云网融合向算网一体技术演进白皮书（2021）
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2021-05-19 17:15
本文参考《云网融合向算网一体技术演进白皮书（2021）》，白皮书内容覆盖中国联通云网融合发展历程、云网融合发展新趋势与新挑战、云网融合、关键能力与应用实践，以及未来发展展望。
为满足现场级业务的计算需求，计算能力进一步下沉，出现了以移动设备和 IoT 设备为主的端侧计算。在未来计算需求持续增加的情况下，虽然“网络化”的计算有效补充了单设备无法满足的大部分算力需求后，仍然有部分计算任务受不同类型网络带宽及时延限制，因此未来形成“云、边、端”多级计算部署方案是必然趋势，即云侧负责大体量复杂的计算；边缘侧负责简单的计算和执行；终端侧负责感知交互的泛在计算模式。由此判断，新的 ICT 格局将向着泛在联接与泛在计算紧密结合的方向演进。
根据 IDC《Future Scapes 2020》报告，到 2025 年 85%的企业新建的数字基础设施将部署在云上，当前的比例只有 20%，还有较大的增长空间。超 90%的应用程序将会云化，并且超 80%的应用将会嵌入 AI。
在线教育、家庭办公、远程医疗、城市治理等将改变了整个社会的生活方式。企业业务从以前的线下为主，变成现在的线上线下业务深度融合；从以前动辄几个月甚至以年计的新系统、新应用上线周期到现在以周甚至以天为周期的更新迭代，业务和应用需求发生了翻天覆地的变化。在这种变化的情况下，云和网需要适应应用服务的发展，提供快速敏捷的业务服务。未来的应用不仅能够在企业本地数据中心运行，而且还需要能够跨多个私有云和公有云提供应用服务，部署位置也需依据业务 SLA 诉求，靠近用户灵活部署。
运营商网络加速向云化演进，5G 核心网功能基本 100%云化，固网 CPE、BRAS、网管正逐步推进云化试点与部署，电信云中承载的业务包括 vIMS、vEPC、vMSE、vPCRF、 vBRAS、vCPE、vFW 等多种网络功能。电信云业务与私有云业务不同，电信云的 VNF 作为网络设施，对承载网络和云资源的可靠性要求更高。电信云本质上是把原来的专用设备采用“服务器+存储+数据中心网络”来实现，传统网元需要和网络其他设备建立连接关系，云化之后部署在数据中心中，其连接属性没有变化，需要数据中心网络能够与广域网络进行更加深度融合。
随时、随地、随需接入多云：疫情加速了企业上云的步伐，85%以上的应用会承载在云中，未来企业和个人都会与多云进行连接。云应用会根据业务处理的时延、带宽及体验需求，跨公有云、私有云、边缘云等地部署，网络需要具备有广覆盖以及敏捷接入能力，随时、随地、随需将用户接入多云，满足客户按需快速获取内容的诉求。
连接随动：连接随动包含两层意思，第一层是快速开通，云网协同，云网业务同开同停；第二层是带宽随动，能够基于云的弹性，花销等因素，自动伸缩调整带宽。如：医院定时上传 PACS 的数据，运营商晚上带宽较为空闲，造价便宜，医院可以选择晚上定时上传数据。
一致体验和统一管控：云网业务的路径可能经过智能城域网、骨干网等多张网络，云网应该能够提供一致性的体验，保证端到端 SLA，同时不同的网络和云应具备统一的管理功能，提供统一的业务视图。
确定性体验成为刚需：企业数字化转型，业务上云分为互联网应用上云、信息系统上云、核心系统上云三个阶段，网络需求差异性显著。互联网应用上云追求高性价比，要求敏捷上云，快速开通；核心系统上云要求网络稳定可靠，确定性时延和高安全；信息系统上云要求大带宽和确定性时延，例如 VR 课堂要求带宽>50Mbps/学生，时延<20ms；核心系统上云需要低时延，例如某电网差动保护业务要求承载网确保时延<2ms。面对不同的业务诉求，网络应能够基于业务的带宽、时延等不同的 SLA 诉求，提供多个分片并做到按需灵活调整，实现一网承载千行百业。
云网融合本质是 CT、IT、DT 产业的深度融合，而 2B 市场和产业数字化已成为 DICT 行业的新蓝海，云网融合成为运营商面向 2B 市场的主要服务形式。云网融合发展应充分理解新的业态，新的需求，以需求驱动云网融合发展。
