V2V算力網(wǎng)建設白皮書V1.0

WWW.VISIONVERA.COMWWW.VISIONVERA.COM視聯(lián)戰(zhàn)略研究院1視聯(lián)動力創(chuàng)新改變世界 2視聯(lián)戰(zhàn)略研究院

目錄一、算力網(wǎng)建設背景 5（一）算力網(wǎng)定義 5（二）政策背景 （一）算力網(wǎng)定義 5（二）政策背景 5（三）建設必要性 6算力需求與能源資源錯配問題亟須解決提升“算力效率”至關重要確保算力產(chǎn)業(yè)安全發(fā)展成為構建國家核心競爭力的重要任務（四）算力網(wǎng)架構 （四）算力網(wǎng)架構 8基礎資源層：整合算網(wǎng)資源，構建算網(wǎng)基座算網(wǎng)調度層：保障算網(wǎng)資源精確匹配終端需求算網(wǎng)運營層：建設商業(yè)模式完善且安全可信的交易市場算網(wǎng)安全層：建設以數(shù)據(jù)安全為中心的算網(wǎng)安全體系算網(wǎng)運維層：協(xié)同各要素，提升可視化與智能化水平二、算力網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 10（一）我國算力產(chǎn)業(yè)概況 10（二）各地算力發(fā)展現(xiàn)狀 （一）我國算力產(chǎn)業(yè)概況 10（二）各地算力發(fā)展現(xiàn)狀 12（三）我國算力網(wǎng)發(fā)展挑戰(zhàn) 13沒有充足的能源支撐，算力難以“動”起來沒有高安全的網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)不敢“送”過來沒有自主可控的技術，服務難以“走”出去沒有低時延的網(wǎng)絡，應用無法“活”起來（四）算力網(wǎng)發(fā)展趨勢 （四）算力網(wǎng)發(fā)展趨勢 15“確定性”是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的必要條件內生安全的網(wǎng)絡安全防護體系是數(shù)據(jù)中心的保護盾算力網(wǎng)與能源網(wǎng)絡的高度耦合是能源問題的解藥用 17（一）視聯(lián)網(wǎng)技術優(yōu)勢 （一）視聯(lián)網(wǎng)技術優(yōu)勢 17采用自主可控技術實現(xiàn)協(xié)議級內生安全保障創(chuàng)新交換機制實現(xiàn)高穩(wěn)定性和超低延時跨域傳輸能力帶來實時算力應用范圍擴大低成本、高效率推動算力入企入園入校入戶，創(chuàng)新應用模式（二）視聯(lián)網(wǎng)在算力網(wǎng)各層級中的應用 （二）視聯(lián)網(wǎng)在算力網(wǎng)各層級中的應用 20網(wǎng)絡資源層：確定性網(wǎng)絡提供超快速度、超大規(guī)模傳輸能力算網(wǎng)調度層：整合異構算力，實現(xiàn)跨資源池數(shù)據(jù)安全調度算網(wǎng)運營層：打造安全流通環(huán)境，助力算力交易平臺建設算網(wǎng)安全層：構建自主可控一體協(xié)同的數(shù)據(jù)安全防護體系算網(wǎng)運維層：建設端到端監(jiān)控體系，保證數(shù)據(jù)全生命周期安全四、總結與展望 264視聯(lián)戰(zhàn)略研究院4視聯(lián)戰(zhàn)略研究院伴隨著數(shù)字中國建設步伐，經(jīng)濟社會數(shù)字化轉型和國家治理現(xiàn)代化對計算的要求全面升級，生產(chǎn)端、流通端、消費端對高效算力資源的共伴性需求呈現(xiàn)指數(shù)級增長，涵蓋先進計算軟硬件系統(tǒng)產(chǎn)品供給體系、算法算力平臺基礎設施、“計算+”賦能行業(yè)的算力經(jīng)濟展現(xiàn)出旺盛活力。如同農業(yè)經(jīng)濟的核心競爭力是建立在從勞動力人口到大規(guī)模水利設施再到機械化持續(xù)提升生產(chǎn)效率的基礎上一樣，算力的規(guī)模和效率也已經(jīng)成為發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟的核心競爭力。在此背景下，支撐算力高效流動的算力網(wǎng)成為數(shù)字經(jīng)濟時代的重要基礎設施。 