資源編排策略進行算力資源和網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度，定位目標算力資源及網(wǎng)絡(luò)調(diào)度路徑，同時使用人工智能技術(shù)，解決人工預(yù)定的網(wǎng)絡(luò)路徑策略在復(fù)雜多變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中不能靈活調(diào)整的問題。

資源調(diào)度技術(shù)主要執(zhí)行算力資源調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)連接調(diào)度：算力資源調(diào)度根據(jù)資源編排策略，基于算力標識定位目標算力資源，告知目標算力資源執(zhí)行資源預(yù)留，更新算力資源信息數(shù)據(jù)，并根據(jù)業(yè)務(wù)需求變化進行彈性調(diào)整；網(wǎng)絡(luò)連接調(diào)度根據(jù)資源編排策略得到網(wǎng)絡(luò)連接需求，確認網(wǎng)絡(luò)路徑?；谫Y源調(diào)度能力，多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完成基于算力標識的路由轉(zhuǎn)發(fā)，建立用戶側(cè)到算力資源側(cè)的網(wǎng)絡(luò)連接，將業(yè)務(wù)流量路由到相應(yīng)的資源節(jié)點供用戶使用。

2.3 尋址路由

尋址路由技術(shù)屬于算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)功能框架中管控層的關(guān)鍵技術(shù)，是實現(xiàn)算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)靈活算力路由目標的重要技術(shù)之一。多模態(tài)尋址路由技術(shù)通過實時需求分析靈活實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、用戶需求、服務(wù)需求、安全需求的自動適配[5]。算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)根據(jù)資源調(diào)度策略，進行基于算力標識的尋址路由，最終為用戶提供高效、差異化的算力服務(wù)體驗。針對不同的多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)域（單域、多域等）及算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)實現(xiàn)方案（集中式、分布式等），應(yīng)考慮相應(yīng)的尋址路由機制。

算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)下的多樣化算力資源都被分配了唯一的算力標識。在集中式尋址模式下，中心管控平臺整合了各類算力資源的標識信息，結(jié)合業(yè)務(wù)需求（如大規(guī)模通用算力、智能算力等）進行最優(yōu)算力資源尋址。在分布式尋址模式下，接入側(cè)的多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求進行基于算力標識的尋址流程?；谒懔俗R的尋址技術(shù)可以為業(yè)務(wù)精準定位到最佳算力資源?；谒懔俗R的尋址技術(shù)研究除考慮尋址流程外，還需要考慮尋址的報文格式和結(jié)構(gòu)等?；谒懔俗R的路由機制根據(jù)不同的算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)實現(xiàn)方案，也可以有不同的實現(xiàn)方式。例如，可以基于集中的軟件定義網(wǎng)絡(luò)（software?defined?network，SDN）控制器進行路由策略下發(fā)與控制，也可以使用隨路或者分布式控制方式[11]。另外，基于算力標識的尋址路由技術(shù)還要考慮算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)架構(gòu)下各元素（含多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備）的功能要求及接口要求。

2.4 算力標識

算力標識技術(shù)屬于算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)功能框架中管控層的關(guān)鍵技術(shù)，是實現(xiàn)算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)靈活算力路由目標的重要技術(shù)之一。針對算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)下算力資源多級、異構(gòu)、多樣性等特點，建立統(tǒng)一的算力標識方法，是實現(xiàn)異構(gòu)計算資源協(xié)同管理、高效調(diào)度以及未來構(gòu)建分層、分域管理的算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)的關(guān)鍵所在[19]。在算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)運行機制中，算力標識的主要作用是目標資源標識和尋址。當(dāng)前業(yè)內(nèi)還未形成對“算力標識”清晰明確的定義及技術(shù)要求。根據(jù)計算類業(yè)務(wù)的不同需求，算力標識可以有多種形式，如業(yè)務(wù)維度的算力標識、資源維度的算力標識等。業(yè)務(wù)維度的算力標識，可以由業(yè)務(wù)資源唯一標識符（或標識號）和業(yè)務(wù)資源屬性（如像素、幀率）等組成。資源維度的算力標識可以由算力資源節(jié)點的唯一標識符和資源節(jié)點的計算能力屬性（如算力類型、算力大小等）等組成。各種形式下的算力標識符都可用于唯一索引某個算力資源，滿足當(dāng)前資源在整個異構(gòu)算力資源池中的唯一性和可溯源性。

算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)下的算力標識體系，主要考慮算力標識的數(shù)據(jù)模型和算力標識的生成機制。算力數(shù)據(jù)模型定義了算力標識在網(wǎng)絡(luò)中傳遞的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)格式等。在生成機制方面，由于目標資源往往根據(jù)算力資源使用方的算力資源需求來動態(tài)匹配，因此在算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)中，算力標識考慮動態(tài)生成。需要結(jié)合業(yè)務(wù)需求、算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)的運行機制及算力標識尋址機制設(shè)計適合的算力標識體系。

3 算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)應(yīng)用場景

3.1 云化虛擬現(xiàn)實類場景

云化虛擬現(xiàn)實（virtual reality，VR）類業(yè)務(wù)是眾多信息技術(shù)相互融合的新型業(yè)務(wù)，將云計算、云渲染的理念及技術(shù)引入VR場景中，為用戶提供虛實結(jié)合的極致真實體驗。VR類業(yè)務(wù)往往對計算和網(wǎng)絡(luò)提出較高要求。例如，一些復(fù)雜的視頻或圖像實時處理類計算需要在云側(cè)完成，再將數(shù)據(jù)流傳送到終端，同時保證高質(zhì)量畫面的傳輸交互，需要高帶寬、低時延、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)來滿足業(yè)務(wù)需求。另外，VR業(yè)務(wù)需要進行實時圖像渲染、音頻處理等任務(wù)，為了滿足交互感、沉浸感的用戶體驗需求，需要大量的計算資源作為支撐，還需要使用高效的軟/硬件資源進行加速計算與渲染。

