算力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究（2023年）

目 錄目 錄 5一、前言 1二、算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的背景和趨勢(shì) 1（一）算力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀 2（二）算力網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場(chǎng)景 5三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和算力網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同發(fā)展 8四、算力網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景和部署方式 10（一）算力網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景 11（二）算力網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的部署方式 12五、算力網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù) 13（一）算網(wǎng)度量 13（二）算網(wǎng)感知 14（三）算網(wǎng)調(diào)度 15（四）在網(wǎng)計(jì)算 16（五）算網(wǎng)確定性 16（六）算網(wǎng)數(shù)字孿生 17（七）算力標(biāo)識(shí) 18六、愿景 18七、展望 19參考文獻(xiàn) 20一、前言10業(yè)聯(lián)盟（AII）先后發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)》1.02.0工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)前已經(jīng)經(jīng)過概念普及的階段，形成了以網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)和安全為核心的技術(shù)體系，進(jìn)入到技術(shù)應(yīng)用部署的沉淀期。算力網(wǎng)絡(luò)作為網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算融合發(fā)展的全新方向，將進(jìn)一步促進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)融合，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供新型融合基礎(chǔ)設(shè)施的支撐。本報(bào)告主要研究面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的算力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，探索算力網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)的結(jié)合及應(yīng)用方向，通過該研究報(bào)告可對(duì)算力網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及管理的工作起到一定的指導(dǎo)作用。二、算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的背景和趨勢(shì)數(shù)字經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型需要更優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)連接和更強(qiáng)力的算力滿足超大帶寬、超低時(shí)延、超高安全等業(yè)務(wù)需求。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代通信技術(shù)（Communicationtechnology,CT）、控制技術(shù)（Operationtechnology,OT）（Informationtechnology，IT）的有機(jī)結(jié)合，日益成為產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和發(fā)展的有力支撐，促進(jìn)著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。隨著新基建戰(zhàn)略、東數(shù)西算工程的啟動(dòng)和部署，對(duì)建設(shè)集約高效、經(jīng)濟(jì)適用、智能綠色、安全可靠的網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施提出更高的要求。算力網(wǎng)絡(luò)作為“算力+連接”的集合，正體現(xiàn)了新基建對(duì)5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等融合基礎(chǔ)設(shè)施和AI、云/邊緣計(jì)算、區(qū)塊鏈等新技術(shù)服務(wù)的融合訴求，以及對(duì)東數(shù)西算工程的有效升級(jí)。算力網(wǎng)絡(luò)是隨著5G、邊緣計(jì)算的技術(shù)融合和分布式部署發(fā)展而來，是國內(nèi)通信產(chǎn)業(yè)界首創(chuàng)的新型技術(shù)。5GNFV技術(shù)開創(chuàng)了網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的融合路徑，邊緣計(jì)算作為計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施向客戶側(cè)的進(jìn)一步延伸，對(duì)降低業(yè)務(wù)的時(shí)延、保障業(yè)務(wù)可靠性等有明顯的優(yōu)勢(shì)。面向算力更加泛在化部署的趨勢(shì)，算力網(wǎng)絡(luò)可以有效促進(jìn)中心云、邊緣云、邊緣網(wǎng)關(guān)等多樣化算力節(jié)點(diǎn)的協(xié)同，一方面可以實(shí)現(xiàn)無差別的用戶服務(wù)一致性，滿足極致的業(yè)務(wù)體驗(yàn)；另一方面，通過對(duì)資源的高效利用，可以助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”綠色發(fā)展目標(biāo)。