中国联通算力网络智能运营白皮书

中国联通 算力网络智能运营白皮书 中国联合网络通信有限公司研究院 2024年8月 版权声明 本报告版权属于中国联合网络通信有限公司研究院，并受法律保护。转载、摘编或利用其他方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国联通研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。 目录 一、算力网络及运营现状4 （一）算力网络背景4 （二）算力网络现状5 1.算力网络概念5 2.算力网络发展6 3.算力网络架构8 （三）算力网络运营现状与挑战10 二、算力网络智能运营12 （一）愿景目标13 （二）体系架构14 （三）关键能力16 三、关键能力一：算力网络全息洞察18 （一）资源洞察18 1.算力网络服务信息18 2.算力资源数据19 3.网络资源数据21 （二）性能洞察22 （三）智能分析23 四、关键能力二：算力网络用户运营25 （一）用户画像25 1.用户类型25 2.业务类型25 3.用户偏好26 （二）用户服务保障28 1.用户需求分析28 2.用户业务特征分析28 3.服务质量保障29 （三）用户体验感知30 1.感知评价30 2.感知优化31 五、关键能力三：算力网络场景化服务32 （一）场景化服务能力32 （二）场景化应用33 1.应用一：算力网络用户智能推荐33 2.应用二：异构算力智能并网36 六、结束语39 缩略语40 参考文献41 前言 随着全球数据爆炸性增长和信息通信技术的不断进步，数字经济已成为推动全球经济发展的核心动力。算力网络作为一种新型的信息基础设施，成为推动各行各业数字化转型的关键力量。 算力网络智能运营旨在提高算力网络服务质量和运营效率。通过人工智能和大数据技术，建立网络、算力、数据、应用的智能联动服务体系，实现敏捷的业务调度和动态的供需匹配，满足不同用户群体多元化和个性化需求。本白皮书分享了中国联通在算力网络智能运营方面最新研究成果。系统梳理了算力网络的发展现状、面临的挑战以及演进趋势，详尽阐述了算力网络智能运营的体系架构、关键能力和场景应用。诚邀业界同仁、专家学者以及广大读者共同参与讨论，携手推动算力网络智能运营的发展。 本白皮书编写组成员： 中国联合网络通信有限公司研究院：李红五、叶晓煜、唐雄燕、程新洲、晁昆、曹晓冬、邢震、董润莎、徐乐西、贺鸣、关键、贾玉玮、曹丽娟、王云云、赫欣 浪潮通信信息系统有限公司：马浩、梁冰、崔超北京神州泰岳软件股份有限公司：陈阵、张锦 中国联合网络通信有限公司云南省分公司：李海彬、林雨浓、周游、万凤仙 一、算力网络及运营现状 （一）算力网络背景 随着数字经济的发展，人类步入智能社会，全球数据总量持续增长，机器代替人处理数据已成为必然趋势。在数字世界中，数据的处理需要大量算力，算力是智能的基础，网络作为连接用户、数据、算力的主动脉，与算力的融合共生不断深入。 2021年11月，工信部发布的《“十四五”信息通信行业发展规划》（以下简称《规划》）中指出，算力能力的提升是“十四五”时期的重点任务之一，到2025年要实现数据与算力设施服务能力显著增强。《规划》明确了加快构建算力、算法、数据、应用资源协同的全国一体化大数据中心体系。《规划》的颁布旨在引导行业采用各种先进技术，实现算力产业的高质量发展。 2022年2月，我国正式启动“东数西算”工程，即通过构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系，将东部算力需求有序引导到西部，优化数据中心建设布局，促进东西部协同联动。“东数西算”推进过程中，需要构建一张算力网络来更好地支撑打底。拥有丰富网络资源的运营商，担负起重要的角色。 2023年2月，国务院《数字中国建设整体布局规划》指出，系统优化算力基础设施布局，促进东西部算力高效互补和协同联动，引导通用数据中心、超算中心、智能计算中心、边缘数据中心等合理梯次布局。