一、算力網(wǎng)建設背景 （IDC）和清華大學聯(lián)合推出的《202-2022全球計算力指數(shù)評估報告》指出，隨著全球數(shù)字經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定增長，數(shù)字經(jīng)濟占比預計到2025年有望達到4.5%。同時，國家計算力GDP151GDP3.5‰20212025（一）算力網(wǎng)定義算力是集信息計算力、網(wǎng)絡運載力、數(shù)據(jù)存儲力于一體的新型生產(chǎn)力，主要通過算力中心、算力網(wǎng)等算力基礎設施向社會提供服務。算力網(wǎng)是數(shù)字化時代的資源網(wǎng)，是以計算為核心，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)連接，通過感知實現(xiàn)匹配與調度的服務。算力網(wǎng)的核心理念是推動算力成為水電一樣，可“一點接入，即取即用”的社會級服務，實現(xiàn)算力協(xié)作化、集約化、普惠化。在全球算力需求暴漲的同時，因為芯片復雜度和芯片材料技術的限制，摩爾定律演進速度卻在減慢，硬件技術進步的紅利見底，單芯片的算力提升空間越來越窄，成本越來越高。單芯片摩爾定律的失效，以及全球可持續(xù)發(fā)展目標下對于碳減排的要求，一方面迫使未來的數(shù)據(jù)中心必須在更優(yōu)的計算架構，以及更低的能耗下產(chǎn)生更大的算力；一方面需要盤活現(xiàn)有的算力資源，解決算力不足，算力網(wǎng)應運而生。算力網(wǎng)能夠提升算力整體利用率，從而解決算力需求急劇膨脹下全網(wǎng)算力供給不足的核心問題。（二）政策背景2021524提出“建設全國一體化算力網(wǎng)絡國家樞紐節(jié)點，發(fā)展數(shù)據(jù)中心集群，引導數(shù)據(jù)中心集約化、規(guī)?；⒕G色’20211212應用資源協(xié)同的全國一體化大數(shù)據(jù)中心體系。加快實施‘東數(shù)西算’工程，推進云網(wǎng)協(xié)同發(fā)展，提升數(shù)據(jù)中心跨網(wǎng)絡、跨地域數(shù)據(jù)交互能力，加強面向特定場景的邊緣計算能力，強化算力統(tǒng)籌和智能調度?！?022年2月18日，多部委聯(lián)合印發(fā)通知，同意在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內蒙古、81020231112023年10月8日，工信部等六部門印發(fā)《算力基礎設施高質量發(fā)展行動計劃》，針對算力、運載力、存儲力以及應用賦能四個方面提出明確的目標，要求到2025年，計算力方面，算力規(guī)模超過300EFLOPS，智能算力占比達到35%；運載力方面，國家樞紐節(jié)點數(shù)據(jù)中心集群間基本實現(xiàn)不高于理論時延1.5倍的直連網(wǎng)絡傳輸；應用賦能方面，每個重點領域打造30個以上應用標桿。20231225（標志著全國算力網(wǎng)建設進入快車道，各省、市正在加速布局算力產(chǎn)業(yè)?！秾嵤┮庖姟诽岢觥暗?025年底，綜合算力基礎設施體系初步成型。1ms時延城市算力網(wǎng)、5ms時延區(qū)域算力網(wǎng)、20ms時延跨國家樞紐節(jié)點算力網(wǎng)在示范區(qū)域內初步實現(xiàn)。算力電力雙向協(xié)同機制初步形成，國家樞紐節(jié)點新建數(shù)據(jù)中心綠電占比80%。用戶使用各類算力的易用性明顯提高、成本明顯降低，國家樞紐節(jié)點間網(wǎng)絡傳輸費用大幅降低。算力網(wǎng)關鍵核心技術基本實現(xiàn)安全可靠，以網(wǎng)絡化、普惠化、綠色化為特征的算力網(wǎng)高質量發(fā)展格局逐步形成”?！