【中国工程院_邬江兴_】2024年超融合网络架构研究与实践报告_48页_5mb

超融合网络架构研究与实践总结

核心内容

超融合网络架构（Superconverged Network Architecture, SoNA）旨在解决当前网络架构在支持多样化应用场景时面临的理论和技术挑战，通过构建一个支持“空天地一体化”、“存算通感智一体化”、“人机物网一体化”以及“安全可信”的统一基础设施环境，实现网络与业务、控制与转发的分离，满足全生命周期内的可扩展性、经济性和包容性需求。

主要观点

• 理想网络愿景：未来信息网络应支持多种一体化融合，如“空天地一体化”、“存算通感智一体化”、“人机物网一体化”等，同时满足“安全可信”的需求。
• 当前网络架构挑战：传统架构难以满足大数据和智能服务时代对“存算通感一体”的要求，存在“算不过来、存不下来、传不过来”的问题。
• 网络架构发展模式：网络架构的发展经历了多个范式，如“网络即业务”和“网络即管道”，但均存在天花板问题，限制了业务扩展性和服务质量保障。
• 技术经济学视角：网络架构研究需考虑资源受限和不确定性条件下的可扩展性，以及服务质量承诺、复用性和多样性的平衡。
• 控制论第一性原理：必要多样性定律指出，只有复杂度更高的多样性才能应对多样性带来的挑战，强调网络架构需具备适应和进化能力。
• 物理学启发：通过增维求解法则，引入时间维度，构建支持全生命周期的SMVT四维空间模型，实现网络架构的动态适应和资源聚合。
• 超融合网络架构：提出“多模态网络环境”发展范式，支持应用网络与支撑环境的分离，实现多样化网络模态的共生共存和独立演进。
• 核心技术：包括多样化应用网络与支撑环境分离、专用AI模型驱动的应用网络生成与部署、内生安全服务化供给等。
• 工程化应用：2024年，嵩山实验室与中国移动、中国联通将在郑州部署生成式多模态（GMN）城域商业化示范网络，探索超融合网络在实际场景中的应用。

关键信息

网络架构的三大矛盾

1. 全生命周期可扩展性与SMV完全交集的矛盾
2. 刚性网络基础设施与应用场景多样化的矛盾
3. 端到端透明转发与人机物网融合服务的矛盾

网络架构的“不可能三角”定理

• 在现实物理环境和全生命周期可扩展性前提下，任何单一网络架构不可能在S（服务）、M（管理）、V（验证）三极能力上同时达到最优，即SMV困境。
• 证明：任何单一网络架构无法实现SMV完备交集，只能在特定交集域内达到局部最优。

超融合网络架构（SoNA）

• 多模态网络环境：支持多种网络架构的共生共存，如IP网络、身份标识网络、内容标识网络等。
• 云原生支撑平台：通过云化设施，实现计算、存储、网络等资源池化，与多模态网络环境天然融合。
• 内生安全：通过结构决定安全，构建高可信、高可靠、高可用的网络弹性环境，一体化解决功能安全、网络安全和数据安全问题。
• 应用场景定义与动态聚合：根据服务质量反馈动态调整资源聚合方式，实现服务需求与网络资源的灵活匹配。

技术核心

• 多样化应用网络与支撑环境分离：实现“用合适的网络承载合适的业务”。
• 专用AI模型驱动：通过训练形成领域专用模型SoNA-LLM，实现应用网络的自动化、智能化生成。
• 内生安全服务化供给：在应用网络定义、开发、测试、编排及交付运行的全流程中嵌入内生安全服务。

工程化进展

• 2024年郑州示范部署：嵩山实验室计划与多家运营商合作，在郑州部署生成式多模态（GMN）城域网络，采用“平行网络部署方式”实现现有网络与试验场的无感切换。
• 典型行业试验：包括电子政务、智能安防、远程教育、在线视频会议和区域信息管控技术创新等。

结论

超融合网络架构通过引入多模态网络环境、云原生支撑平台和内生安全服务，为解决当前网络架构面临的挑战提供了新思路。其核心在于实现网络与业务、控制与转发的分离，以及支持全生命周期内的动态扩展和多样化服务需求。通过技术经济学、控制论和物理学的多学科融合，超融合网络架构有望成为未来信息网络发展的新范式。