綜上，算力網(wǎng)絡(luò)是以算為中心、網(wǎng)為根基，網(wǎng)、云、數(shù)、智、安、邊、端、鏈（ABCDNETS）等深度融合、提供一體化服務(wù)的新型信息基礎(chǔ)設(shè)施。算力網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“算力泛在、算網(wǎng)共生、智能編排、一體服務(wù)”，逐步推動(dòng)算力成為與水電一樣，可“一點(diǎn)接入、即取即用”的社會(huì)級(jí)服務(wù)，達(dá)成“網(wǎng)絡(luò)無所不達(dá)，算力無所不在，智能無所不及”的愿景。（一）算力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀算力網(wǎng)絡(luò)目前已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)界發(fā)展的熱點(diǎn)，運(yùn)營商、設(shè)備商、科研院校等先后加入“算力網(wǎng)絡(luò)”的研究，基本確立了算力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展路線和架構(gòu)體系，并在算力建模、算力感知、算力路由、算力交易等核心技術(shù)方向取得初步成果，發(fā)表多篇論文并推進(jìn)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化制定，同時(shí)開展了技術(shù)原型的驗(yàn)證和試2021[3]、《算力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)白皮書》、《算網(wǎng)一體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及技術(shù)體系展望白皮書》，確立了算力網(wǎng)絡(luò)為全新發(fā)展計(jì)劃，闡述了算力網(wǎng)絡(luò)的十大技術(shù)發(fā)展方向和核心技術(shù)體系，以及面向算網(wǎng)一體的原創(chuàng)技術(shù)體系和技術(shù)路線。中國電信發(fā)布的《云網(wǎng)融合2030CUBE-Net3.0國內(nèi)外組織已經(jīng)逐步開展在算網(wǎng)融合方面的相關(guān)工作。在國際電信聯(lián)盟（InternationalTelecommunicationUnion，ITU）6形成統(tǒng)一術(shù)語——算網(wǎng)融合CNC（ComputingandNetworkConvergence）IMT-2020及未來網(wǎng)絡(luò)、NGNe（NextGenerationNetworkEvolution，下一代網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)）、新型計(jì)算，固移融合等技術(shù)領(lǐng)域，涉及需求、架構(gòu)、服務(wù)保障、信令協(xié)議、管理編排、星算網(wǎng)絡(luò)等方向。在國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（InternetEngineeringTaskForce,IETF）20192成立了在網(wǎng)計(jì)算研究組COINRG（ComputinginNetworkResearchGroup），主要面向數(shù)據(jù)中心，研究在網(wǎng)計(jì)算技術(shù)的需求和應(yīng)用場(chǎng)景。20223月，算力感知網(wǎng)絡(luò)（ComputingAwareNetwork,CAN）的工作組籌備會(huì)BoF（BirdsofaFeather）IETF113IETF主席、IRTF主席、路由域工作組主席等專家的熱烈關(guān)注。20233IETFCATS,Computing-AwareTrafficSteering)，中國移動(dòng)擔(dān)任主席。20237117IETF算力網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)——《算力路由問題陳述、應(yīng)用場(chǎng)景和需求》完成立項(xiàng)。第三代合作伙伴計(jì)劃（3rdGenerationPartnershipProject,3GPP）（CAN）等相關(guān)立項(xiàng)和討論。國內(nèi)行業(yè)組織如CCSA（ChinaCommunicationsStandardsAssociation，中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)）、中國通信學(xué)會(huì)、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟、IMT-2030(6G)推進(jìn)組紛紛啟動(dòng)算網(wǎng)一體相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定。202095.0產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立了“算力網(wǎng)絡(luò)特設(shè)工作組”。20217組，開始算網(wǎng)融合領(lǐng)域的團(tuán)標(biāo)制定。20221CCSA正式成立了算網(wǎng)融合標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)委員會(huì)（TC621），積極推動(dòng)算網(wǎng)融合標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施和產(chǎn)業(yè)化。IMT-2030(6G)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工作組已正式啟動(dòng)6G20221致力于推動(dòng)多樣性算力軟硬件生態(tài)繁榮、帶動(dòng)中國計(jì)算產(chǎn)業(yè)成熟。20223TC337次全會(huì)上，首個(gè)算力網(wǎng)絡(luò)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《算力網(wǎng)絡(luò)總體技術(shù)要求》完成報(bào)批。