皷|數(shù)西算”作為繼“西氣東輸”“西電東送”“南水北調”后又一項國家重要戰(zhàn)略工程，是國家層面算力產(chǎn)業(yè)的一次大范圍、超大項目的落地，是建設數(shù)字經(jīng)濟新基座、暢通經(jīng)濟循環(huán)新通道、培育經(jīng)濟增長新動能的一次重大戰(zhàn)略部署，其內涵是發(fā)揮西部清潔能源充沛的優(yōu)勢，通過構建數(shù)據(jù)中心、云計算、大數(shù)據(jù)一體化的新型算力網(wǎng)體系，將東部算力需求有序引導到西部，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心建設布局，促進東西部協(xié)同聯(lián)動，不僅有利于促進區(qū)域和產(chǎn)業(yè)的平衡充分發(fā)展，也有利于提升產(chǎn)業(yè)鏈整體抗風險能力，還能通過算力基礎設施建設撬動上層應用創(chuàng)新，帶動全國數(shù)字經(jīng)濟協(xié)同發(fā)展。依托國家算力網(wǎng)樞紐節(jié)點高質量的算力供給，聯(lián)動可再生能源豐富地區(qū)及算力需求旺盛地區(qū)，將形成橫跨東西、聯(lián)通南北、全國一體化的算力“一張網(wǎng)”，成為促進國家范圍內高比例、大規(guī)模的通用計算、智能計算、超級計算等多元算力一體化并網(wǎng)調度的新型數(shù)字基礎設施和數(shù)字中國建設的重要基座，能夠為全社會生產(chǎn)生活提供普惠易用、綠色安全、規(guī)模彈性的算力資源和融合創(chuàng)新環(huán)境。（三）建設必要性近年來，我國算力產(chǎn)業(yè)規(guī)模快速增長，年平均增速超過30%，截至2023年6月底，全國在用數(shù)據(jù)760197EFLOPS，排名全球第二。但在我國算力規(guī)模保持強算力需求與能源資源錯配問題亟須解決土地和能源等資源日趨緊張的東部地區(qū)集中了全國絕大部分數(shù)據(jù)中心，難以繼續(xù)大規(guī)模發(fā)展數(shù)據(jù)中心，而能源和土地等資源相對富集的西部地區(qū)、經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)的數(shù)據(jù)中心在全國占比相對較低，具備發(fā)展數(shù)據(jù)中心、承接東部算力需求的潛力。這種不平衡的數(shù)據(jù)中心布局，不僅難以滿足實現(xiàn)碳達峰碳中和目標的要求，不利于區(qū)域協(xié)調發(fā)展，也造成能源、資源等極大浪費。因此，實施“東數(shù)西算”工程，推動算力資源優(yōu)化資源配置，增強國家整體算力效能，促進綠色發(fā)展，擴大有效投資，推動區(qū)域協(xié)調發(fā)展，釋放算力資源“乘數(shù)效應”和數(shù)據(jù)要素“倍增效應”。提升“算力效率”至關重要算力是重要的戰(zhàn)略資源，但算力絕非無限的，不僅一方面受制于硅、稀有金屬、電力、水等自然資源儲量的限制，還受摩爾定律等自然規(guī)律的限制，在當前技術條件下，各類科技材料和手段已不斷迫近各自指標的物理極限（如粒子大小等），同時更受美西方技術封鎖、產(chǎn)業(yè)鏈暢通與否等因素的影響。因此，衡量算力效能意義重大，不僅可以科學評估建設成效，而且對于有的放矢提升整體算力網(wǎng)效率意義重大且勢在必行。而這一切的前提，是科學測算出算力效率大小。那么，算力效率怎么計算？總體看，算力效率與單芯片效率、算內網(wǎng)效率、廣域網(wǎng)效率和能源成本四大因素密切相關。四者的關系類似宏觀經(jīng)濟學上的“乘數(shù)效應”，各個指標的變動都能形成躍遷式的組織帶動作用，效能和影響呈現(xiàn)放大效應和連鎖反應。因此，初步看，四者之間可構成以下關系，即可以衡量算力效率。xx能源成本算力效率指數(shù)=（1）芯片效率：每秒浮點運算次數(shù)越高代表計算速度越快，意味著芯片的算力越強勁。（2）算內網(wǎng)效率：數(shù)據(jù)傳輸效率和數(shù)據(jù)傳輸損耗大小。該效率與單卡內芯片效率、多卡并行效率、機架通信效率正相關。當40%。（3）廣域網(wǎng)效率：算力中心之間、跨省市、跨域的算力調用、數(shù)據(jù)傳輸效率以及相關損耗大小，有關指標包括寬帶利用10ms50%，丟0.5%，50%。（4）能源成本：指為支持服務器、數(shù)據(jù)中心、傳輸網(wǎng)等各個算力網(wǎng)組成部分有效運轉所需耗用的能源，包括電力、液20210.596/0.61//0.859//算力效率指數(shù)說明了什么？一是芯片不是影響算力效率的唯一因素。單個芯片的算力不能決定一切，在“缺芯少核”的情況下，通過優(yōu)化其他因子，依然可以有效提升算力網(wǎng)整體效率。