2024年算力网络智能运营白皮书.pdf
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1、 中国联合网络通信有限公司研究院 2024 年 8 月 中国联通中国联通 算力网络智能运营白皮书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 -1-目录目录 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.2
2、3 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 报告免费分享+V:R t h e 4 5中国联通算力网络智能运营白皮书 -2-五、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 中国联通算力网络智能
3、运营白皮书 -3-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
4、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: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 中国联通算力网络智能运营白皮书 -4-一、一、算力网络及运营现状算力网络及运营现状 (一一)算力网络背景算力网络背景 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
5、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,
6、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,将通过超中国联通算力网络智能运营白皮书 -5-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
7、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。(二二)算力网络现状算力网络现状 1 1 算力网络概念算力网
8、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-Defined Networking,SDN)等网络技术将边中国联通算力网络智能运营白皮书 -6-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
9、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
10、2 算力网络发展算力网络发展 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中国联通算力网络智能运营白皮书 -7-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
11、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
12、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。中国联通算力网络智能运营白皮书 -8-3 3 算力网络算力网络架构架构 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-T Y.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
13、络资源层、控制层、服务层和编排管理层,如图 1 所示。图 1 ITU-T Y.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(Operation Administration and Maintenance,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中国联通算力网络智能运营白皮书 -9-下,通过控制层收集资源层资源信息,提供给服
14、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(China Communications Standards Association,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
15、能模块。图 2 CCSA 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,中国联中国联通算力网络智能运营白皮书 -10-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
16、模化复制的应用场景。(三)(三)算力网络运营现状与挑战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(Artifi
17、cial Intelligence,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、运行后的中国联通算力网络智能运营白皮书 -11-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。中国联通算力网络智能运营白皮书 -12-二、二、算力网络智能运营算力网络智能运营 算力网络是通信技术和信息技术的深度融合,其核心是
18、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缝对接,进而显著提升网络运营效率和服务质量。算力网络智能运营以大数据及 AI 技术为引擎,构建“算网全景洞察、算网用户运营、算网场景化服务”的智能服务能力,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管理与优化,动态智能的供需服务匹配,不断提升和优化算网业务服务质量和用户体验。算力网络智能运营的核心是
19、数据驱动,通过全面感知、分析、决策和执行,推进算网运营的自动化和智能化发展。算力网络智能运营主要包括以下几个方面:算网全息洞察:通过对算网的拓扑、资源、性能、状态等多维数据的实时采集、存储和分析,构建算网的数据视图,实现对算网的全方位监控和管理,及时发现和处理算网的异常和故障,保障算网运行的安全和稳定。服务对象跟踪:基于算网的业务流量、用户行为、服务质量等数据,构建算网的服务视图,实现对算网的服务对象的识别、中国联通算力网络智能运营白皮书 -13-分类和跟踪,了解算网用户的业务需求和业务满意度,提升算网的服务能力和服务效率。智能需求匹配:通过对算网的数据进行深度学习建模和智能推理,构建算网的智
20、能视图,实现对算网的服务需求的预测、匹配和推荐,动态调整算网的资源分配和服务策略,实现算网的资源使用和服务质量的最优化。用户体验提升:构建算网的用户视图,实现对算网的用户体验全流程的评估、反馈和改进,提升算网用户满意度。算力网络智能运营是未来算力网络技术体系中不可或缺的一环,为算力网络的发展和创新提供强大的支撑和保障。(一)(一)愿景目标愿景目标 电信运营商在网络基础设施建设和提供服务方面占据核心地位,并在引领和塑造算网产业发展中扮演着关键角色。通过深度构建算力网络的智能运营体系,电信运营商能够显著提升算力网络的效能,同时提高服务质量与灵活性,满足用户多元化和个性化需求,推动数字社会的创新与发
21、展:在资源配置优化方面,通过实现网络、计算、存储等基础资源的优化配置,确保灵活应对业务高峰时段及不同业务场景下的资源需求,从而提升整体运营效率。在业务智能调度方面,通过运用大数据和人工智能技术,实现业务智能调度与优化,使得网络能够更灵活地适应多样化业务中国联通算力网络智能运营白皮书 -14-需求,提供智能和高效的服务。在智能供需服务匹配方面,能够动态地匹配供给与需求,实现精准的供需匹配,提供符合实时需求的算力网络服务。在服务个性化方面,能够更好地响应用户需求,提供个性化、定制化的服务,提升用户满意度。在数字社会发展方面,不仅满足当前业务需求,还为未来数字社会的发展奠定基础,为数字经济和智能社会
22、的发展提供可靠支持。(二)(二)体系架构体系架构 在算力网络智能运营中,数据扮演着至关重要的角色。通过大数据分析和人工智能等技术手段,数据得以充分挖掘和利用,从而实现对网络状态、用户行为和业务需求的全方位洞察,为智能运营的决策提供坚实的信息基础。通过将数据能力从网络面和管理面中解耦,算力网络智能运营能够更加灵活地应对快速变化的业务环境,从而实现更高效、智能的网络运营。ITU-T Y.2501 规定了由基础资源层、控制层、服务层和编排管理层组成的算力网络功能架构。在此基础上,从用户和市场业务需求出发,引入了算力网络智能运营层,如图 3 所示。通过对数据的分析、挖掘和转化,为算力网络运营提供智能应
23、用和运营决策,以更好地适应动态变化的业务环境,提升整体运营效率和服务质量。中国联通算力网络智能运营白皮书 -15-图 3 算力网络智能运营层功能架构 算力网络智能运营层主要由四个功能层级组成,分别为:数据采集层数据采集层为算力网络智能运营提供数据基础,负责从算力网络的各个节点和层级采集数据,包括算网资源状态、性能数据、服务质量、用户信息等多域数据,形成多维数据视角。此外,数据采集层还可从外部数据源获取第三方数据,如市场需求、行业数据等,以形成更完备的数据集合,支撑用户的定制化需求。数据采集层是算力网络智能运营的基础部分,为其提供数据支撑。数据处理层数据处理层负责对数据采集层收集的数据进行存储、
24、清洗、整合和管理,并利用大数据和人工智能技术,对数据进行深度特征分析与价值挖掘,生成基础模型。在数据存储方面,根据算力资源的部署方式,利用分布式数据库、云存储、边缘存储等技术,实现高效、安全、可扩展的存储和管理;通过数据质量检测、数据去重、数据填充、数中国联通算力网络智能运营白皮书 -16-据标准化等技术,实现数据清洗和整合,提高数据质量;利用人工智能和大数据技术,实现数据分析与挖掘,生成智能化模型,支撑智能应用和运营决策。智能应用层智能应用层负责生成智能化应用和服务,基于数据采集层和数据处理层提供的数据洞察和基础模型,开发和部署智能应用,包括但不限于网络优化、资源调度、故障预测、用户感知提升
25、、个性化推荐等。运营决策层运营决策层根据用户、网络及编排管理等方面的需求,基于智能应用层的相关应用和服务,生成运营策略并下发至用户侧、网络侧和管理侧,为算力网络智能运营提供决策指导,满足算力网络在资源配置、服务质量保障、用户个性化运营和安全保障等方面的需求。算力网络智能运营是一种基于数据驱动和智能化实现的运营模式,通过数据采集层、数据处理层、智能应用层和运营决策层的协同作用,实现算力网络数据全流程管理,提高算力网络的运营效率。(三三)关键能力关键能力 算力网络智能运营关键能力包括以下三个方面:算网全息洞察、算网用户运营和算网场景化服务。算网全息洞察算网全息洞察:深度挖掘算力网络的拓扑、资源、性
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