4月，国家科技部发起成立国家超算互联网联合体，将通过超 算互联网建设，打造国家算力底座，促进超算算力的一体化运营。10月，工信部等六部门联合发布《算力基础设施高质量发展行动计划》，进一步明确算力、运力、存力基础设施标准，聚焦六大领域重点打造算力应用标杆，着力推动算力基础设施高质量发展。 2024年6月，中国联通董事长陈忠岳在第12期《求是》杂志上发表了署名文章《奋楫数字航道建设网络强国》，文章围绕深入贯彻习近平总书记关于网络强国的重要思想，聚焦建设网络强国、数字中国主责。文章同时指出，中国联通坚持适度超前、科学布局、协调发展，加快建设网络基础设施，积极布局算力基础设施。 中国联通作为算力网络概念的最早倡导者和应用先行者，在算网设施建设、算网关键技术研发、算网场景应用实践等方面持续发力，算力网络逐渐从概念原型转入产业实践。作为新型生产力，算力正持续为各行各业的数字化转型注入新动能。 （二）算力网络现状 1.算力网络概念 中国联通在《算力网络架构与技术体系白皮书》中指出，算力网络是在计算能力不断泛在化发展的基础上，通过网络手段将计算、存储等基础资源在云-边-端之间进行有效调配的方式，从而提升业务服务质量和用户体验。 亚马逊云科技将算力网络描述为：算力网络是依托云网融合、软件定义网络（Software-DefinedNetworking，SDN）等网络技术将边 缘计算、云计算节点以及网络资源整合在一起构成的一种新型信息基础设施。算力网络不仅能降低边缘计算节点的管理难度，还能通过分布式调度方式实现计算、存储和网络资源的协同，让用户获得包含计算、存储和网络连接的整体算力服务。 网络5.0产业和技术创新联盟将算力网络描述为：以网络为中心，融合算力、存储等信息的网络模型，即为算力网络。算力网络是以网络为中心的多种融合资源供给网络计算模型，将“新计算”（云计算、边缘计算、泛在计算）的算力通过“新联接”（无处不在的网络）整合起来，实现算力的灵活按需使用。 整体来看，算力网络是一种新兴的网络架构，是高效、弹性、可扩展的新型信息基础设施，可根据用户业务需求，在云、网、边之间按需分配和灵活调度计算资源、存储资源以及网络资源。它以计算为核心，通过网络实现连接，基于算网资源感知实现编排和调度，为用户提供高质量、低成本、低时延的算力服务。同时，算力网络也是智能时代的标志性基础设施。 2.算力网络发展 数字经济的深入发展和行业的产业化智能升级，对网络和算力提出了更高的要求。基础设施不仅需要提供泛在连接，还需提供算力的支持。海量数据的传输、分析和存储对传统网络和云计算带来了巨大挑战，推动计算从云端下沉到接近数据源的边缘侧，在网络中形成分散的算力资源。边缘计算在靠近数据源和用户的地方为边缘应用提供 云服务和IT环境服务，推动计算从中心走向边缘。借助边缘计算，运营商打造出一张面向全连接的算力平面，形成算力网络覆盖，实现用户端侧业务的灵活接入。 相比云计算，算力网络更强调网络的作用，资源供给模式由云计算分散独立的资源供给模式发展为以网络为中心的融合资源供给模式。算力网络通过网络云化及池化改造、算网资源标识统一、算网资源智能调度编排等技术手段，大大提高了算力服务质量和效率。算力网络不单单是简单的云计算扩展，而是云化网络发展演进的下一个阶段，是对云网融合的深化和升级。 算力网络演进包括泛在连接、融合感知和无感调用三个阶段：泛在连接阶段基于可兼容的异构算力，构建互联互通的算力资源池，通过算力资源的编排与调度，实现算力服务的有效供给，运营模式以算力交易为核心，用户参与度有限。融合感知阶段基于算网一体共生，以数据分析和用户意图感知驱动算网智能洞察，支撑丰富的业务类型和应用场景的算网融合调度，实现网随意动的智能运营服务，体现了创新的算力产品和运营服务模式。无感调用阶段突破物理空间限制，深化发展全场景端到端算力连接，基于区块链、人工智能、大模型等技术，驱动算力网络更“聪明”、更“灵活”，提升场景感知、理解和预测能力，实现像水、电一样为用户提供可靠、稳定、安全、无感、无限的高质量算力服务。 