感知、调度和低碳算力网络发展一个都不能少

感知、调度和低碳算力网络发展一个都不能少 字体： 小 中 大 分享到： 感知、调度和低碳算力网络发展一个都不能少 2022-04-15 08:26:16 来源：人民邮电报

如何在云的边缘保证计算能力的无缝协作，同时借助网络使数据和计算能力快速连接和处理，使计算能力也能像电、热一样成为基础资源，用户可以按需取用，无论其产生和位置，同时保证计算网络的绿色低碳。为了让用户随时随地享受计算力服务，需要重构网络，形成继水网、电网之后的新的国家基础设施，真正把计算力变成移动生产力资源，为千千万万的商家提供自来水一样的计算服务。这就是计算能力网络的起源。

低碳计算网络实现了计算、网络和能源的共同促进，将计算、网络和低碳作为一个集成的生产力统一供给和发展，有利于构建新的信息服务模式。借助基础网络的系统性优势，改变计算能力薄弱的现状，有利于国家计算能力的整体布局。以计算促网络，将对计算能力调度的高需求转化为网络超宽带、高智能化发展的动力，有利于网络持续领先发展。低碳计算网络符合国家战略，确保可持续发展。

在现有网络上部署计算网络，首先要实现计算能力感知——计算能力感知网络，然后实现计算能力调度——基于SD-WAN的计算能力协同承载网络，最后实现基于低碳路由的绿色低碳计算能力网络。也就是说，计算力网络的发展要紧扣感知、调度、低碳三要素。

感知:计算能力感知网络实现了体验、利用率、效率的优化。

计算网络是面向承载网和计算网融合和演进的一种新的网络体系结构。通过计算资源和网络资源状态的协同调度，将不同应用的业务请求通过最优路径调度到最优的计算节点，达到最优的用户体验，保证运营商网络资源和计算资源的最优利用率。

计算感知网络是一种新的网络架构，是计算网络的深度融合。它基于现有的网络技术，通过泛在网络连接分布式计算节点，实现服务的自动部署、最优路由和负载均衡，从而构建一种能够感知计算能力的新型网络基础设施，确保网络能够按需、实时调度不同位置的计算资源，提高网络和计算资源的利用率，进一步提升用户体验。从而实现网络万能、计算能力无处不在、智能万能的愿景，进而实现实时快速的业务调度。基于网络层，感知实时服务需求、网络和计算状态。与传统集中式云计算调度相比，计算力感知网络可以结合实时信息实现快速业务调度。保证用户体验的一致性:网络可以感知无处不在的计算和服务，用户不需要关心计算资源在网络中的位置和部署状态。网络和计算的协同调度确保了用户的一致体验。业务的灵活动态调度:网络基于用户的SLA需求，综合考虑实时网络资源和计算资源，通过网络的灵活匹配和动态调度，将业务流量动态调度到最优节点，使网络能够支持提供动态服务，保证业务的用户体验。

为了实现计算能力和网络的感知、互联和协同调度，计算能力感知网络架构体系在逻辑上分为五个功能模块:计算能力应用层、计算能力管理层、计算能力资源层、计算能力路由层和网络资源层。

计算应用层:承载各种计算能力和应用，将用户对服务SLA的请求，包括计算请求等参数，传递给计算路由层。

计算路由层:基于计算资源的抽象发现，综合考虑用户服务请求、网络信息和计算资源信息，按需灵活调度服务到不同的计算资源节点，并将计算结果反馈给计算应用层。

计算能力资源层:为满足边缘计算领域多样化的计算需求，面向不同的应用，通过各种计算能力组合，如单核CPU、多核CPU、CPU (GPU) FPGA等，在网络的每个角落提供一个无处不在的异构计算资源层和网络资源层。

网络资源层:提供信息传输的网络基础设施，包括接入网、城域网和骨干网。

计算力管理层:需要基于统一的计算力测量体系，完成对计算力资源的统一抽象描述，进而实现对计算力资源的感知、测量、OAM管理等功能，以支持网络对计算力资源的感知、测量、管理和控制。

其中，计算资源层和网络资源层是计算力感知网络的基础设施层，计算力应用层、计算力管理层和计算力路由层是实现计算力感知功能体系的三大核心功能模块。基于定义的五大功能模块，计算能力感知网络架构实现了对计算能力和网络资源的感知、控制和调度。

总之，作为计算网络深度融合的新型网络，基于无处不在的网络连接和高度分布的计算节点，通过服务的自动部署、最优路由和负载均衡，构建具有计算能力感知的新型网络基础设施，网络可以真正实现无所不能、计算能力无处不在、智能无处不在。海量的应用，海量的功能作用，海量的计算资源，构成了一个开放的生态。其中，大量应用可以按需、实时调用不同的计算资源，提高计算资源的利用效率，最终实现用户体验、计算资源利用率和网络效率的优化。