20231141次全會(huì)上行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《算力網(wǎng)絡(luò)算力路由協(xié)議技術(shù)要（二）算力網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場(chǎng)景算力網(wǎng)絡(luò)將改變算力的供給、應(yīng)用和服務(wù)方式，能夠大大提升算網(wǎng)服務(wù)的靈活性和高效性。算網(wǎng)一體的深度融合可以助力全行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提供網(wǎng)隨算動(dòng)、云網(wǎng)邊端、可信共享等多種新服務(wù)方式，提升面向生活、行業(yè)和社會(huì)新興業(yè)務(wù)的已有場(chǎng)景體驗(yàn)，同時(shí)構(gòu)筑未來新型場(chǎng)景，賦能千行百業(yè)。CloudVR隨著個(gè)人和家庭智能終端的逐漸普及，以終端設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)連接為基礎(chǔ)，算力網(wǎng)絡(luò)通過提供云邊端多層次算力的協(xié)同供給和極致可靠的網(wǎng)絡(luò)保障，可在連接量、數(shù)據(jù)量、計(jì)算量激增場(chǎng)景下，滿足用戶對(duì)智能化、沉浸式生活體驗(yàn)的需求。在生活場(chǎng)景中，大量終端的服務(wù)已通過遷移至云端和邊端的方式，來解決終端設(shè)備算力限制與高服務(wù)體驗(yàn)需求之間的矛盾，如云存儲(chǔ)、云手機(jī)、云辦公等應(yīng)用，在保證業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，釋放了端側(cè)存儲(chǔ)、計(jì)算等資源的壓力。未來隨著虛擬現(xiàn)實(shí)、感知技術(shù)、圖像處理等強(qiáng)交互技術(shù)的成熟，人們可在虛擬世界中獲得社交、娛樂等豐富的沉浸式體驗(yàn)，可使用全息通訊、腦機(jī)或電子皮膚等實(shí)現(xiàn)超現(xiàn)實(shí)的人與人、人與物的交互，打破虛擬和現(xiàn)實(shí)邊界，顛覆用戶的生活方式。為了同時(shí)滿足人們對(duì)終端“輕、薄”的要求以及高質(zhì)量、高可靠的服務(wù)體驗(yàn)，需要將重計(jì)算任務(wù)將卸載到邊緣計(jì)算或者云上。算力網(wǎng)絡(luò)通過對(duì)云邊協(xié)同服務(wù)升級(jí)，構(gòu)建云邊端多層次、一體化算力網(wǎng)絡(luò)體系，可滿足上述場(chǎng)景中任務(wù)上云的要求，并根據(jù)業(yè)務(wù)中不同任務(wù)的差異化的需求智能化匹配到不同層級(jí)、不同內(nèi)核的算力節(jié)點(diǎn)，讓用戶無需關(guān)心資源的需求和部署位置，如為視頻渲染、低時(shí)延要求任務(wù)可自動(dòng)匹配GPU算力和高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)能力的邊側(cè)算力節(jié)點(diǎn)，如下圖所示。通過算力網(wǎng)絡(luò)提供的算網(wǎng)一體服務(wù)，可以最大程度簡(jiǎn)化應(yīng)用的部署過程，并保障最優(yōu)服務(wù)體驗(yàn)。圖1一體化CloudVR場(chǎng)景V2X人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G等信息通信新技術(shù)將逐漸在各行業(yè)高度普及，與行業(yè)作業(yè)各環(huán)節(jié)深度融合，助力行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。未來的生產(chǎn)方式將發(fā)生顛覆式變革，包括從觀察生產(chǎn)信息到感知生產(chǎn)信息、從操作性工作到創(chuàng)造性工作，這種變革需要更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力、更高效的數(shù)據(jù)傳輸能力，計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)將成為行業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵要素。在智慧交通場(chǎng)景中，通過攝像頭、雷達(dá)等傳感設(shè)備，獲取交通環(huán)境中的多維數(shù)據(jù)，并通過對(duì)海量數(shù)據(jù)的分析學(xué)習(xí)，推理出相應(yīng)策略指導(dǎo)車輛自動(dòng)行駛、調(diào)節(jié)交通信號(hào)。當(dāng)前自動(dòng)駕駛主要依賴車載傳感器和算力，采集信息的局限性和算力的性能瓶頸限制了駕駛策略的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。因此為了實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)景的準(zhǔn)確感知和海量數(shù)據(jù)的高效處理，需要協(xié)同車內(nèi)、車車、車路等多維度的通信場(chǎng)景，基于算網(wǎng)一體化能力，算力網(wǎng)絡(luò)可將不同時(shí)延、算力需求的車內(nèi)、車間、路側(cè)協(xié)同等應(yīng)用分發(fā)到云、邊、端算力，并與車內(nèi)的算網(wǎng)一體化終端協(xié)同，最終形成精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)的駕駛策略。圖2一體化自動(dòng)駕駛場(chǎng)景綠色低碳隨著數(shù)據(jù)中心的高速發(fā)展，“東數(shù)西算”工程的全面啟動(dòng)以及“雙碳”目標(biāo)的提出，能耗快速增長(zhǎng)成為數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)2020年用電量已占全社會(huì)用電的2.7左右，但數(shù)據(jù)中心利用率只有50左右，說明利用并不充分。傳統(tǒng)算力和網(wǎng)絡(luò)分域優(yōu)化的模式將導(dǎo)致能耗單域最優(yōu)而不是全局最優(yōu)的情況。隨著雙碳戰(zhàn)略的提出，算網(wǎng)分治或運(yùn)營層面的淺層次協(xié)同都將無法滿足需求，需要算網(wǎng)一體實(shí)現(xiàn)算力域和網(wǎng)絡(luò)域在調(diào)度層面、甚至是基礎(chǔ)設(shè)施層面的深度協(xié)同優(yōu)化，生成跨域優(yōu)化的調(diào)度策略?！