中国移动-算力感知网络CAN技术白皮书-2021.5-27页_1mb

报告摘要

算力感知网络（CAN）技术白皮书总结

核心内容概述

本白皮书由中国移动研究院发布，旨在探讨算力感知网络（Computing-aware Networking, CAN）技术的架构、关键技术及标准化进展。随着5G和边缘计算的发展，网络与计算的深度融合成为趋势，算力感知网络作为实现算网协同的关键技术方案，致力于提升网络与计算资源的协同调度能力，为用户提供端到端的SLA体验保证。

主要观点

算力与网络协同感知：算力感知网络是实现网络与计算资源协同调度的基础，通过统一的度量体系和感知机制，使网络能够感知并调度计算资源。
面向6G演进：在6G时代，算力与网络资源将共生，ICT融合将进入“IT与CT系统相互感知”的新阶段。
架构演进：从IaaS资源层向PaaS/SaaS/NaaS等上层服务编排演进，推动网络与计算的统一编排与调度。
协议创新：传统网络协议仅关注网络路径优化，而算力感知网络需要结合算力状态，实现“路径+节点”的联合优化调度，支持如SRv6等可编程技术。
度量体系：构建统一的算力度量体系，包括异构硬件、算法和用户需求的度量，是实现算力感知网络的基础。
服务层技术：算力服务层支持微服务架构和Serverless架构，实现灵活、高效的业务调度和资源管理。

关键信息

1. 算力感知网络的背景

数字化转型：需要泛在的连接和算力支持，推动IT与CT系统融合。
边缘计算：算力从集中走向边缘，边缘节点提供更接近用户的服务。
网络演进：网络与计算融合，形成“网络+计算”的联合调度机制。

2. 算力感知网络体系架构

分层结构：
- 算力服务层：承载各类计算服务与应用。
- 算网管理层：负责算力资源的感知、度量、运营及计费。
- 算力资源层：提供异构计算资源（如CPU、GPU、FPGA等）。
- 算力路由层：基于多维资源感知，实现业务的按需调度。
- 网络资源层：提供无处不在的网络连接。
核心功能：
- 感知：通过路由节点和算力节点的交互，实现对算力资源和业务需求的实时感知。
- 控制：根据感知信息，下发调度策略，实现对算力资源的可控。
- 管理：包括算力注册、OAM（操作维护管理）、运营及计费等功能。

3. 关键技术

3.1 算力度量与算力建模

算力度量：
- 异构硬件：对不同芯片及硬件进行统一算力度量。
- 多样化算法：对不同算法（如AI、深度学习）的算力需求进行度量。
- 用户需求：基于业务类型、SLA等构建用户算力需求度量体系。
算力建模：
- 构建统一的资源描述语言，抽象物理资源（如CPU、GPU、FPGA）。
- 实现资源性能模型（计算、通信、存储）与服务能力的映射，形成统一的服务能力模型。

3.2 算力路由层关键技术

多维资源感知：通过边缘节点上报资源状态信息，实现全网算力感知。
路由生成：基于网络和算力状态信息，生成算力感知路由表，实现“路径+节点”联合调度。
转发技术：利用SRv6等协议实现灵活、可编程的数据面转发，支持业务请求的快速调度。

3.3 算网管理层关键技术

算力注册：对算力节点进行注册、更新和注销，支持动态资源调度。
算力OAM：对算力资源进行监控、故障检测和修复，提升网络可靠性。
算力运营：通过服务合约和计费策略，实现算力资源的统一运营与管理。

3.4 算力服务层关键技术

微服务架构：支持服务分解与调度，实现资源的灵活管理。
容器技术：实现服务的隔离与资源平衡，提升部署效率。
容器编排：实现容器的自动化管理与调度，支持业务的弹性伸缩。
Serverless架构：基于FaaS和BaaS，实现按需服务，减少对底层基础设施的依赖。

标准化工作

国际标准化：
- ITU-T：推动《算力感知网络的场景和需求》国际标准立项，提交多篇文稿。
- IETF：牵头“计算优先网络”（CFN）相关研究，举办Side meeting，推动算力感知网络技术发展。
- BBF：联合华为推动城域算网标准立项，研究场景、需求、架构及关键技术。
国内标准化：
- CCSA：牵头推动《算力感知网络的关键技术研究》和《算力感知网络的架构和技术要求》行业标准立项。
- 网络5.0联盟：作为算力网络特设组的联合牵头单位，推动算力感知网络的产业协同与标准共识。

总结

算力感知网络是实现算网融合的重要技术路径，其核心在于网络与计算资源的协同感知与调度。通过统一的算力度量体系、多维资源感知、灵活的路由转发机制及统一的算力运营和计费策略，算力感知网络能够有效提升网络资源与计算资源的利用效率，满足未来多样化、高SLA的业务需求。中国移动在该领域已取得初步成果，并积极推动国际与国内标准化工作，为算力感知网络的广泛应用奠定基础。未来，算力感知网络将作为B5G/6G网络演进的关键技术之一，助力运营商构建新型ICT基础设施。

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