中国运力白皮书（2023年）

中国算力大会 中国运力白皮书 （2023年） 2023中国算力大会 2023年8月 网网网 中国运力白皮书（2023年） dceco@caict.ac.cn 前言 自动化、智能化网络技术和运营管理平台为支撑，实现数据要素在算 力设施间、算力设施内部以及用户与算力设施间高效流动的网络运载力。网络运已经成为数据中心综合性算力服务能力的基本组成，运方水平的提开有助于强化算服务及产业赋能水平，优化算力供需关系，推动数学经济高质量发展。随着我国数学化转型纵深发展，算力应用场景更加丰富多样，用户对网络运力实时敏捷、安全可靠以及智能化等特性要求也在不断提升。我国政府高度重视网络运力发展，发 略实施，引领网络新技术发展，取得了积极成效。 本白皮书对国内外网络运力政策、产业发展情况进行梳理，明确了网络运力发展总体情况。随后，以算力需求演进引领网络运力能力升级为线索，对云计算、云边端协同、大规模AI计算、“东数西算” 等典型业务场景下网络运力需求进行了分析，明确了网络运力发展高 速泛在、弹性敏捷、安全可靠、确定无损、高利用率、智能融合等基本方向。在此基础上，围绕网络运力基本演进方向，对用户人算、算 国网络运力发展进行了展望，并从政策、技术、标维、产业等方面对 网络运力高质量发展提出了相应的建议， 白皮书仍有诸多不足，愿请各界批评指正。如有意见建议请联系： dceco@caict.ac.cn. 中国运力白皮书(2023年) 目录 前言 dceco@caict.ac.cn 1．网络运力政策与产业发展分析 1.1.政策分析， 1.2.产业分析， 2.算力需求演进推动网络运力升级.11 2.1.云计算大规模应用，需要弹性敏捷、安全可靠的网络.11 2.2.云边端高效协同，需要高速泛在、高确定性的网络，.12 2.3.“东数西算”推进，需要安全可靠、智能融合的网络.12 2.4.大规模AI计算兴起，需要高速无损、高利用率的网络.14 3.网络运力热点技术.17 3.1.用户入算17 3.2.算力设施间网络25 3.3.算力设施内网络.31 3.4.通用技术.37 4.我国运力发展展望与建议 .41 4.1.网络运力发展展望41 4.2.网络运力发展建议42 I 中国运力白皮书（2023年） 图目录 dceco@caictac.cn 图1AI计算并行原理 .14 图2网络运力构成 .17 图3全光运力网络架构 ...19 图4OSU弹性带宽调整 .22 图5全光运力时延地图 .24 图6IP网络切片， .25 图7C120@50GHz+L120@50GHZ光传输频谱资源 .27 图8光电ASON协同保护 ...30 图9SRV6EVPN三级保护示意图 .31 图10数据中心网络代际演进 .33 图11AI暂算中心网络级负载均衡..图12胖树组网架构示意图 .35 图13多轨组网架构示意图 .35 中国算力大会 表目录 表1不同并行方式下的选代通信量（以GPT-3为例）.15 II 中国运力白皮书(2023年) 1.网络运力政策与产业发展分析 dceco@caict.ac.cn 1.1．政策分析 当前，全球数字经济高速发展，数字化转型不断加快，各类新型数字应用场景不断涌现，对算网基础设施性能提出了新的要求。网络运力是网络设施、设备提供的，以实现数据在不同用户、算力设施间以及算力设施内高效流动的网络运载力，是构建综合性算力服务的重要一环，地位不断凸显。全球主要国家在数字经济领域战略布局基础 通过政策、倡议、行动计划、发展蓝图等多种形式强化网络运力新技术引领，推动网络运力发展。1.1.1．全球主要国家加快网络运力政策制定与战略实施 欧盟2021年3月发布《2030数字罗盘：欧洲数字十年之路》， 提出到2030年，欧洲所有家庭应实现千兆网络连接，所有人口密集 地区实现5G网络覆盖，并在此基础上发展6G。同时，大力推动碳 中和互联网节点建设，确保可以为地区内所有企业提供无延迟的数据 访问服务。