“九州”算力互联网（MATRIXES）目标架构白皮书

前言 数字经济时代，算力是关键新质生产力，算力网是促进全国范围内各类算力大规模调度运营的数字基础设施。政府工作报告提出，适度超前建设数字基础设施，构建全国一体化算力网，是应对新一轮科技革命和产业变革的战略举措，是推动区域协调发展、推进数据要素流通的关键一步。构建联网调度、普惠易用、绿色安全的算力互联网，助力网络强国、数字中国建设，打造中国式现代化的数字基座。 本白皮书旨在提出中国移动对于“九州”算力互联网（MATRIXES）目标网架构规划、关键技术、业务场景和产业生态构建。希望能够为产业在规划设计算力互联网相关技术、产品和解决方案时提供参考和指引。 本白皮书不包含我国科技发展战略、方针、政策、计划等敏感信息。不包含涉密项目的背景、研制目标、路线和过程，敏感领域资源、数据，关键技术诀窍、参数和工艺信息。本白皮书的版权归中国移动所有，未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本建议之部分或全部内容。 目录 1“九州”算力互联网驱动力01 1.1政策驱动01 1.2战略驱动02 1.3业务驱动02 2“九州”算力互联网目标网规划04 2.1算力互联网目标愿景04 2.2算力互联网技术体系04 2.3算力互联网网络架构06 2.4算力互联网技术图谱07 3“九州”算力互联网关键技术08 3.1多元承载08 3.1.1G-SRv6多维可编程08 3.1.2G-SRv6多层次网络切片09 3.1.3G-SRv6高精度随流检测11 3.2稳定可靠11 3.2.1微秒级链路倒换11 3.2.2毫秒级路由切换12 3.2.3秒级拥塞解除13 3.3绿色低碳14 3.3.1节能技术14 3.3.2散热技术15 3.4安全内生15 3.4.1设备安全15 3.4.2链路安全16 3.4.3路由安全17 3.4.4业务安全18 3.5超宽连接19 3.5.1T比特级链路19 3.5.2P比特级节点20 3.6敏捷感知21 3.6.1应用响应21 3.6.2服务化BSID21 3.7AI智能22 3.7.1智能算网调度22 3.7.2智能负载分担23 3.7.3智能宽带网关24 3.8弹性服务24 3.8.1智享WAN24 3.8.2高通量弹性带宽25 4“九州”算力互联网赋能业务场景27 4.1东数西算28 4.2视联网28 4.3AI使能医疗29 4.4智慧家庭30 4.5电子政务31 4.6商超连锁32 4.7云电脑33 5“九州”算力互联网构建产业生态34 5.1构建技术创新产业生态34 5.2构建自主可控产业生态35 6未来展望与倡议36 缩略语列表37 1“九州”算力互联网驱动力 1.1政策驱动 党的十八大以来，党中央高度重视发展数字经济，将其上升为国家战略。党的二十大报告进一步指出，要加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合，打造具有国际竞争力的数字产业集群。欲筑室者，先治其基，习近平总书记多次对高质量推进数字信息基础设施建设做出部署，指出要加快新型基础设施建设，加强战略布局，加快建设高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息基础设施，打通经济社会发展的信息“大动脉”。 图1算力互联网关键政策 2021年7月，中央网信办、国家发展改革委、工业和信息化部发布《关于加快推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署和应用工作的通知》，提出了IPv6是互联网升级演进的必然趋势、网络技术创新的重要方向、网络强国建设的基础支撑。明确了“十四五”时期深入推进IPv6规模部署和应用的主要目标、重点任务和时间表，要求到2025年末，全面建成领先的IPv6技术、产业、设施、应用和安全体系。