八恪焙汀熬W(wǎng)”的一體化服務(wù)可以有效提升資源利用率，減少網(wǎng)絡(luò)資源和計(jì)算資源的浪費(fèi)，降低整體能耗，助力“雙碳”戰(zhàn)略。圖3一體化算網(wǎng)助力雙碳例如，傳統(tǒng)模式下，AR/VR等對(duì)“網(wǎng)”和“算”有較高需求的新型應(yīng)用，需要極致的網(wǎng)和云來保障用戶的服務(wù)體驗(yàn)，但極致的網(wǎng)和云可能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過AR/VR業(yè)務(wù)本身的需求，造成資源的浪費(fèi)，因此可以利用網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算組合服務(wù)最優(yōu)，以降低傳輸成本和電力消耗，助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和算力網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)建工業(yè)環(huán)境下人、機(jī)、物全面互聯(lián)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，根據(jù)業(yè)務(wù)需求和數(shù)據(jù)流向，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)又可進(jìn)一步劃分為工廠內(nèi)網(wǎng)和工廠外網(wǎng)。工廠內(nèi)網(wǎng)指在工廠或園區(qū)內(nèi)部，滿足工廠內(nèi)部生產(chǎn)、辦公、管理、安防等連接需求，用于生產(chǎn)要素互聯(lián)以及企業(yè)IT管理系統(tǒng)之間連接的網(wǎng)絡(luò)。工廠外網(wǎng)指以支撐工業(yè)全生命周期各項(xiàng)活動(dòng)為目的，滿足工廠數(shù)據(jù)、工業(yè)應(yīng)用、工廠業(yè)務(wù)需要出工廠與云平臺(tái)或者其他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)需求，用于連接企業(yè)上下游之間、企業(yè)多分支機(jī)構(gòu)、企業(yè)與云應(yīng)用/[1]。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施包括部署在工業(yè)外網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)中的中心云、邊緣云、網(wǎng)關(guān)、控制器等。中心云主要處理非實(shí)時(shí)的大規(guī)模數(shù)據(jù)，可以部署在企業(yè)外網(wǎng)或內(nèi)網(wǎng)；邊緣云主要處理有一定實(shí)時(shí)性、安全性要求的業(yè)務(wù)，通常部署在園區(qū)網(wǎng)絡(luò)或者企業(yè)內(nèi)網(wǎng)；網(wǎng)關(guān)主要處理協(xié)議轉(zhuǎn)換等業(yè)務(wù)，通常部署在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)；控制器主要以實(shí)時(shí)閉環(huán)控制業(yè)務(wù)為重點(diǎn)，通常部署在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)的車間網(wǎng)絡(luò)。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，云化網(wǎng)關(guān)、云化PLC的形態(tài)也漸漸出現(xiàn)，增加了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)算力節(jié)點(diǎn)的種類以及部署形式，不僅要求不同種算力節(jié)點(diǎn)間多級(jí)的調(diào)度，同時(shí)對(duì)同類節(jié)點(diǎn)間的調(diào)度也提出了新的需求。算力網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算兩大學(xué)科的融合，如圖1SRv6/G-SRv6IP全光高速互聯(lián)、全光靈活調(diào)度為代表的光網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，以及多樣性算力、算力原生為代表的靈活敏捷的算力底座和邊緣計(jì)算、端計(jì)算為代表的的泛在算力基礎(chǔ)設(shè)施。以網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施為基礎(chǔ)，算力網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)算網(wǎng)一體。在算網(wǎng)一體階段，網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施從形態(tài)上走向深度融合甚至一體化，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)及計(jì)算；業(yè)務(wù)請(qǐng)求將分解至異構(gòu)的分布式服務(wù)節(jié)點(diǎn)，利用集中式和分布式調(diào)度結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)極低時(shí)延的信息處理；網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算資源從整體上實(shí)現(xiàn)一體化編排管理，充分考慮地域、時(shí)間、用戶等性質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)一編排。圖4算力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系[2]工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息通信技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合的新型基礎(chǔ)設(shè)施，是將互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)引入工業(yè)領(lǐng)域的融合發(fā)展方向。