二是傳輸效率意義重大。算內網(wǎng)、廣域網(wǎng)會影響40%—80%的算力網(wǎng)整體效率，在算力網(wǎng)全國一盤棋的背景下，單一節(jié)點效率降低，其影響都將隨著范圍等比例放大，影響區(qū)域甚至全國算力調度和數(shù)據(jù)傳輸效率。AI而算力最終需要各類資源支撐。能源成本與算力效率負相關，更低的能源成本將有更高的算力效率。相同投資金額，能源成本居高不下將大大影響算力效率，進而影響國家間的算力競爭。確保算力產(chǎn)業(yè)安全發(fā)展成為構建國家核心競爭力的重要任務（四）算力網(wǎng)架構從算力網(wǎng)的技術架構上看，從下到上可分為基礎資源層、算網(wǎng)調度層和算網(wǎng)運營層，同時算網(wǎng)運維和算網(wǎng)安全貫穿全程，形成“三橫兩縱”的支撐形態(tài)，支撐上層產(chǎn)業(yè)應用。圖1：算力網(wǎng)三橫兩縱架構來源：艾瑞咨詢圖/視聯(lián)戰(zhàn)略研究院制圖基礎資源層：整合算網(wǎng)資源，構建算網(wǎng)基座算力網(wǎng)基礎資源層主要圍繞算力資源與網(wǎng)絡資源的整合，以及為進一步提升算網(wǎng)資源利用率，構建綠（CPU為主針對異構算力（GPU）和高性能計算可以更多地利用云原生技術以實現(xiàn)算力資源效用最大化。在網(wǎng)絡層面，算力傳輸對網(wǎng)絡速率、確定性等方面提出更高要求，同時，更強調軟硬協(xié)同，在不斷完善網(wǎng)絡基礎設施的同時，利用軟件技術進一步優(yōu)化對網(wǎng)絡資源的管理和調度。最后，數(shù)據(jù)中心作為算網(wǎng)底層資源的載體，需要通過智能化來支持算網(wǎng)資源能力的發(fā)揮，也需要滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。算網(wǎng)調度層：保障算網(wǎng)資源精確匹配終端需求算網(wǎng)調度層作為算力網(wǎng)的神經(jīng)中樞連接著算網(wǎng)資源和應用，向下對接底層算力資源并進行注冊和標識，向上解析終端業(yè)務場景的算力需求并智能分解至各個使能平臺。算網(wǎng)調度層以算力感知、算力編排和算力路由為核心，現(xiàn)處于探索和初步實施階段。其中：算力感知需要對底層異構資源進行統(tǒng)一標識和納管，是算網(wǎng)調度的基礎，也是連接資源供需方的關鍵環(huán)節(jié)，目前仍缺乏技術標準體系支撐；算力編排需要統(tǒng)籌數(shù)據(jù)、技術和行業(yè)經(jīng)驗進行邏輯編排和架構建設；算力路由正推進通告管理路徑的建設和探索，同時基于底層算力虛擬化技術實現(xiàn)更靈活的調度。算網(wǎng)運營層：建設商業(yè)模式完善且安全可信的交易市場算網(wǎng)運營是以成熟的算網(wǎng)編排調度技術為前提，形成的連接算力供給方、算力需求方和合作伙伴的可信算力交易服務體系。算力交易平臺向上對接算力需求方，通過意圖網(wǎng)絡解析終端用戶算力需求，并基于多量綱和算力封裝為用戶提供無感切換的算網(wǎng)使用體驗；向下對接算力供應方與算力調度中樞，通過算力并網(wǎng)和算力路由將算力需求與供給連接起來。目前算力交易平臺處在探索和試點階段，相比體系化運營管理平臺的搭建，算力交易的商業(yè)模式和計費標準的統(tǒng)一更為重要。算網(wǎng)安全層：建設以數(shù)據(jù)安全為中心的算網(wǎng)安全體系大數(shù)據(jù)環(huán)境下，海量數(shù)據(jù)匯聚時往往存在數(shù)據(jù)量大、結構復雜等問題，數(shù)據(jù)安全成為算力經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的核心。采集、存儲、流通、交換、共享、使用等數(shù)據(jù)全生命周期中的安全保障都面臨著巨大挑戰(zhàn)。算力網(wǎng)將進一步模糊傳統(tǒng)安全邊界，需要在確保安全的前提下實現(xiàn)資源共享和明確資源權限，確保算力網(wǎng)中的供需雙方可以合理合法地利用算網(wǎng)資源。算力網(wǎng)加速了數(shù)據(jù)的流通，提升數(shù)據(jù)溯源難度，更多樣的企業(yè)業(yè)務和分散的數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)全生命周期各環(huán)節(jié)管理均提出更高要求。