3.算力网络架构 2021年，国际电信联盟发布了中国运营商牵头制定的算力网络架构标准ITU-TY.2501，该标准规范了算力网络的概念、要求及架构。算力网络通过集中控制器、分布式路由协议等网络管理系统，融合分布式服务节点的计算、存储、传输等资源，实现资源优化配置。其功能架构包含算力网络资源层、控制层、服务层和编排管理层，如图1所示。 图1ITU-TY.2501定义的算力网络功能架构 算力网络资源层包括算力资源、网络资源、存储资源、服务资源等。算力网络的控制层通过算力路由收集资源层的信息，并将其发送到算力网络服务层进行进一步处理。算力网络服务层是连接算力网络与用户服务的桥梁。算力网络编排管理层包括编排、安全、建模、OAM （OperationAdministrationandMaintenance，运营、维护、管理）功能模块。Y.2501架构基于算力网络的需求，在编排管理层的协作 下，通过控制层收集资源层资源信息，提供给服务层进行可编程处理，并根据返回结果实现资源占用和网络连接，从而实现算力调度。各层相互协作，为用户提供多样化的服务模式，实现资源的优化配置。 在国内，中国三大运营商、设备商、服务器厂商等在中国通信标准化协会(ChinaCommunicationsStandardsAssociation，CCSA）制定了《算力网络总体技术要求》。该标准主要规定了算力网络的总体技术架构和技术要求，包括算力网络的总体架构和接口描述，以及算力服务、算力路由、算网编排管理等技术要求等。算力网络总体功能逻辑架构如图2所示，将算力网络架构体系从逻辑功能上划分为算力服务层、算力路由层、算网编排管理层、算网基础设施层四大功能模块。 图2CCSA通用算力网络架构体系 2023至2024年，新一轮科技革命和产业变革纵深推进，数字孪生、大模型、元宇宙、生成式人工智能等技术场景应用对算力需求巨大，推动算力产业的爆发式增长。随着算力网络建设的推进，中国联 通在算力运送、算力调度、算力供给、算力服务等方面建立了深厚的积累，包括以SRv6为基础的“IPv6+”网络技术、面向算力业务的全光底座技术、算网一体编排技术、算力服务原生技术等。未来，算力网络的建设重心逐渐从基础资源建设向场景化应用倾斜，需要进一步挖掘细分市场，培育和创新业务场景，提供定制化的方案解决，探索有价值且可规模化复制的应用场景。 （三）算力网络运营现状与挑战 算力网络运营应实现基于用户需求的算网资源按需调用，交付满足用户需求的算力资源，包括：将算力供给方的算力按一定度量标准进行封装，基于算网编排调度能力，通过网络连接，对接用户的算力需求；通过意图网络解析用户算力需求，将用户需求翻译为标准化的算力网络资源使用要求；通过算网大脑编排，执行用户需求与算网资源匹配方案，匹配维度包括使用时间、使用周期、算力规模、性能要求、服务等级等。 当前阶段，算力网络运营的关注点仍集中在标准化的算力交易供需匹配流程，且用户对于算力网络资源的需求多是业务运行前的估计值，离数据和人工智能（ArtificialIntelligence，AI）驱动的智能运营体系还有一定差距。算力网络的运营服务不仅要保障用户的极致体验，还要提高算力网络运营管理效率，充分释放数据要素价值。同时，海量数据只有叠加AI技术才能深挖其潜在价值。在丰富的算力网络业务应用场景中，需要对用户业务运行前、运行中、运行后的 网络状态、算力使用情况、用户画像、业务特征等数据进行智能分析，探索用户需求与算力网络服务的最佳契合点，实现算力网络的敏捷运营和智能运营。 二、算力网络智能运营 算力网络是通信技术和信息技术的深度融合，其核心是在计算能力不断泛在化发展的基础上，通过网络将计算、存储等基础资源在云 -边-端之间进行有效调配，从而提升业务服务质量和用户体验。 智能运营不限于传统网络运维中的网络与业务运行保障以及网络编排中的资源配置和服务部署，而是通过智能化的工具和技术，以用户需求为中心，实现端到端服务链路的无