算力網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施與計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的深度融合，與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以相互促進(jìn)發(fā)展。一方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以促進(jìn)算力網(wǎng)絡(luò)在垂直行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，另一方面，算力網(wǎng)絡(luò)可以激發(fā)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新的發(fā)展動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)靈活、高效、集約的工業(yè)再升級(jí)。四、算力網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景和部署方式面向互聯(lián)互通、柔性制造等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)趨勢(shì)，算力網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用在工業(yè)內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)，對(duì)異構(gòu)的算力節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編排管理，并通過與工業(yè)SDN、IPv6協(xié)議的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)算力的實(shí)時(shí)感知調(diào)度，滿足高帶寬、低時(shí)延的新型工業(yè)視覺、工業(yè)控制、工業(yè)智能等業(yè)務(wù)需求，如圖5所示。圖5工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和算力網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展（一）算力網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景算力網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用在工業(yè)內(nèi)網(wǎng)，對(duì)邊緣云、網(wǎng)關(guān)、PLC等異構(gòu)算力節(jié)點(diǎn)的進(jìn)行編排管理。不同形態(tài)的設(shè)備在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中所處的位置不同，所包含的芯片種類以及計(jì)算和存儲(chǔ)能力不同，相應(yīng)負(fù)責(zé)的業(yè)務(wù)也有所差異。同一類業(yè)務(wù)中的不同任務(wù)可以分別在所對(duì)應(yīng)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)進(jìn)行，例如邊緣智能場(chǎng)景中的云中心訓(xùn)練模型，邊緣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行推理決策，可以通過算力網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度更高效的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前所對(duì)應(yīng)最近的邊緣節(jié)點(diǎn)負(fù)載較高，可以實(shí)時(shí)調(diào)度到附近負(fù)載較低的邊緣節(jié)點(diǎn)執(zhí)行業(yè)務(wù)請(qǐng)求。算力網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用在工業(yè)外網(wǎng)，對(duì)不同園區(qū)或不同工廠的云、邊緣云等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)同調(diào)度。當(dāng)前云化PLC、云化網(wǎng)關(guān)的趨勢(shì)促使計(jì)算節(jié)點(diǎn)和功能以虛擬化的形式部署，增加了節(jié)點(diǎn)之間的管理和調(diào)度需求。且由于虛擬化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的提升，跨工廠、跨園區(qū)的遠(yuǎn)程控制、多點(diǎn)協(xié)作場(chǎng)景也逐漸涌現(xiàn)，例如通過云化PLC來進(jìn)行遠(yuǎn)程控制作業(yè)，或者跨園區(qū)的多點(diǎn)AR/VR來構(gòu)建虛擬工廠，可通過算力網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算資源的精準(zhǔn)調(diào)度。（二）算力網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的部署方式工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)向靈活組網(wǎng)、IPSDN、IPv6當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)（主要指離散工業(yè)）基本上都是“剛性生產(chǎn)”模式[3]，制造環(huán)節(jié)中機(jī)器、設(shè)備、輔助工具等需要按照預(yù)先的設(shè)定進(jìn)行互聯(lián)。未來工業(yè)生產(chǎn)大規(guī)模定制化的特點(diǎn)需要資源組織更加靈活和智能，工業(yè)SDN過網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)調(diào)整，打破工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)剛性組織的局限，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的靈活組織及生產(chǎn)設(shè)備的“即插即用”，適應(yīng)智能機(jī)器自組織和生產(chǎn)線敏捷部署的要求。