同時，還需要從底層硬件著手，提升自研能力與軟硬件安全適配性。圖2：算網(wǎng)安全特征與需求/算網(wǎng)運維層：協(xié)同各要素，提升可視化與智能化水平算力網(wǎng)對運維的廣度與深度均提出了新的要求。首先由于算力網(wǎng)服務規(guī)模廣，內容龐雜，因此其運維需要智能化的運維管理平臺，以實現(xiàn)對資源的集中管理，并將資產(chǎn)和資源更好地可視化，進而兼顧管理的全面性和細粒度。此外，算力網(wǎng)各環(huán)節(jié)連接緊密，出現(xiàn)潛在問題需要采用靈活多樣的處理方式，及時高效地解決問題，以避免因某一要素變化對全局產(chǎn)生影響。 二算力網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 （一）我國算力產(chǎn)業(yè)概況近年來，我國算力規(guī)模持續(xù)壯大。從基礎設施側看，我國數(shù)據(jù)中心、智能計算中心、超算中心加快布局。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，2022年我國基礎設施算力規(guī)模達到180EFlops，位居全球第二。從設備供給側看，202年我國計算設備算力總規(guī)模達到302EFlop，全球占比約為33%，連續(xù)兩年增速超過0%，高于全球增速。其中，基礎算力規(guī)模為120EFlop，增速26%，在我國算力占比40%；智能算力規(guī)模達到178.5EFlops，增速為72%，在我國算力占比達59%，成為算力規(guī)模快速增長的驅動力；超算算力規(guī)3.9EFlops，30%。圖3：我國算力規(guī)模及增速資料來源：中國信息通信院、IDC、Gartner、TOP500、HPCTOP100。視聯(lián)戰(zhàn)略研究院制圖隨著全國一體化算力網(wǎng)絡國家樞紐節(jié)點的部署和“東數(shù)西算”工程的推進，我國算力產(chǎn)業(yè)應用亦保持快速發(fā)展。據(jù)工信部介紹，20222.620%產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展新格局正加快構建。從需求端看，產(chǎn)業(yè)數(shù)字化加速對算力的“量”要求不斷提升，專業(yè)科研和技術進步對算力的“質”提出了更高要求；從供給端看，算力在自發(fā)性迭代，一方面算力基礎設施逐步向邊端滲透，另一方面異構芯片的研發(fā)讓算力形態(tài)越發(fā)多元。從應用領域看，我國算力應用已加速從互聯(lián)網(wǎng)、電子政務等傳統(tǒng)領域，向服務、電信、金融、制造、39的份額；電信行業(yè)加大算力基礎設施投入力度，算力份額首次超過政府行業(yè)，位列第二。在智能算力領域，互聯(lián)網(wǎng)行53的份額；服務行業(yè)快速從傳統(tǒng)模式向新興智慧模式發(fā)展，算力份額占比位列第二。從支撐能力看，算力應用場景向工業(yè)制造、城市治理、智能零售、智能調度等領域延伸，激發(fā)了數(shù)據(jù)要素驅動的創(chuàng)新活力，“工業(yè)大腦”和“城市大腦”建設初具規(guī)模。以3阿里發(fā)布通義千問大模型，商湯科技公布日日新大模型體系，5AI圖4：我國各行業(yè)算力應用分布情況資料來源：中國信息通信院、IDC。視聯(lián)戰(zhàn)略研究院制圖（二）各地算力發(fā)展現(xiàn)狀根據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全國至少有40座城市已經(jīng)建成或正在建設智算中心，這還不包括企業(yè)自主建設的智算中心。在這些城市中，既擁有超算中心，又擁有智算中心的城市包括天津、太原、濟南、西安、長沙、成都、重慶、廣州、深圳、無錫、昆山等11座城市。2023年年底，國家發(fā)展改革委、國家數(shù)據(jù)局等五部門聯(lián)合印發(fā)《實施意見》，城市算力網(wǎng)、國家樞紐節(jié)點等基礎設施建設有望進一步增質提速。