算力网络架构和应用场景

程超

2022年3月，“东数西算”工程正式全面启动，通过全国一体化的数据中心布局建设，扩大算力设施规模，提高算力使用效率，实现全国算力规模化集约化发展。
算力，又可被称为计算能力，即处理数据的能力。从概念上讲，数据和算力早在信息技术产生后、数字经济出现之前就已经存在。随着5G、人工智能、物联网、区块链等技术的发展，智能化、数字化是未来经济的主流，算力正成为像水力、电力一样的生产力要素。
2020年，我国算力总规模达到135EFLOPS，同比增长55%，超过全球增速约16个百分点。据浪潮人工智能研究院预测，到2025年全球算力规模将达6.8ZFLOPS，与2020年相比提升30倍。
FLOPS，即每秒所执行的浮点运算次数，常被用来估算计算机的执行效能，尤其是在使用到大量浮点运算的科学计算领域中。通常用来度量算力的计量单位是EFLOPS,即每秒10的18次方浮点计算，ZFLOPS则表示每秒10的21次方浮点计算。
根据思科云指数报告，2021 年云流量在全球流量中的占比将高达 95%，云数据中心已经取代传统数据中心成为主流，计算由云计算走向边缘计算和泛在计算。
结合未来计算形态云、边、端泛在分布的趋势，计算与网络的融合将会更加紧密，由于单点计算能力有限，大型的计算业务往往需要通过计算联网来实现，因此业界提出了“算力网络”的概念。


算力网络是指在计算能力不断泛在化发展的基础上，根据业务需求，通过网络手段，在云、边、端之间按需分配和灵活调度计算资源、存储资源的新型信息基础设施。
在算力网络中，用户无需关心网络中的计算资源的位置和部署状态，而只需关注自身获得的服务即可，并通过网络和计算协同调度保证用户的一致体验。
算力网络以算为中心，网为根基，算网融合/云网融合推动计算与网络从架构和业务方面深度融合。目前算力网络在概念定义、参考架构等方面尚未形成统一的共识。
中国移动将算力网络体系架构从逻辑上分为算网基础设施层、编排管理层和运营服务层。


算网基础设施层：作为算力网络的底座，网络基于全光网络和IP承载技术，实现云、边、端算力高速互联，实现数据高速、无损传输。
编排管理层：作为算力网络的调度中枢，结合人工智能、大数据等技术，向下实现算力资源的统一管理、统一编排、智能调度和全局优化，提升算力网络效能。
运营服务层：是算力网络的服务和能力提供平台，实现算网一体化服务供给，使客户享收便捷的一站式服务和智能无感的体验。
中国移动将算力网络发展分为三个阶段，即泛在协同、融合统一、一体内生，通过以上三层结构的不断突破，达成算力网络的目标架构。
中国联通算力网络架构主要包含服务提供层、服务编排层、网络控制层、 算力管理层和算力资源层/网络转发层等若干功能模块。


其中服务提供层主要实现面向用户的服务能力开放；服务编排层负责对虚机、容器等服务资源的纳管、调度、配给和全生命周期管理。
网络控制层主要通过网络控制平面实现算网多维度资源在网络中的关联、寻址、调配、优化与确定性服务。
算力管理层解决异构算力资源的建模、纳管与交易等问题；算力资源层和网络转发层扁平化融合，并需要结合网络中计算处理能力与网络转发能力的实际情况和应用效能，实现各类计算、存储资源的高质量传递和流动。
从网络架构来看，运营商之间有迥异，但归纳起来，仍然可以分为基础网络底座、中枢编排调度和算力服务供给三个层次。
通过算力网络，运营商有望在5G 时代通过“联接+计算”的经营模式摆脱以管道模式为代表的流量经营，以下是算力网络的主要应用场景。
1、生活场景。算力网络可以通过极致可靠的网络连接，协同调度云计算、边缘计算、智能终端等多级算力，以更高的算力性能和更低的终端成本，实现算力对应用的加持，为用户提供智能化、沉浸式服务内容和体验。如VR互动、云游戏、新媒体直播、家庭安防等场景。
2、行业场景。算力网络通过深度融合人工智能、物联网、5G、边缘计算、数字孪生等技术要素，全面助力行业数字化转型。如智慧交通、智慧医疗、车联网等场景。
3、社会场景。算力网络可提供基于数据、计算、智能、绿色、网络融合发展的新型共享服务模式，广泛服务于智能科学模拟、数字化政府治理、平台型算力共享等场景，提供安全可信的服务保障。

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