算力網(wǎng)絡(luò)可以與工業(yè)SDN相結(jié)合，可以進(jìn)一步促進(jìn)工業(yè)靈活化生產(chǎn)的需要。通過增SDN收集，同時(shí)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)鏈路的狀態(tài)信息，選擇最合適的計(jì)算服務(wù)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)路徑，滿足新型的工業(yè)場(chǎng)景需求，且實(shí)現(xiàn)成本較低，易于部署。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)基本采用總線和工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，具備很強(qiáng)的專用性和私有性，為互聯(lián)互通帶來較大困難，通過協(xié)議轉(zhuǎn)換IPIP伸至工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)辦公網(wǎng)絡(luò)、生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)、過程控制網(wǎng)絡(luò)以及現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的端到端IP統(tǒng)的全面深層次交互。以Profinet、Ethernet/IP等為代表的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議已經(jīng)支持為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分配IPIPIPv6IPv6IPv6/路由器/交換機(jī)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)算力節(jié)點(diǎn)信息的采集；并通過IPv6算力感知和路由。相較于集中式的實(shí)現(xiàn)方式，分布式方案的更高效更實(shí)時(shí)。五、算力網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)算力網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的核心技術(shù)包括算力度量、算力感知和路由、在網(wǎng)計(jì)算、確定性網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)等。（一）算網(wǎng)度量算力網(wǎng)絡(luò)提供算力和網(wǎng)絡(luò)的綜合服務(wù)，需要統(tǒng)一的度量標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)的度量目前已經(jīng)比較成熟，算力度量是對(duì)算力需求和資源進(jìn)行統(tǒng)一的抽象描述，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)形成算網(wǎng)能力模板，提供標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的度量規(guī)則[4]。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)中的業(yè)務(wù)專用性要求相對(duì)較高，差異化需求相對(duì)明顯，對(duì)通信、計(jì)算、存儲(chǔ)等方面的側(cè)重各有不同。算力度量可以幫助衡量計(jì)算任務(wù)所對(duì)應(yīng)的硬件要求，為優(yōu)化整體的服務(wù)性能提供基礎(chǔ)。算網(wǎng)度量主要包括三個(gè)方面：面向算力資源的度量。需要支持對(duì)算力資源的度量和建模，支持對(duì)運(yùn)營商、服務(wù)提供商及第三方算力資源節(jié)點(diǎn)提供的算力進(jìn)行可量化的能力描述。面向算力需求的度量。需要支持對(duì)算力需求的度量和建模，支持對(duì)用戶的算力需求的可分類分級(jí)的描述。算力度量信息的使用。算力感知和調(diào)度中的策略決策模塊或者是算網(wǎng)編排管理模塊按照用戶的需求，合理的分配算力節(jié)點(diǎn)完成計(jì)算任務(wù)。（二）算網(wǎng)感知算網(wǎng)感知是對(duì)用戶、網(wǎng)絡(luò)和算力資源和服務(wù)的部署位置、負(fù)載信息等的實(shí)時(shí)感知，需要打通網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域、計(jì)算領(lǐng)域、應(yīng)用領(lǐng)域的信息邊界，為進(jìn)一步的協(xié)同、調(diào)度、融合提供條件。工IT、OT異化，對(duì)算力資源和狀態(tài)的有效感知，可以促進(jìn)提高算網(wǎng)的管控效率，提升整體的資源利用率。算網(wǎng)感知主要包括三個(gè)方面：用戶需求的感知。需要對(duì)用戶或業(yè)務(wù)的需求進(jìn)行感知，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為對(duì)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算的需求，可通過數(shù)據(jù)面報(bào)文封裝或者控制面下發(fā)等方式。網(wǎng)絡(luò)資源的感知。需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)的資源情況，例如路徑的帶寬和時(shí)延狀態(tài)進(jìn)行感知，可通過帶內(nèi)和帶外檢測(cè)或者智能化預(yù)測(cè)等方式。算力資源的感知。需要對(duì)計(jì)算的類型、負(fù)載、存儲(chǔ)等情況進(jìn)行感知，可以通過計(jì)算域網(wǎng)關(guān)收集信息，并通過網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議如BGP、IGP等進(jìn)行通告。（三）算網(wǎng)調(diào)度算網(wǎng)調(diào)度是通過融合計(jì)算信息的新型路由和協(xié)議，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高效的算網(wǎng)一體化調(diào)度，滿足新型業(yè)務(wù)的端到端算網(wǎng)需求，提升整體資源利用率。