序（一）

互聯(lián)網(wǎng)是二十世紀(jì)偉大的發(fā)明之一，從其誕生到現(xiàn)在已有五十多年，依然是未來全球科技與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主戰(zhàn)場(chǎng)正在從消費(fèi)型互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)型互聯(lián)網(wǎng)，促進(jìn)著產(chǎn)業(yè)間的融合、創(chuàng)新。在這個(gè)過程中，越來越多的傳統(tǒng)服務(wù)業(yè)和垂直行業(yè)正在成為互聯(lián)網(wǎng)和信息通信服務(wù)的新領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、5G/B5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、確定性網(wǎng)絡(luò)等新一代信息技術(shù)正在推動(dòng)全社會(huì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。作為數(shù)據(jù)在云、網(wǎng)、邊、端流動(dòng)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，信息通信網(wǎng)絡(luò)將從純粹的管道角色，轉(zhuǎn)變成承載更多價(jià)值可能性的數(shù)字經(jīng)濟(jì)中樞。

基于上述認(rèn)識(shí)，我國(guó)信息通信產(chǎn)業(yè)積極思考云網(wǎng)融合時(shí)代的業(yè)務(wù)特征和網(wǎng)絡(luò)特性，在全球率先提出了算力網(wǎng)絡(luò)的概念。一般來說，算力網(wǎng)絡(luò)的作用是將動(dòng)態(tài)分布的計(jì)算與存儲(chǔ)資源充分連接，通過網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、算力等多維度資源的統(tǒng)一協(xié)同調(diào)度，使海量的應(yīng)用能夠按需、實(shí)時(shí)調(diào)用泛在分布的計(jì)算資源，實(shí)現(xiàn)連接和算力在網(wǎng)絡(luò)的全局優(yōu)化，提供一致的用戶體驗(yàn)。從云網(wǎng)協(xié)同到算網(wǎng)一體，網(wǎng)絡(luò)的作用和價(jià)值將發(fā)生變化。對(duì)于云網(wǎng)協(xié)同，網(wǎng)絡(luò)以云為中心，從云的視角看一云多網(wǎng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的主要需求是連通性、開放性，服務(wù)質(zhì)量要求是盡力而為，網(wǎng)絡(luò)是支撐角色。對(duì)于算網(wǎng)一體，網(wǎng)絡(luò)以用戶為中心，從用戶的視角看一網(wǎng)多云，網(wǎng)絡(luò)需要支持低時(shí)延、安全可信的通信，服務(wù)質(zhì)量要求是具有確定性，網(wǎng)絡(luò)成為價(jià)值中心。

進(jìn)入2021年后，算力網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用在業(yè)界明顯加速。5月24日，國(guó)家發(fā)改委正式印發(fā)了《全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實(shí)施方案》，明確提出要構(gòu)建數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)一體化的新型算力網(wǎng)絡(luò)體系，促進(jìn)數(shù)據(jù)要素流通應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心綠色高質(zhì)量發(fā)展。在同年6月舉行的第五屆全球未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展大會(huì)上評(píng)選出的16項(xiàng)未來網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)先創(chuàng)新科技成果中有5項(xiàng)和算力網(wǎng)絡(luò)直接相關(guān)，成果獲獎(jiǎng)單位覆蓋了國(guó)內(nèi)三大電信運(yùn)營(yíng)商。在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域，算力網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在包括ITU-T、IETF、ETSI和BBF在內(nèi)的多個(gè)重要組織中完成了立項(xiàng)，研究工作從國(guó)內(nèi)走向國(guó)際舞臺(tái)。

在此背景下，為推動(dòng)算力網(wǎng)絡(luò)研究并形成特色解決方案，大量的學(xué)術(shù)研究及工程技術(shù)人員都期望能夠快速學(xué)習(xí)和了解該領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)。然而，當(dāng)前市面上并沒有一本全面系統(tǒng)講解算力網(wǎng)絡(luò)的圖書，本書很好地填補(bǔ)了這個(gè)空白，滿足了當(dāng)前相關(guān)科研人員與工程技術(shù)人員的實(shí)際需求。

本書由國(guó)內(nèi)算力網(wǎng)絡(luò)研究的主要發(fā)起單位之一、中國(guó)聯(lián)通研究院組織相關(guān)專家撰寫，對(duì)該領(lǐng)域研究思路和研究成果進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)。長(zhǎng)期以來，中國(guó)聯(lián)通公司高度重視算力網(wǎng)絡(luò)研究工作，在標(biāo)準(zhǔn)研究、產(chