算力网络协同管理的场景及需求研究报告

北京稻壳科技有限公司 BeijingRiceHullTechnologyCo.,Ltd.地址：北京市朝阳区九住路188号 IMT-2030(6G)推进组 IMT-2030(6G)PromotionGroup 2023年12月 版权声明CopyrightNotification 未经书面许可禁止打印、复制及通过任何媒体传播 ©2023IMT-2030（6G）推进组版权所有 IMT-2030(6G)推进组 IMT-2030(6G)PromotionGroup 引言 在IMT-2030（6G）推进组的统一安排下，算力工作子组就6G算网相关的场景、需求与应用前景开展了深入调研分析，为下一步开展相关研究提供指导和思路。本报告聚焦于开展算力网络协同管理的场景及需求相关的研究，为推进算力网络协同管理的关键技术及后续标准研究提供参考。 IMT-2030(6G)推进组 IMT-2030(6G)PromotionGroup 目录 图目录4 表目录5 第一章算网协同管理背景及驱动力6 1.1算网协同管理的背景6 1.2算网协同管理的概念7 1.3算网协同管理研究进展8 1.3.1标准8 1.3.2运营商9 1.3.3设备商11 1.3.4学术及产业11 第二章算网协同管理场景13 2.1场景1：无线网络算网协同13 2.1.1概述13 2.1.2场景描述13 2.1.3需求描述17 2.2场景2：XR18 2.2.1概述18 2.2.2场景描述18 2.2.3需求描述22 2.3场景3：V2X23 2.3.1概述23 2.3.2场景描述24 2.3.3需求描述26 2.4场景4：算网协同管理安全27 2.4.1概述27 2.4.2场景描述27 2.4.3需求描述27 2.5场景5：AI29 2.5.1概述29 2.5.2场景描述29 2.5.3需求描述31 2.6场景6：工业应用31 2.6.1概述31 2.6.2场景描述32 2.6.3需求描述32 2.7场景7：东数西算33 2.7.1概述33 2.7.2场景描述33 2 IMT-2030(6G)推进组 IMT-2030(6G)PromotionGroup 2.7.3需求描述34 2.8场景8：算力内生35 2.8.1概述35 2.8.2场景描述35 2.8.3需求描述36 第三章算网协同管理需求37 3.1通用需求37 3.2架构需求37 3.3关键技术需求38 第四章算网协同管理挑战及展望40 4.1算网协同管理的挑战40 4.1.1云网统一编排40 4.1.2调度管理40 4.1.3业务与资源协同41 4.1.4算网智能化42 4.1.5现有标准适用性42 4.2下一步研究方向的展望43 缩略语简表43 参考文献45 贡献单位46 3 IMT-2030(6G)推进组 IMT-2030(6G)PromotionGroup 图目录 图1-1移动算力网络运维架构示意图7 图2-1基于算力网络的AR/AI云端识别业务场景示意图20 图2-2基于算力网络的CloudVR场景示意图21 图2-3V2X智慧车联网场景25 图2-4AI推理示意图30 图4-1统一编排40 图4-2算网调度管理41 图4-3业务资源协同42 4 IMT-2030(6G)推进组 IMT-2030(6G)PromotionGroup 表目录 表1-1算力协同管理相关的标准研究进展8 表2-1智能车联网场景特点26 5 IMT-2030(6G)推进组 IMT-2030(6G)PromotionGroup 第一章算网协同管理背景及驱动力 1.1算网协同管理的背景 目前算网协同管理相关的研究还处于初期阶段。 IMT2030发布的《6G架构愿景和关键技术展望白皮书》中，提到算力网络关键技术包括算力编排与管理功能：完成对算力资源和网络的管理，包括对算力资源的感知、度量和OAM管理等；实现对终端用户的算网运营，以及对网络资源的管理功能；通过合理的算网联编排服务，降低计算网络联动的总体能耗，实现绿色低碳的算网最优组合。 CCSATC3WG1最近发布的《算力网络总体技术要求》中，首次提出了算力网络的标准定义和发展目标，并制定了算力网络的总体技术架构和关键技术要求。在网络架构中，提出了算网编排管理层：实现对算力服务的运营与编排管理、对算力路由的管理、对算力资源的管理以及对于网络资源的管理，其中算力资源管理包括基于统一的算力度量衡体系，完成对算力资源的统一抽象描述，进而实现对算力资源的度量与建模、注册和OAM管理等功能；以支持网络对算力资源的可感知、可度量、可管理和可控制。 国内三大运营商分别发布的和算力网络相关的白皮书中，均提到了要研究和建设算网大脑，用于对网络资源和计算资源的统一编排和调度。 未来很多6G应用会是计算密集型的，如AI、XR、多模态通信、数字孪生等，同时这些应用往往还有极致性能的要求。移动算力网络需要为能力受限（电量、算力等）的移动终端按需提供实时的计算服务，并在无线动态环境下高效的保障计算任务QoS （计算精度/时延/能效、计算交互时延/抖动等）。同时，移动算力网络将是6G各类内生智能、感知等计算型服务的基础平台能力。 移动算力网络是在6G网络架构的控制层面，引入通信与计算深度协同的功能、接口和协议，直接通过未来3GPP标准化的信令来实现通算融合甚至一体化。移动算力网络融合的算力资源可以来自网络设备内生的计算，也可以来自中心云、边缘云、终端等，也就是说只要符合未来标准化的通算融合机制的合规算力资源，都将是移动算力网络的目标资源。移动算力网络将构建出一种开放的机制和生态，来高效的整合 6 IMT-2030(6G)推进组 IMT-2030(6G)PromotionGroup 网络内外的各类算力资源，并基于网络架构内生的通算融合机制，为6G业务创新提供新型的基础设施. 