工業(yè)視覺、AR/VR等業(yè)務(wù)逐漸展開應(yīng)用，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延和計(jì)算的性能同時(shí)提出了更高的要求，算力的感知和路由將在面向未來演進(jìn)的新型業(yè)務(wù)中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，保障用戶體驗(yàn)。算網(wǎng)調(diào)度主要包括：算力路由與尋址機(jī)制。需要研究從單一距離向量路由到算力、距離多要素疊加融合路由演進(jìn)，基于IPv6/SRv6等協(xié)議進(jìn)行繼承性創(chuàng)新，探索underlay、overlay以及兩者協(xié)同的多種技術(shù)路線，形成新型路由協(xié)議和尋址機(jī)制。算網(wǎng)一體調(diào)度算法。結(jié)合算力路由信息表和業(yè)務(wù)需求，通過“算力+網(wǎng)絡(luò)”的多因子聯(lián)合計(jì)算，按需動(dòng)態(tài)生成業(yè)務(wù)調(diào)度策略，將業(yè)務(wù)沿最佳網(wǎng)絡(luò)路徑調(diào)度到目的算力節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)算網(wǎng)一體調(diào)度。（四）在網(wǎng)計(jì)算在網(wǎng)計(jì)算面向網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算逐步一體化階段，計(jì)算任務(wù)開始從網(wǎng)絡(luò)邊緣的數(shù)據(jù)中心逐漸遷移至網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，由交換機(jī)、路由器、網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器等設(shè)備共同完成計(jì)算任務(wù)。當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的計(jì)算節(jié)點(diǎn)種類、部署方式越來越多樣化，邊緣計(jì)算已經(jīng)促進(jìn)了業(yè)務(wù)的分布式部署，在網(wǎng)計(jì)算可以進(jìn)一步加速工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的處理，提供無處不在的連接和計(jì)算服務(wù)。在網(wǎng)計(jì)算的發(fā)展還處在初級(jí)階段，主要挑戰(zhàn)包括：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源受限?？删幊叹W(wǎng)絡(luò)設(shè)備片上存儲(chǔ)資源及運(yùn)算能力受限，限制了在網(wǎng)計(jì)算的功能卸載。異構(gòu)硬件統(tǒng)一抽象難。AISC、FPGA、多核CPU等異構(gòu)芯片需要統(tǒng)一配置能力，面臨挑戰(zhàn)。計(jì)算原語碎片化，難以通用。應(yīng)用相關(guān)的功能需要以可重用的原語形式配置到設(shè)備中，而非應(yīng)用本身。（五）算網(wǎng)確定性確定性網(wǎng)絡(luò)自提出以來，首先在車載網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)得以應(yīng)用，當(dāng)前工業(yè)以太網(wǎng)、時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)[5]等技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，IP[6]。面向工IP范圍。確定性網(wǎng)絡(luò)提供更可靠、更精準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)連接，和算力網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，將為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供端到端的確定性服務(wù)。算網(wǎng)確定性主要包括：網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算各自優(yōu)化。如通過資源隔離+隊(duì)列調(diào)度實(shí)現(xiàn)確定性網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)通過實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)+線程鎖實(shí)現(xiàn)確定性計(jì)算，從而保障端到端的算網(wǎng)確定性。RSVP一體化的資源預(yù)留，通過隊(duì)列調(diào)度擴(kuò)展至線程排隊(duì)實(shí)現(xiàn)一體化的任務(wù)調(diào)度，通過跨域延時(shí)標(biāo)識(shí)協(xié)同不同服務(wù)域?qū)崿F(xiàn)一體化的跨域協(xié)同。（六）算網(wǎng)數(shù)字孿生數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)是將數(shù)字孿生技術(shù)引入網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建一個(gè)具有物理網(wǎng)絡(luò)實(shí)體及虛擬孿生體,且二者可進(jìn)行實(shí)時(shí)交互映射的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[7]。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)可以通過算力網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算能力以及實(shí)時(shí)調(diào)度能力更高效準(zhǔn)確的采集數(shù)據(jù)和建模，同時(shí)可以與空間物理系統(tǒng)(Cyberphysicalsystem,CPS[8]相結(jié)合構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)虛擬孿生體，促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)化、智能化運(yùn)維和升級(jí)。算網(wǎng)數(shù)字孿生主要包括：構(gòu)建網(wǎng)數(shù)字孿生平臺(tái)。