根據(jù)中國信通院發(fā)布的各省市算力發(fā)展指數(shù)，京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝雙城經(jīng)濟圈等區(qū)域算力發(fā)展水平處于領先。北上廣及周邊省份依托雄厚經(jīng)濟基礎、把握算力發(fā)展機遇，在先進計算關鍵技術創(chuàng)新、算力產(chǎn)業(yè)提振、算力基礎設施建設、算力發(fā)展環(huán)境優(yōu)化、算力創(chuàng)新應用推廣等維度均取得突出成果，整體算力發(fā)展指數(shù)領先。北京、上海等地以政策為導向積極推動算力整體發(fā)展，先后出臺了《加快建設具有全球影響力的人工智能創(chuàng)新策源地實施方案（2023-2025）》《新型數(shù)據(jù)中心“算力浦江”行動計劃（2022—2024年）》等政策，圍繞人工智能算力發(fā)展和算力基礎設施等領域加快算力發(fā)展布局。中西部核心省份算力發(fā)展日益崛起，發(fā)展環(huán)境有望進一步優(yōu)化。中西部省份綠色能源充足，西北部省份氣候條件優(yōu)越，隨著國家“東數(shù)西算”工程的全面推進，貴州、內蒙古、甘肅、寧夏等核心省份算力發(fā)展優(yōu)勢突出，隨著“東數(shù)西存”“東數(shù)西訓”“東數(shù)西算”等鏈條并行發(fā)展，技術創(chuàng)新、算力應用、產(chǎn)業(yè)基礎等制約算力發(fā)展的條件將不斷得到改善。貴州加快建設面向全國的算力保障基地，開放“十二大應用場景”，打造大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)集群，著力培育算力發(fā)展核心競爭力。內蒙古加快綠色算力升級和算力應用賦能，建設一批綠色算力中心，提升云渲染、云游戲、云視頻等算力服務能力，有效落實了國家“東數(shù)西算”戰(zhàn)略。圖5：2022年中國部分省份算力發(fā)展指數(shù)資料來源：中國信息通信院。視聯(lián)戰(zhàn)略研究院制圖（三）我國算力網(wǎng)發(fā)展挑戰(zhàn)目前，我國算力產(chǎn)業(yè)在新型基礎設施建設、應用場景拓展及技術研發(fā)方面取得了一定成績，但面對更廣泛行業(yè)領域、更多方參與、更高品質要求的數(shù)據(jù)流通和應用場景，現(xiàn)有算力產(chǎn)業(yè)在基礎設施、關鍵技術等方面仍有不少短板，算力產(chǎn)業(yè)及算力網(wǎng)發(fā)展仍面臨挑戰(zhàn)。沒有充足的能源支撐，算力難以“動”起來（IEA2024——到20262022（AI）和加密貨幣行業(yè)的全球電力消耗占比為2%，預計到2026年將翻倍至10002027務器與AI相關的電力消耗可能增至85.4至134.0太瓦時，占全球當前用電量的0.5%。數(shù)據(jù)中心的電力13%15%聚焦國內，據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，全社會用電量的，碳排放則占全國碳排放量的%2與此同時，能源的空間供需不平衡和跨區(qū)域調度的挑戰(zhàn)尤為突出。我國“東數(shù)西算”戰(zhàn)略的目標之一就是利用大型數(shù)據(jù)中心，消納西部風光發(fā)電資源。但由于西部遠離經(jīng)濟中心和負荷中心，無法解決低時延效率低等難題。隨著各行業(yè)數(shù)字化轉型升級進度加快，全社會數(shù)據(jù)總量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，數(shù)據(jù)資源存儲、計算和應用需求大幅提升，迫切需要推動數(shù)據(jù)中心合理布局、供需平衡、綠色集約和高效互聯(lián)互通，促進數(shù)據(jù)要素高效流通應用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心綠色高質量發(fā)展。沒有高安全的網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)不敢“送”過來安全是算力經(jīng)濟發(fā)展的基礎。大數(shù)據(jù)環(huán)境下，一旦國家級的數(shù)據(jù)中心和算力基礎設施發(fā)生網(wǎng)絡安全事件和數(shù)據(jù)泄露，不僅影響公民和組織的合法權益，甚至將對國家安全、社會穩(wěn)定造成嚴重的威脅。