中国联通云网融合将从 1.0 阶段迈向 2.0阶段。云网融合 1.0 阶段主要体现为云网协同，云计算和网络服务一体化提供，网络服务于中心云，但云与网相对独立。随着 5G、MEC 和 AI 的发展，算力已经无处不在，网络需要为云、边、端算力的高效协同提供更加智能的服务，计算与网络将深度融合，迈向云网融合 2.0，即算网一体的新阶段。
算网一体是在继承云网融合1.0工作基础上，根据“应用部署匹配计算，网络转发感知计算，芯片能力增强计算”的要求，在云、网、芯三个层面实现 SDN和云的深度协同，服务算力网络时代各种新业态。
在未来算网一体架构和组网中，需要提供六大融合能力，包括运营融合，管控融合，数据融合，资源融合，网络融合，协议融合等，具体分析如下。
运营融合：提供云、算、网、安一体的融合运营平台，为客户提供一键式电商化服务，客户可以订购云、算力、网络、安全等各种服务，并可以实时了解服务提供进度，服务提供质量等各项内容；
管控融合：云、算、网、安协同编排，通过云、算力、网络、安全等提供服务化 API 接口，将所有服务快速集成、统一编排、统一运维，提供融合的、智能化的管控体系；
数据融合：云网中各种采集数据、配置数据、安全数据、日志数据等集中在数据池中，形成数据中台，充分发挥 AI 能力，基于大数据学习和分析，提供安全、运维等多种智能服务，构建整个云网架构的智慧大脑；
算力融合：提供算力管理、算力计算、算力交易以及算力可视等能力，通过算力分配算法、区块链等技术实现泛在算力的灵活应用和交易，满足未来各种业务的算力诉求，将算力相关能力组件嵌入到整体框架中；
网络融合：集成云、网、边、端，形成空天地海一体化融合通信；
协议融合：端到端 IPv6+协议融合，围绕 SRv6，BIER6，APN6 等 IPv6+协议，实现云、网、边、端的协议融合，同时端到端控制协议简化，转发协议简化，向以 SRv6 为代表的 IPv6+协议演进。
全面优化配置云资源，利用中国联通集团战略级 IDC 资源及各省分 IDC 资源，打造区别于国内云商、国际云商的差异化资源，提升布局与性能方面的优 势，增强网络竞争优势。
打造智慧云网平台，对外统一客户入口，提供服务目录，对内实现网络的智能化，包括拓扑服务、联接服务等。整个云网服务平台包括意图驱动的业务层、模型驱动的逻辑层、资源灵活适配层，支持云网一体化自动开通，CPE 硬装即开通，分钟级实现云网自动开通，全流程可视。利用云网一体的敏捷性、灵活性和快速响应能力不断提升和优化客户体验。
中国联通云网融合的最终目标是演变成算网一体，网络感知算力，实现云、网、边、端、业协同，以更加灵活、弹性、可靠的能力为最终商业服务。
算网一体基于云网融合发展而来，并不能一蹴而就，需要分步进行技术攻关，渐进打造核心能力，强化算力建模与管理底层技术研究，基于泛在算力需求，完善算网承载能力，构建算网服务编排能力。
算力网络是融合计算、存储、传送资源的智能化新型网络，通过全面引入云原生技术，实现业务逻辑和底层资源的完全解耦。需通过打造如 Kubernetes 的面向服务的容器编排调度能力，实现服务编排面向算网资源的能力开放。同时，可结合 OpenStack 的底层基础设施的资源调度管理能力，对于数据中心内的异构计算资源、存储资源和网络资源进行有效管理，实现对泛在计算能力的统一纳管和去中心化的算力交易，构建一个统一的服务平台。
算力是设备/平台处理、运行业务的关键核心能力。在算力网络中，算力的提供方不再是专有的某个数据中心或集群，而是将云边端这种泛在的算力通过网络化的方式连接在一起，实现算力的高效共享。算网服务编排采用通用的OpenStack 和 Kubernetes 结合的方式来实现对于算力网络的计算、存储、网络等资源进行统一管理，整体通过 Open Infrastructure 架构来实现 IaaS 和 IPaaS 的资源编排调度能力。
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