调度:基于SDN的计算网络协作网络实现智能调度。

在计算力网络部署方案中，基于计算力和网络的全局资源观，计算力布局管理中心根据网络部署情况选择管理平面和控制平面，实现计算力网络的协同调度。网络管理向计算力调度器通告网络信息，计算网络调度中心进行统一计算网络协同调度，生成调度策略，发送给网络控制器，进一步生成路径转发表。网络控制器收集网络信息，向网络调度设备报告网络信息，并从网络调度设备接收网络调度策略。网络调度装置负责收集计算力信息，接收来自控制器的网络信息，共同调度网络。同时支持向控制器发送调度策略，由网络调度设备负责业务调度。

实现上述工作，需要在现有网络的基础上，构建基于SD-WAN的协同计算网络，以计算为中心，构建云、边、端三维计算资源布局，以网络为基础，增强连接用户、数据、计算力的网络能力，以数据为新的生产要素，将智慧融入计算网络调度，构建计算网络一体化的智能调度与服务体系。数据承载网，传输网，协同调度都需要。

低碳:六大功能模块构建低碳计算网络

计算网络需要将一点的计算分布到一条线一个面上进行处理，这就需要大量新的工作量，比如任务分解、数据分发、数据收集等。，势必增加对网络资源的占用。首先，任务分解需要额外的计算和存储资源；其次，分解后的数据传输到各个分布式计算中心，需要大量的网络资源；最后，数据的恢复和处理也需要上述的计算、存储和网络资源。这些新的工作负载将带来大量的能源消耗，对运营商乃至社会的绿色低碳发展提出严峻挑战。我们需要研究相应的方案和策略，避免计算能力网络的发展导致能源消耗的快速增长，与国家“东算西算”的目标背道而驰，对国家“双碳”战略产生负面影响。

为了实现能耗/碳排放与网络的感知、互联和协同调度，能耗感知网络架构体系在逻辑上分为六个功能模块:网络能源协同应用层、能效管理层、能耗/能源路由层、能源资源层、能耗控制层和网络传输层。

网络能源协同应用层:一方面，结合用户的业务需求和网络计算资源等，收集和分析能源消耗/能源路由层的信息。，并且与网络计算资源协作来确定节能路由；另一方面承载各种能力和应用，协同网络计算资源和能量效率制定最优的网络能量需求，并将需求传递给路由层。

能效管理:需要基于统一的能耗/能源计量体系，完成对能耗/能源的统一抽象描述，进而实现对能耗/能源资源的感知、测量和OAM管理功能，以支持对能耗/能源资源的感知、测量、管理和控制，同时实现对碳足迹和节能应用的管理，支持未来的碳交易。

能量消耗/能量路由层:基于抽象的能量消耗/能量资源发现，根据网络能量协作应用层发布的信息，按需将服务灵活调度到不同的计算资源节点，并将计算结果反馈给网络能量协作应用层。

网络传输层:提供能源消耗/能源信息传输的网络基础设施，包括接入网、城域网和骨干网。

能耗采集与控制层:对现有网络设备(无线设备、传输设备、IDC/CDN、空调制、其他附件等)的能耗进行收集、标注和汇总。)并提交给路由层；同时落实路由层下发的能耗控制要求。

能源资源层:对能源(火电、太阳能、水电、核能、风能、电池等)进行识别、维度化和汇总。)在现有网络中使用，并提交给路由层；同时根据路由层下发的能量需求进行配置。

其中，能源资源层、能耗控制层和网络传输层是低碳计算网络的基础设施层，网络能源协作应用层、能效管理层和能耗/能源路由层是实现低碳计算网络系统的三大核心功能模块。

最后，在基础网络上构建网络控制器、计算控制器和能源控制器，以网络为中心，计算和能源协同工作，提供统一的智能布局，向社会提供低碳计算网络服务。

计算网络是“云计算网络融合”的强大助推器。目前网络只是作为信息传递载体，网络价值单一。计算网络提供“网络计算能力”的融合服务，使未来的网络升级成为可能。此外，计算力网络可以统一调度未来社会中无处不在、多样化的计算力，以统一的服务方式，高效、灵活、按需地提供给用户，有助于构建更加开放、多样化、价值更高的网络。同时，结合网络能耗和能源分布，可以构建低碳高效的计算力网络，支撑国家“双碳”战略的实施。

目前计算网络还处于发展的初级阶段，需要网络域、计算域和能源域的协同创新。是一系列网络和能源新技术的集成和创新应用，是比特和瓦特融合发展的终极目标。需要行业共同构建计算网络体系，实现网络万能、计算无处不在、智能无处不在、绿色低碳发展。(作者:张生·毕成·李崇彦)

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