2023年4月，工业和信息化部等八部门联合发布《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年底，初步形成以IPv6演进技术为核心的产业生态体系，主要目标有：一是技术创新取得显著突破，二是产业支撑能力大幅提升，三是基础设施能力持续增强，四是重点行业应用成效凸显，五是安全保障能力显著提升。 2022年12月，中共中央、国务院印发《关于构建数据基础制度更好发挥数据要素作用的意见》，指出数据作为新型生产要素，是数字化、网络化、智能化的基础。2023年12月，国家数据局等17个部门联合印发《“数据要素×”三年行动计划（2024—2026年）》，通过推动数据在多场景应用，提高资源配置效率。从网络连接到协同，基于数据生成和传递的互联互通，转变为基于数据有效应用的全局优化，进一步提升全要素生产率。 2023年10月，工信部等六部门联合印发《算力基础设施高质量发展行动计划》，提出到2025年，运载力方面，国家枢纽节点数据中心集群间基本实现不高于理论时延1.5倍的直连网络传输，骨干网、城域网全面支持IPv6，SRv6等创新技术使用占比达到40%。2023年12月，国家发展改革委、国家数据局、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发《深入实施“东数西算”工程加快构建全国一体化算力网的实施意见》，提出构建全国一体化算力网，推动算网融合，依托数据中心全国资源布局以及接入、传输等网络能力，统筹建设算力调度平台，分阶段实现枢纽节点内、节点之间及节点与非节点间的算网能力调度，推动全国算力资源一盘棋，助力实现“东数东算”、“西数西算”与“东数西算”场景落地。 1.2战略驱动 中国移动董事长杨杰在2024年新春致辞中表示，中国移动将以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，勇担科技强国、网络强国、数字中国主力军，深化落实“一二二五”战略实施思路，即锚定“世界一流信息服务科技创新公司”一个定位；加快推进“两个转变”，即从数量规模领先向质量效益效率领先转变、从注重短中期业绩完成向注重中长期价值增长转变；一体发力“两个新型”，即系统打造以5G、算力网络、能力中台为重点的新型信息基础设施、创新构建“连接+算力+能力”新型信息服务体系；主动激发“五个红利”，即创新红利、人心红利、改革红利、人才红利、生态红利；着力推动高质量可持续发展，努力实现收入、利润持续良好增长。针对一体发力“两个新型”，中国移动通过引领算力网络发展、从“+AI”向“AI+”转变，实现打造新型信息基础设施、构建新型信息服务体系战略落地。 引领算力网络发展：中国移动2021年11月提出构建“连接+算力+能力”新型信息服务体系和“5G+算力网络+能力中台”的新型信息基础设施，并发布《中国移动算力网络白皮书》，首次提出了“算力网络”战略。经过两年多的技术研究、验证与实践，移动算力网络正式从“泛在协同”进入“融合统一”阶段。根据国家“东数西算”战略和多中心多集群组网的要求，中国移动积极引入SDN和SRv6/G-SRv6、IP网络切片、随流检测等IPv6+创新技术实现网络灵活配置和业务智能调度。 从“+AI”向“AI+”转变：在2023年11月13日举办的中国移动全球合作伙伴大会上，中国移动董事长杨杰指出，当前数据成为新生产要素，算力成为新基础能源，人工智能成为新生产工具，各行业加速从“+AI”向“AI+”转变。在全球化和数字化浪潮下，人工智能已成为引领新一轮科技革命和产业变革的战略性技术。中国移动拥抱“AI+”时代，加快从“+AI”向“AI+”转变，充分发挥“AI+”供给者、汇聚者和运营者作用，通过AI数字服务、人工智能应用解决方案来推动数字经济和实体经济融合发展，赋能新质生产力成为中国移动的新任务、新方向。 1.3业务驱动 国家产业数字化快速发展，其应用深入到各个行业和领域，逐步改变着我们的生活和工作方式。算力时代，通信及网络重要性在不断提升，日新月异的数字化、智能化应用也对IP网络持续演进提出了新的要求： 云终端、沉浸式体验，需要大带宽低时延的网络：云终端将云网能力与智能终端深度融合，典型应用包括云手机、云电脑等。