法国发布《法国企业IPv6部署指导》，指导IPv6技术应 用从运营商扩大到行业领域。意大利联合客户、大学、研究机构建立 IPv6专家委，发布IPv6立场报告。 美国2020年11月发布《CompletingtheTransitiontoIPv6》，旨 在强化联邦机构对IPV6的采购和使用，推动IPv6技术应用发展。2023年6月，美国进一步与分兰达成合作，共同签署了关于6G的合作声明，双方合作的内容包6G通信、大规模无线试验台等。 1 中国运力白皮书（2023年） dceco@caict.ac.cn 英国2022年1月连续发布《2022年国家网络战略》《政府网络安全战略2022-2030》，其中国家网络战略旨在通过强化网络生态 网络技术、网络安全等能力建设，推动英国成为领先的网络强国。为 了实现网络大国发展目标，2023年4月，英国政府宣布投资将近1.5 亿英镑用于推动5G应用以及6G的早期研究，同时为英国偏选远地区 提供高速宽带服务，改善数字公共服务。 日本2022年6月发布《数字田园都市国家构想》，计划在2027 年底将高速互联网通信光纤线路覆盖99.9%家庭，到2030年底把5G 移动通信系统的人口覆盖率提升至99%。 韩国科学技术信息通信部2023年2月表示计划在2028年推出6G网络服务，并在未来的6G网络专利竞争中，韩国的目标是将6G专利在全球占比提高到30%或以上。 新加坡2023年6月发布“数字连接蓝图”，蓝图主要对硬基础设 施、物理数字基础设施和软基础设施的未来发展进行了规划部署。其 优先部署项是在未来五年内建立无缝的端到端10Gbps，并确保数字 1.1.2.我国网络运力政策不断完善 近十年来，我国政府不断强化网络运力政策保障，将网络发展上 升到国家战略高度。2014年2月，习近平总书记在中央网络安全和 信息化领导小组第一次会议上首次提出“努力把我国建设成为网络强 国的目标愿景。2015年，党的十八届五中全会明确提出了实施网络 强国战略。党的十九大及二十大报告中均提到了加快网络强国建设 中国运力白皮书（2023年） dceco@caict.ac.cn 并将网络强国与制造强国、质量强国、航天强国、交通强国及数字中 国并列，作为找国的一项重要国家战略。2023年7月，习近平总书记 成效为全面建设社会主义现代化国家、全面推进中华民族伟大复兴作出新贡献”。以习近平总书记重要讲话精神为引导，我国先后发布了 《国家信息化发展战略纲要》《“十四五”国家信息化规划》《数字中国建设整体布局规划》等国家层面战略规划和指导文件，为网络强国建设提供了重要指引。 为了更好地支撑网络强国战略实施，中央网信苏、国家发展故革委、工业和信息化部等国家部委积极响应党中央的工作指示，配套出台了一系列政策措施，推动5G、干兆光网，Pv6/IPv6+、OTN、算 网融合，算力网络等网设施，技术的发展应用。2021年7月，工业 和信息化部发布《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》， 提出持续优化国家互联网骨十直联点布局，提高网间互联质量，优化 区域新型数据中心互联能力，推动边缘数据中心互联组网。2022年1 月，工业和信息化部、国家发展改革委印发《关于促进云网融合加快中小城市信息基础设施建设的通知》，指出要持续完善城区光缆网络，加快建设新型IP城域网、光传送网络（OTN）、5G承载网 云专网等。2022年2月，“东数西算”工程正式启动实施，提出构建全 国一体化算力网络，打通网络通道，促进数据要素在全国范围流通， 优化算力供需结构。2023年4月，工业和信息化部等八部门发布《关 于推进IPV6技术演进和应用创新发展的实施意见》，提出到2025年 3 中国运力白皮书（2023年) dceco@caict.ac.cn 底，IPv6技术演进和应用创新取得显著成效等目标，并通过构建IPv6 各地方政府积极响应党中央，国务院以及国家部委的政策导向与要求，全面提升地区信息化，数字化建设水平，制定了相应的网络发愚政策。