以VR弱交互類視頻場景為例，涉及的實體和系統(tǒng)主要包括VR終端、邊緣渲染系統(tǒng)、內(nèi)容管理系統(tǒng)、算力資源等。算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)服務(wù)層負責(zé)解析VR業(yè)務(wù)需求，感知算網(wǎng)資源，并根據(jù)業(yè)務(wù)需求進行資源編排調(diào)度，為用戶選擇合適的內(nèi)容源和目標算力資源。多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點融入算力能力，根據(jù)任務(wù)流程進行基于算力標識的尋址路由和調(diào)度。服務(wù)層將內(nèi)容源推送至目標算力資源，進行進一步的渲染及編碼推送流程。算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)能夠為用戶根據(jù)VR業(yè)務(wù)需求靈活選擇最優(yōu)算力資源。

3.2 視聯(lián)網(wǎng)場景

視聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)是一種基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，它使用視頻攝像機捕捉監(jiān)控區(qū)域的實時圖像或視頻流，并將這些數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h程監(jiān)控中心或用戶的終端設(shè)備，以實現(xiàn)遠程監(jiān)控、預(yù)警、管理等功能。視聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)對算力和網(wǎng)絡(luò)的需求主要體現(xiàn)在如下幾個方面：在視頻壓縮和編解碼階段，視頻監(jiān)控需要將高清視頻流進行壓縮和編/解碼，以減少數(shù)據(jù)量，需要大量算力提供高效處理保障；在視頻傳輸和存儲階段，視頻監(jiān)控需要將實時視頻流傳送到遠程平臺或者用戶設(shè)備，同時將視頻進行存儲，這都需要低時延、高速的網(wǎng)絡(luò)來提供保障；在視頻分析和處理階段，為了更好地管理與使用視頻數(shù)據(jù)，需要強大的算力支撐對視頻的分析。

視聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)通常包括視頻監(jiān)控終端、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲與計算資源、視頻管理平臺等組成部分。算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)中，服務(wù)層可根據(jù)視聯(lián)網(wǎng)不同的業(yè)務(wù)需求（如算力資源要求、數(shù)據(jù)溫冷熱類型等）制定相應(yīng)的調(diào)度策略，匹配最優(yōu)資源。當(dāng)處理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的算力資源出現(xiàn)不足時，通過服務(wù)層的整體編排和管控層、資源層的尋址路由能力，為視頻終端設(shè)備靈活選擇所需的算力資源。算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)可以為視聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)提供差異化的最優(yōu)算力服務(wù)選擇，提升整體資源利用率，優(yōu)化業(yè)務(wù)與資源的配置模式。

4 結(jié)束語

為解決多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)支撐面向計算的業(yè)務(wù)應(yīng)用問題，本文探討了一種面向計算的網(wǎng)絡(luò)模態(tài)（即算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)）的設(shè)計與應(yīng)用構(gòu)想，為多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)研究提供了一些初步的思路。但未來還有許多概念和技術(shù)需要繼續(xù)深入探討，例如，如何構(gòu)建完善的算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)的協(xié)議體系、運行機制、標識體系等；如何考慮算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)的安全策略；算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)如何與其他網(wǎng)絡(luò)模態(tài)靈活切換等。諸多算力網(wǎng)絡(luò)模態(tài)研究問題仍需深入研究，這也是筆者接下來工作的主要方向。

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Discussion on a computation-orientednetwork modality——computing power network modality

LIN Rui1, XING Wenjuan2, LEI Bo2

1. China Telecom Group Co., Ltd., Beijing 100033, China 2. Research Institute of China Telecom Co., Ltd., Beijing 102209, China

New computing applications present new challenges to communication networks, for example, traditional network cannot meet the demands of flexible deployment, customized services, security and trustworthiness of new services. As a development paradigm that separated network technology and supported environment, polymorphic network provided new solutions to support the differentiated demands of various new applications. A type of computation-oriented network modality namely computing power network modality was discussed, for the computation-oriented business requirements based on the development trend of computing power network. Firstly, the design of computing power network modality was investigated, then the key technologies of computing power network modality were analyzed. Finally, the application scenarios of computing power network were prospected. It is hoped that the discussion can provide a reference for the future research and development on application of computation-oriented polymorphic network.

polymorphic network, computing power network modality, key technology

The National Key Research and Development Program of China (No.2022YFB2901405)

TP393

A

10.11959/j.issn.1000?0801.2023195

2023?04?18；

2023?09?30

國家重點研發(fā)計劃項目（No.2022YFB2901405）

林睿（1975? ），男，中國電信集團有限公司云網(wǎng)運營部副總經(jīng)理、高級工程師，主要研究方向為云網(wǎng)融合、國際網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、區(qū)塊鏈、Web3技術(shù)等。

邢文娟（1989? ），女，中國電信股份有限公司研究院工程師，主要研究方向為未來網(wǎng)絡(luò)、云網(wǎng)融合、算力網(wǎng)絡(luò)等。

雷波（1980? ），男，中國電信股份有限公司研究院網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所副所長、正高級工程師，主要研究方向為未來網(wǎng)絡(luò)、云網(wǎng)融合、算力網(wǎng)絡(luò)、新型IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。