本报告聚焦于算力网络的算网协同编排管理场景、需求及关键技术，研究算网协同管理系统如何对算力网络涉及的移动网络，包括无线接入网、承载网络、核心网、终端及应用进行合理的算网协同管理。 1.2算网协同管理的概念 算网运维运营体系总体可包括：算网统一运营、算网编排、调度、AI自智、算网感知平台、算网管控、算网开放、算力使能、网络使能及云网基础设施等核心组成。 算网协同管理俗称算网大脑，是算网运维运营的核心，满足算力资源和网络资源统一编排、调度、运维的核心系统。总体上分为算网感知单元、算网编排单元、算网调度管理单元及算网智能化运维单元，北向提供统一的原子能力，支撑一体化运营的统一入口。 图1-1移动算力网络运维架构示意图 见图1-1所示的移动算力网络运维架构示意图，其中算网感知平台可实现算与网融合感知，应用对算力需求的感知。计算、网络和服务能够相互感知、高度协同；算网一体化编排模块可对来自服务提供商及运营商相关业务需求拆解、资源层能力编辑、组合设计；算力统一调度模块负责匹配最佳算、网资源以满足业务需求对部署、运行 7 IMT-2030(6G)推进组 IMT-2030(6G)PromotionGroup 的保障；算网自智模块通过AI赋能提供一体化编排、调度等能力的智能化操作，通过数字孪生提供高度自治化的算网管理功能。 1.3算网协同管理研究进展 1.3.1标准 算网协同管理涉及的国内国际组织中的相关标准，如CCSA、ITU-T等SDO，见表1-1所示。 表1-1算力协同管理相关的标准研究进展 标准组 织 标准名称 标准类型 牵头单位 讨论组 目前进展 CCSA 智能计算中心异构算力调度平台技术要求和测试方法 行标 中国电信 TC1/WG4数据中心 立项建议书 智能计算中心异构人工智能算力硬件协同技术要求 行标 中国信息通信研究院 TC1/WG4数据中心 立项建议书 面向视频业务的算力技术要求应用场景 行标 中国移动 TC1/WG3信源编码 征求意见稿 智能计算中心异构算力管理和使用技术要求 行标 中国信息通信研究院 TC1/WG4数据中心 征求意见稿 算力网络需求与架构 行标 中国电信 TC3/WG1网络总体及人工智能应用 送审稿 算力网络算网编排管理技术要求 行标 中国移动 TC3/WG1网络总体及人工智能应用 征求意见稿 无线算力网络场景、需求和关键技术研究 研究报告 中国移动 TC5/WG6前沿无线技术 征求意见稿 移动算力网络总体技术研究 研究报告 中国移动 TC5/WG12移动通信核心网及人工智能应用 征求意见稿 算力网络安全需求及关键技术研究 研究报告 中国移动 TC5/WG5无线安全与加密 征求意见稿 算力网络运营管理业务协同编排技术要求 行标 中国移动 TC7/WG1无线通信管理 征求意见稿 8 IMT-2030(6G)推进组 IMT-2030(6G)PromotionGroup 算力网络运营管理技术要求 行标 中国移动 TC7/WG1无线通信管理 送审稿 泛在算力调度管理技术要求 行标 中国移动 TC7/WG1无线通信管理 征求意见稿 算力网络安全编排管理技术研究 研究报告 中国移动 TC8/WG4新兴技术和业务安全 立项建议书 ITU ComputingPowerNetwork–frameworkandarchitecture 国际标准 ChinaTelecom SG13 已发布Y.2501 RequirementsforComputingPowerNetworkManagement 国际标准 BUPT SG2 Understudy Signallingarchitectureofserviceorchestrationforcomputingpowernetwork 国际标准 ChinaUnicom SG11 Understudy Signallingrequirementsforservicedeploymentincomputingpowernetwork 国际标准 ChinaUnicom SG11 Understudy Signallingrequirementsforcross-domainserviceorchestrationofthecomputingpowernetwork 国际标准 ChinaUnicom SG11 Understudy RequirementsandframeworkofNGNeorchestrationenhancementsforsupportingcomputingpowernetwork 国际标准 ChinaTelecom SG13 Understudy IETF Computing-AwareTrafficSteering(CATS)ProblemStatement,UseCases,andRequirements 国际标准 ChinaMobile CATS Understudy ComputingInformationDescriptioninComputing-AwareTrafficSteering 国际标准 ChinaMobile CATS Understudy ApplicationAwareComputingNetwork 国际标准 Huawei CATS Understudy 1.3.2运营商 现阶段国内三大运营商对算力协同管理及算网大脑的研究及应用已有一系列的技术成果。 9 IMT-2030(6G)推进组 IMT-2030(6G)PromotionGroup 中国移动 中国移动正围绕算网基础设施构建、业务融合创新、原创技术引领三条主线全面开展工作，形成七方面重大成果。 一是深化“4+N+31+X”数据中心布局，形成“热点集约、跨区辐射、边缘覆盖”梯次布局的算力体系，构建1-5-20三级低时延服务圈；二是以新型智算为重点打造算力高峰，正在构建E级超大规模单体智算中心，支撑AI大模型训练和孵化；三是打造算网大脑1.0，实现了ABCDNETS多要素一体化编排调度；四是创新算网产品体