东部地区在推动十兆光网、5G、1Pv6/IPv6+发展的同时，强 化创新性场景建设，推动新型网露技术超前布局。北京市于2021年7月发布《北京关于加快建设全球数字经济标杆城市的实施方案》，提出加快推进“双干兆”计划，实现干兆入卢和5G全覆盖。规划建设 支撑数学原生的专用网络和边缘算力体系，建成新一代数学集群专网高可靠低时延车联网、工业互联网、卫星互联网等。同时，超前布局6G网络。上海市于2022年11月发布《上海市千兆光网建设应用“光 耀申城”行动计划》，锚定千兆光网提出“四领先”战略目标，从千兆光网基础设施、十兆光网用户体验、十兆光网产业延伸以及十兆光网质量评价体系等不同维度制定了相应的战略自标。2023年2月，上海 市进一步发布《上海市信息通信行业加强集成创新持续优化营商环境二十条》，提出深化双千兆城市建设，持续改善临港和虹桥国际互联网数据专用通道的平均访问时延和去包率性能，总体网络性能达到全球先进水平。山东省于2022年7月发布《山东一体化算网络建设 行动方案（2022-2025年）》，提出到2025年，初步建成基于全光交 换（OXC)的算力高速互联和基于OTN的企业高效入算的运力网络，省级、市级中心算力节点均支持IPV6+灵活调度。2023年5月，山 东省进一步发布《山东省推进IPV6技术演进和应用创新发展三年行 中国运力白皮书(2023年) dceco@caict.ac.cn 动计划（2023-2025年）》，这是我国首个省级IPv6+政策，对于推动 省内IPv6+项目应用部署具有重要指导作用。 西部地区持续强化双千兆区域覆盖能力，并推动IPv6+发展。四川省于2022年1月发布《关于加快发展新经济培育壮大新动能的 买施意见》，提出开展第五代移动通信技术和光纤超宽带“双十兆"网 络规模化部署。贵州省于2022年10月发布《贵州省新型基础设施建 设三年行动方案（2022-2024年）》，提出推动算力枢纽节点进人基 础运营商网络架构核心层。推进5G网络建设。支持有条件的市（州 适时开展10G无源光网络等更高速率接入技术试点。宁复回族自治 区在《宁夏回族自治区数字政府建设行动计划(2021年-2023年)》中 提出构建全栈支持IPv6、云网融合、运行高效、弹性调度的新型电子政务网络体系。广西狂族自治区2022年9月发布的《中国一东盟信息港算力网络建设行动计划（2022-2025年）》、青海省2023年1月 发布的《青海绿色零碳算力网络建设行动计划（2023-2025年）》 湖北省3月发布的《湖北信息通信业全力打造全国数字经济发展高地 “登峰行动”（2023-2025年】》以及云南省6月发布的《关于推动建 设面向南亚东南亚算力网络的指导意见》，均提出到2025年，初步建成基于全光交换（OXC）的算力高速互联和基于OTN的企业高效入算的运力网络，省级、市级中心算力节点均支持IPV6+灵活调度。 1.2.产业分析 1.2.1．国外厂商加速推动网络运力创新升级 国外电信运营商与通信设备厂商在网络设备、传输技术方面开展 5 中国运力白皮书（2023年） dceco@caict.ac.cn 了多项创新，全面提高网络的灵活性、安全性、覆盖范围以及泛在接 入能力。骨干网方面，美国目前拥有包括AT&T、Verizon、T-Mobile、 Sprint、UUNet、Qwest等在内的一级ISP公司，负责美国国内骨十网 的建设，同时，美国较为注重军事领域骨干网的建设，在军事领域开轰数学骨十网建设，可以使设备的连接和改进在方式上更加标准化， 欧洲国家运营商，如西班牙Orange、挪威Broadnet、俄罗斯Megafon 等主要与华为合作开展本国骨干网建设。城域网方面，2022年4月， 英国电信（BT）联合日本东芝宣布，正式启动英国首个商用量子安全城域网实验测试，基于量子安全城域网的基础设施，用户可通过标准光纤链路使用量子密钥分发（QKD）服务