依靠固化邊界防護理念的傳統(tǒng)防護方式在數(shù)據(jù)安全防護方面缺乏安全能力、靈活調度及統(tǒng)一運營機制，難以適應云架構環(huán)境下的業(yè)務流、數(shù)據(jù)流的融合變化。同時，數(shù)據(jù)交換和業(yè)務跨網(wǎng)需求攀升，云、網(wǎng)、端、用戶、數(shù)據(jù)資產(chǎn)之間界限愈發(fā)模糊，任一環(huán)節(jié)存在漏洞或風險，都將危害信息系統(tǒng)整體安全。當前，算力中心仍嚴重缺乏有效的網(wǎng)絡和信息安全保障能力，導致政府和企業(yè)用戶不愿將敏感信息交給遠程運算，他國亦不愿進行跨國遠程運算。沒有自主可控的技術，服務難以“走”出去目前，我國大量關鍵信息基礎設施的通信網(wǎng)絡基于IP協(xié)議體系構建，且IP協(xié)議體系已被證明存在大我國底層核心網(wǎng)絡協(xié)議技術存在安全短板，受制于西方發(fā)達國家，無法在網(wǎng)絡層為數(shù)據(jù)要素流通提供安全可信的環(huán)境，難以有效防御和根除潛在的網(wǎng)絡攻擊和威脅。算力網(wǎng)作為我國數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的基礎設施，從軟硬件到通信協(xié)議的自主可控尤為重要，應盡量采用國產(chǎn)化技術構建自主可控的信息技術底層架構和全周期生態(tài)體系，解決網(wǎng)絡核心技術的“卡脖子”問題。沒有低時延的網(wǎng)絡，應用無法“活”起來算力網(wǎng)傳輸對時延要求極高，所有單元都完成計算后才能進行下一輪運算。業(yè)界實驗發(fā)現(xiàn)，時延增加10ms，算力將下降50%；丟包率每增加5%，算力將下降50%。標準以太網(wǎng)絡采用盡力而為的工作機制，天然有丟包的特性，對存儲的性能穩(wěn)定性帶來了極大的影響。傳統(tǒng)網(wǎng)絡面對數(shù)據(jù)流量的劇增，凸顯出時延高、帶寬小、網(wǎng)絡擁塞等嚴重問題，網(wǎng)絡和算力發(fā)展脫節(jié)，難以支撐海量數(shù)據(jù)低時延高可靠的傳輸需求。30%左右，極大地浪費了投資。對于廣域網(wǎng)來說，東西部節(jié)點之間網(wǎng)絡傳輸能力不足，目前分布在東西部的8個國家級樞紐節(jié)點及10個數(shù)據(jù)集群之間缺少過渡性的合作橋梁，導致算力資源未能得到充分利用。從數(shù)據(jù)中心內部“算內網(wǎng)”GPU（加速器），采用分布式內存的并行機制，來避免單一內存的限制，但在GPU（神經(jīng)網(wǎng)絡傳輸能力成為制約算力應用的重要因素，高寬帶、低延時、無損化的網(wǎng)絡是打破傳輸瓶頸，提升算力效率的關鍵。具體來講，在算力網(wǎng)傳輸方面，目前存在以下問題：高性能應用的瓶頸：Web復用，交換網(wǎng)絡普遍采用TCP10G~100G網(wǎng)絡的時延由于丟包重傳等因素，時延大概在毫秒級水平。隨著技術發(fā)展以及制造工藝的迭代，數(shù)據(jù)HDDSSD，介質的訪問時延從1ms10usSCM質不斷發(fā)展，訪問時延大幅降低。網(wǎng)絡成為阻礙數(shù)據(jù)中心算力發(fā)揮的最大瓶頸。超大規(guī)模組網(wǎng)的障礙：數(shù)面大網(wǎng)”需要跨服務器通信，規(guī)模可達十萬甚至百萬級別的卡數(shù)，具有超大規(guī)模、高網(wǎng)絡容量以及高接入帶寬等特點。而實現(xiàn)張量并行的“參數(shù)面小網(wǎng)”則通常局限于單個服務器范圍內，具有規(guī)模小、容量超大以及高接入帶寬等特點。超高帶寬的限制：機內通信中GPU間的AllReduceGBGPU產(chǎn)生大量集合通信數(shù)據(jù)，這就要求高速互聯(lián)網(wǎng)絡具備高單端口帶寬、多鏈路及總帶寬。同時，高速串行計算機擴展總線標準（PCIe）的總線帶寬限制了網(wǎng)卡性能的發(fā)揮，需適配更高帶寬的總線技術以提升機間通信效率。流控與擁塞控制技術仍不完善：數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡廣泛采用基于優(yōu)先級的流量控制（PFC，Priority-basedFlowControl）機制來避免因緩存溢出而丟包。