利用數(shù)字孿生和意圖網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建虛實(shí)交互的算網(wǎng)數(shù)字孿生平臺(tái)，為高效率的數(shù)據(jù)采集、虛實(shí)交互以及性能優(yōu)化提供基礎(chǔ)。“雙閉環(huán)控制”。實(shí)現(xiàn)存、算、網(wǎng)資源的智能編排和調(diào)配以及創(chuàng)新優(yōu)化策略的低風(fēng)險(xiǎn)、高效率部署。（七）算力標(biāo)識(shí)針對(duì)專業(yè)性高、差異性大的工廠內(nèi)智能任務(wù)，對(duì)算力資源與網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行統(tǒng)一且可驗(yàn)證的標(biāo)識(shí)可為算力調(diào)度提供基礎(chǔ)。工業(yè)外網(wǎng)中算力的流通依賴于對(duì)不同數(shù)據(jù)中心算力標(biāo)識(shí)的統(tǒng)一，且工業(yè)計(jì)算任務(wù)的保密性高，對(duì)于算網(wǎng)中存在的大量個(gè)人算力資源，亟需統(tǒng)一的標(biāo)識(shí)實(shí)現(xiàn)算力的可信鑒權(quán)與溯源。算力標(biāo)識(shí)主要包括：構(gòu)建統(tǒng)一標(biāo)識(shí)：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中算力資源存在多樣性,利用算力資源計(jì)算通信等屬性對(duì)算力資源的唯一可擴(kuò)展標(biāo)識(shí)，可以更好地監(jiān)控和管理算力資源的使用情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理安全問題，保障算力資源的安全運(yùn)行。標(biāo)識(shí)解析互聯(lián)互通：由于工廠內(nèi)網(wǎng)和工廠外網(wǎng)算力資源服務(wù)商存在多樣性，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)算力標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)互聯(lián)互通。六、愿景在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，算力網(wǎng)絡(luò)的核心作用是對(duì)網(wǎng)絡(luò)和算力資源的統(tǒng)一納管以及靈活的調(diào)度。工業(yè)系統(tǒng)中存在多種形式的算力，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算體系中，一般將邊緣節(jié)點(diǎn)分為邊緣控制器，邊緣網(wǎng)關(guān)以及邊緣云，這三種邊緣節(jié)點(diǎn)均可部署算力，完成相應(yīng)的工業(yè)計(jì)算類業(yè)務(wù)。除此之外，包括工控機(jī)、數(shù)控機(jī)床等均可作為算力節(jié)點(diǎn)，在5G、TSN、工業(yè)SDNIPv6轉(zhuǎn)發(fā)和數(shù)據(jù)處理。不同于邊緣計(jì)算中的調(diào)度主要發(fā)生在多級(jí)邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間，在算力網(wǎng)絡(luò)的模式下，也會(huì)普遍進(jìn)行同級(jí)計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的調(diào)度，例如網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)關(guān)之間，控制器與控制器之間等。這種靈活的調(diào)度模式可以確保工業(yè)的控制以及計(jì)算任務(wù)第一時(shí)間得以處理，在廣泛的算力節(jié)點(diǎn)分布下保持服務(wù)的一致性。同時(shí)，對(duì)于上一節(jié)提到的區(qū)域性的自治系統(tǒng)，由于算力網(wǎng)絡(luò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算資源進(jìn)行統(tǒng)籌管理，也會(huì)全面的促進(jìn)其發(fā)展和完善。相信在數(shù)字經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略以及新基建、東數(shù)西算等工程的驅(qū)動(dòng)下，算力網(wǎng)絡(luò)可以充分發(fā)揮其新型基礎(chǔ)設(shè)施的作用，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的智能化升級(jí)。七、展望算力網(wǎng)絡(luò)是國內(nèi)首創(chuàng)的融合網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算兩大領(lǐng)域的新型技術(shù)，目標(biāo)是構(gòu)建靈活高效、綠色低碳的新一代融合信息基礎(chǔ)設(shè)施，已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)界的熱點(diǎn)。與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，算力網(wǎng)絡(luò)可以助力實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化、靈活化承載的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算平面，滿足新型的工業(yè)應(yīng)用需求。目前，算力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展尚處于起步階段，演進(jìn)路線和技術(shù)體系初具雛形，亟需產(chǎn)業(yè)界上下游聯(lián)合推進(jìn)，在算力度量、算力感知和路由、在網(wǎng)計(jì)算等技術(shù)方向?qū)崿F(xiàn)突破。參考文獻(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（AII）.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接白皮書（2.0）[R].2021.AllianceofIndustrialInte