高品质云终端业务需要保障清晰的画质与音效、流畅的互动操作，以云手机为例，操作流程端到端时延需满足小于160毫秒才能实现与传统手机无差别体验，其中传输网络部分时延要求50毫秒左右。XR沉浸式体验依赖大容量、稳定、低时延的通信网络。根据中国信息通信研究院在《虚拟（增强）现实白皮书》中研究显示，20毫秒是云端渲染下保障用户不头晕的基础要求。支持XR业务未来的发展，需要具备千兆级网络带宽和5毫秒级网络时延的能力，这对现有IP网络提出了新的挑战。 算力服务大数据搬运，需要弹性高吞吐网络：数据是算力服务的核心要素之一，大数据传输的时效性、便捷性、经济性在很大程度上直接决定了算力效率。用户上传海量训练数据（TB~PB量级）至算力中心参与模型训练，流量特点为随AI训练的任务式突发海量数据上传，需要传输网络提供弹性带宽、高吞吐能力。目前，远程大规模的数据搬运主要采用离线“硬盘+快递”，存在时效性差、效率低等缺点。大量企业客户亟需运营商提供高效价优的“线上数据搬运”业务，通过按需弹性多链路负载分担和流量智能调度能力，实现网络转发吞吐量的全面提升，具备任务式海量数据传输能力，提升智算数据的传输效率。 AI智算分布式训练，需要智能调度的网络：为了提高智算资源的使用效率，业界正在探索将分布在多个智算中心的训练算力协同起来，进行跨DC的大模型分布式训练，典型应用场景包括：（1）削峰填谷,实现算力网络资源最佳配置，减排降耗；（2）大模型联合训练，多区域协同创新；（3）充分聚合社会的各类型算力资源，使算力真正像水电一样“一点接入、即取即用”。分布式训练过程中网络需要承载不同训练节点间的参数面数据，参数面数据传输质量要求严格，训练性能受时延、丢包影响较大，对网络时延、丢包、带宽要求敏感。不同的协同模式均要求网络提供智能化调度以实现广域高通量转发，同时在时效性、突发带宽等方面也存在差异化要求。 视联网、数联网业务，需要高安全可靠的网络：视联网业务包括了交互类视频通讯应用以及远程监控类视频应用。以云视讯为例，其架构通常包括省级云视频平台+地市级CloudMCU+多种类型的终端接入，要求保障终端到云端传输的视频流或者视频文件端到端安全传输，防止企业敏感隐私数据泄露。数据已成为国家的战略性资源，数据推动不同产业的融合与创新。我国高度重视数据相关工作，大力发展以数据为关键要素的数字经济。信通院数据显示，2021年我国数据要素市场规模达704亿元，“十三五”复合增速超过30%，“十四五”期间将突破1749亿元。数联网（DataSwitchingServiceNetwork,DSSN）是连接多个数据提供方、数据需求方、数据交易提供方等主体的数据要素流通服务网络。数联网需要在保证数据安全合规使用的前提下，为数据商品流通提供“数据物流”服务，同时满足一站式申请、开通数据流通专属算力网络功能，通过算网感知和编排调度能力，动态调配和规划数算网资源，并对网络带宽、时延、QoS、隔离性等重要属性提供保障，确保数据流通的可靠性。 2“九州”算力互联网目标网规划 九州出自《尚书·禹贡》：原文记载大禹治水，把天下分为九州。至此，九州成中国代名，一举奠立开创中国分区划土而治新纪元。以“九州”之名冠予算力互联网寓意着构建一个技术高度领先、覆盖遍布全国、划时代的多元算力互联网。 “九州”算力互联网是中国移动落实“连接+算力+能力”战略，实现一体化算力智联网的重要基础。构建一个网络无所不达、算力无所不在、智能无所不及的算力服务体系，让算力随时随地、方便快捷地服务于个人、企业和社会各领域，有力支撑网络强国建设。 以SRv6/G-SRv6技术为基础构建多要素融合的“IPv6+”算网底座，体现在系统性构建“MATRIXES”联接矩阵技术体系，打造数、智、算深度融合的“九州”算力互联网。 2.2算力互联网技术体系 “MATRIXES”联接矩阵以泛在协同与融合统一为核心价值，紧紧围绕八大显著特征，实现算力服务的“一点接入、即取即用”，从而助力全国一体化算力网络的构建、推动行业数智化的深入发展，并提升家庭和个人数字消费的升级体验。中国移动已经构建了基于原创G-SRv6的全