6G算力网络:体系架构与关键技术

随着应用需求的不断拓展和科学技术的高速发展,现有网络逐步形成了较为成熟的无线感知、无线通信和泛在计算等多个功能体系,6G通信、感知、计算(通感算)融合趋势初现。其中,算力作为该融合系统的基石,为未来网络的发展提供了新的挑战和机遇。算力网络(Computing Force Networks,CFN)以“算网深度融合”为指导思想,利用发达的网络触角感知、连接和协同算力,提高算网资源利用率,满足网络智能化和新型业务的需求。首先概述了算力网络的发展历程和研究现状,总结了算力网络架构和关键技术,包括算力度量和建模、算力感知和路由、算力调度等,最后探讨了技术挑战和未来发展方向。     

基于算网一体化演进的算力网络技术研究

我国工业和信息化部发布了《新型数据中心发展三年行动计划（2021～2023年）》,明确了数据中心建设计划,正式启动了“东数西算”工程,全面推进算网一体化进程,基于此,本文阐述算力网络的阶段发展,并从算力网络技术体系、算力感知技术架构、算力标识与度量规则、算力路由技术四方面对算力网络技术展开研究,最后根据当前研究情况,提出集中式部署、集中式与分布式协同部署、分布式部署三步走部署方案并分析算力网络技术价值。     

一种面向服务的算网路由架构方案

网络感知算力并据此执行算网融合路由,是算网融合在网络基础设施侧的一种重要技术方案。相对于传统基于主机地址的网络路由机制,算网路由最主要的增量是在网络侧引入分布式多算力实例的优选,因此位置和归属无关的服务标识将成为新的寻址和路由标的。阐述了一种端到端的算网路由解决方案及其对路由协议的影响,并基于典型场景和测试用例,分析了面向服务标识的算网路由架构方案在功能和性能维度的收益。     

面向算网一体化演进的算力网络技术

随着一体化算力网络国家枢纽节点的建设和“东数西算”工程的加快实施,计算和网络的融合走向深水区。面向新兴业务对于网络和计算融合发展的需求,如何协调分布式、多样化算力资源,业务应用和网络资源满足业务需求成为亟待解决的问题。为了解决计算和网络相互感知、协同、调度问题,从算力网络阶段化发展、算力感知技术架构、算力度量与标识、算力路由等多个技术展开探索和研究,并提出算力网络多种部署模式,为算力网络后续技术研究和产业发展提供参考。     

加速网由云生,助力算网一体

文章研究算网融合、算力网络和算网一体等近几年来业界比较热的概念之间的关系,接着阐述实现算网一体的条件是网由云生,以及网由云生面临的技术挑战;随后给出网由云生的设计和应用实践;最后给出总结与展望,算网一体基于云网协同发展而来,并不能一蹴而就,需要分步进行技术攻关。     

算网安全架构、能力要求及发展趋势研究

算网安全已经成为行业关注的热点。作为大国竞争和产业创新的重要前提,算网安全以算网融合为目标,提出了算网设施、算网平台、算网应用、算网数据4个维度的能力要求。梳理了算网安全提出的背景,提炼了算网安全的概念和内涵,分析了典型技术实践,最后给出了发展建议。     

面向6G的通感算融合服务、系统架构与关键技术

5G系统主要面向通信服务而设计,并不是为原生支持通感算融合服务而设计的。6G将原生地支持通信、感知和计算服务,成为支撑未来社会高效可持续发展的网络信息底座,赋能丰富多彩的未来新业务。为此,解释了通感算服务以及服务用例,并定义了不同服务对应的性能指标和效率指标。为满足通感算融合服务及其指标,给出了一种通感算融合的系统架构及其关键特征。感知数据传输和计算数据传输既不同于通信的用户面数据传输,也不同于通信的控制面数据传输,进而提出了面向通感算融合的数据面,以解决通感算融合业务的数据传输需求。进一步地,面向通算融合,给出了6G通算融合基本流程,并给出了6G通算融合方案与算力网络协同的三种选项。面向通感融合,简要介绍了通感一体化的9个关键技术。还对感知和计算的“对外服务”和“对内服务”的逻辑关系进行了阐述。最后,给出了通感算融合的未来研究方向。     

算网融合关键技术和发展路径研究

为实现算力和网络资源的统一纳管和融合路由调度,业界已经进行了积极的研究和探索,并推动制定了算网融合的整体框架,具体的技术和标准也在研究和制定,但由于涉及到异构算力的统一度量和算力交易等流程,实现复杂度较高,建议基于现有云、算侧和网侧的调度系统以及SRv6、APN、CFN、RDMA等关键技术,采用边研究边实践的策略,分3个阶段逐步推进,最终实现算网融合的目标架构。     

面向业务感知的算网融合关键技术研究

为解决现有算网融合方案存在的完整业务建模缺失、算网资源与业务需求失配、系统多性能指标折中关系不清的问题,提出了基于服务化架构的算网融合关键技术。通过建模微服务与业务性能相关性业务模型,设计适配业务需求的算网融合资源调度方案,并研究面向系统多种性能联合优化的算网融合一体化编排策略,满足新一代移动通信网络建设中业务高性能、系统高效能、算网深融合的综合发展需求。     

微服务架构下的算力路由技术

从算力网络的目标架构和愿景出发,研究微服务集群架构下的端到端路由技术解决方案,聚焦算力路由穿透集群L4-L7代理节点并进入服务级颗粒度的场景。在确保与现网平滑兼容前提下,从协议转控面角度分析IPv6段路由（SRv6）和虚拟可扩展局域网（VxLAN）的增强算力路由解决方案。     