然而，PFC50%。RDMA技術種類繁多：遠程內存直接訪問技術（RDMA）正在被越來越多地應用到數(shù)據(jù)中心來獲得更優(yōu)異的性能表現(xiàn)。RDMACPU，直接訪問遠端機器的內存，并且通過將網(wǎng)絡協(xié)議棧卸載到網(wǎng)卡和內核旁路的方式提供超低的延遲和更高的網(wǎng)絡帶寬。目前，RDA技術在超算、AI訓練、存儲等多個高性RDMARDMA技術路線的選擇也不盡相同。當前的RoCE技術難以滿足業(yè)務需求：RDMA的多種技術路線中，RoCE技術的應用最為廣泛。然而受限于傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡的性能瓶頸，一RoCE應用在高性能業(yè)務中，仍然存在擁塞丟包、延遲抖動等性能損失，難以滿足高性能計算和存儲HPC應用中，傳統(tǒng)以太消息封裝能力較弱，查表流程復雜導致轉發(fā)時延較高，網(wǎng)絡的傳輸損失會造成處理器空閑等待數(shù)據(jù)，進而拖累整體并行計算性能。計算的穩(wěn)定性要求自動化運維：GPU集群規(guī)模達到一定量級后，保障集群系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運行就成為大模型工程化實踐中極其重GPUGPU的連通性。高性能網(wǎng)絡的自動化部署、一鍵式故障定位和業(yè)務無感自愈，將決定整個集群的計算穩(wěn)定性。（四）算力網(wǎng)發(fā)展趨勢為了滿足海量數(shù)據(jù)處理的需要和爆發(fā)式增長的計算場景，算力網(wǎng)需要在云、邊、端之間按需分配和靈活調度分散的計算資源、存儲資源以及網(wǎng)絡資源，讓“算力”基于“網(wǎng)絡”被共享、被調度、被使用、被協(xié)同并最終實現(xiàn)“網(wǎng)絡無所不達、算力無所不在、智能無所不及”。所以，對于算力網(wǎng)來說，一張具有超大帶寬、超低時延、海量連接、多業(yè)務承載的高品質網(wǎng)絡是關鍵?！按_定性”是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的必要條件從數(shù)據(jù)中心內部看，高寬帶、低延時、無損化的“確定性網(wǎng)絡”，才能夠支撐存算網(wǎng)絡融合、資源池化的數(shù)據(jù)中心一體化架構。首先，在人工智能、大數(shù)據(jù)、機器學習，以及高清視頻、AR、VR等技術和業(yè)務的驅動下，數(shù)據(jù)中心對網(wǎng)絡的帶寬需求將繼續(xù)呈加速發(fā)展的趨勢。超高帶寬和超低延時的網(wǎng)絡正在將本地存儲和網(wǎng)絡存儲的界限變得模糊，為數(shù)據(jù)中心一體化架構奠定基礎。其次，構建高性能網(wǎng)絡，提高數(shù)據(jù)在計算、存儲之間的搬運效率（運效），最重要的是在數(shù)據(jù)包轉發(fā)過程中實現(xiàn)無損化，即不允許出現(xiàn)數(shù)據(jù)包的丟失，“盡力而為”的傳統(tǒng)網(wǎng)絡已然成為過去。內生安全的網(wǎng)絡安全防護體系是數(shù)據(jù)中心的保護盾隨著數(shù)字化、智能化程度的加深，網(wǎng)絡安全風險也在成倍增加，網(wǎng)絡攻擊越來越常態(tài)化。面對越來越嚴峻的網(wǎng)絡安全風險挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)被動式的網(wǎng)絡安全建設方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有安全形勢的需要。新時代和新形勢對數(shù)據(jù)防護提出了新的安全保障需求，數(shù)據(jù)中心基礎設施需要構筑硬件加軟件的全生命周期網(wǎng)絡安點防護”轉向“系統(tǒng)防控”，從“靜態(tài)防護”轉向“動態(tài)防御”。網(wǎng)絡安全不是產(chǎn)品的簡單堆砌，也不是一兩個漏洞的發(fā)現(xiàn)，建設自主可控、具備主動安全特性的基礎網(wǎng)絡，保障網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)全生命周期