算网基座构建的探索与实践

构建算网基座是实现云网协同、算网融合的下一代算力网络架构的基础。算力网络具有泛在接入、超大联接、灵活可编程、确定性、感知业务和安全可信等需求。对算网基座的架构进行了研究,提出了骨干、汇接和接入的分层架构设想及云枢纽局、云汇接局和云端局3类基础设施。介绍了某市联通基于“IPv6+”技术重构传统IP城域网,构建资源层、管控层和服务层3层云汇接算网基座的实践及组播承载、算力优先网络等应用成果。     

面向云网融合的新型城域网架构关键问题研究

首先详细分析目前运营商城域内分业务独立建网的承载模式存在的问题.结合企业上云数字化转型对城域网提出低时延、快速响应、差异化承载、安全可靠性等诸多要求,从城域网的网络架构设计,新技术、新协议引入简化网络,业务自动化部署等方面进行详细的研究.提出运营商在城域内基于SRv6(基于IPv6转发平面的段路由)、EVPN(以太网虚...     

算网融合的现状和发展趋势

算网融合已经成为行业关注的热点话题。作为国家战略、行业发展、技术演进的必然趋势,算网融合聚焦设施、平台、应用、安全四个层面,实现网络、算力、数据、运维、智能以及服务的深度融合。文章梳理算网融合的提出背景,明确算网融合的参考架构和主要内涵,分析算网融合的现状和问题,并给出发展建议。     

面向卫星通信的6G通感算融合架构、技术与挑战

为了适应第六代移动通信(6G)技术在卫星通信领域的发展需求,亟需将感知、通信、计算(通感算)融合一体化,兼顾6G通信对于极低时延、极高带宽、极低功耗和极高算力的要求,发展通感算融合理论和关键技术。卫星通信凭借其覆盖面积大、成本低和算力强的特点,成为6G通感算融合的关键场景,其通过边缘计算、联邦学习等技术构建6G通感算融合网络,设计实现一体化终端功能结构,从而有效提升系统性能。目前面向卫星通信中的通感算融合研究还处于起步阶段,架构与关键技术的相关研究都在加速进行中。基于此,首先对6G通感算背景和研究现状进行介绍;然后提出面向卫星通信的6G通感算架构,概述其系统功能模块构成和关键技术;接着提出基于联邦学习的卫星通感算融合架构,并详细阐述架构组成和性能指标;最后探讨了面向卫星通信的6G通感算融合面临的挑战和未来的发展趋势。     

6G通感算一体化网络架构和关键技术研究

面向2030及未来,融合通信、感知和计算的6G网络成为社会数字化转型的基础。目前业界更多的开展通信感知一体化的研究工作,因此从网络系统架构设计和应用部署的角度出发,提出了通感算一体化网络架构设计方案,并介绍了系统功能、无线空口设计、多模态协同感知、算力供给、业务编排、网络调度、安全等关键技术;最后给出了面向通感算一体化服务的网络和服务性能指标体系设计。     

面向AIGC类新型计算业务的算力网络挑战与设计

当前,新型计算业务如AIGC正在蓬勃发展,算力网络的发展也呈现出新的趋势与特点以满足新型业务的发展需求。重点探讨面向AIGC类新型计算业务的算力网络挑战与设计,首先介绍AIGC类业务引入算力网络的必要性,以及二者结合发展的意义和价值;其次设计了承载AIGC类业务的新型算力网络架构,最后根据目前的发展趋势和挑战,为后续研究工作提供参考。     

算力网络四面三级算力度量技术体系

算力网络要实现广泛的算力互联,就离不开统一的算力度量和算力建模机制。算力度量技术主要解决算力描述的标准化,提供方便的跨厂商互通能力、算力资源协同管控能力。对算力网络中算力度量需求进行分析,并提出四面三级算力度量技术体系,同时还探索了在算力路由决策中,网络按需进行算力信息通告等关键技术,为后续的算力度量研究提供参考。     

从“算力中心”到“算力网”——从算力角度谈算网一体的机遇与挑战

文章以算力的主视角切入,探讨算网一体概念对算力基础设施建设的重要影响,重点分析由“算力”向“算力网”发展过程中所面临的关键技术挑战,并面向该系列挑战提出一套算力网基础功能架构,开展应用案例分析,为“算网融合”的概念演进与技术发展提供关键参考。     

HFC基于IPv6的三网融合

本文首先简要介绍了HFC网络的结构及其宽带接入的技术优势。其次,详细介绍了HFC基于IPv6三网融合具有的优势。可以大幅度提高HFC传输信息的安全性、QoS及HFC可移动接入业务的实现。最后．说明了HFC的应用前景。     

面向算网融合的边缘计算网络任务卸载策略优化方法

为了解决传统网络任务卸载策略存在的任务平均能耗较高的不足,本文面向算网融合,针对边缘计算网络任务卸载策略优化方法展开研究。转换算力资源的地址属性得到网络时延,判断用户使用时的位置方向,加载训练阶段的网络参数,得到卸载所需最大功率;对用户进行信道分配,制定卸载策略,降低信道间干扰对卸载策略的影响,合理分配移动设备传输功率使其达到最优;对非线性规划设备进行能耗运算,改善边界分支范围划定,二次剪枝快速搜寻最优值,将局部最优解累加得到问题最优解从而实现网络任务卸载策略优化。实验结果表明,运用本文方法平均耗能最低,提升计算速率,完成计算机网络任务的高效卸载。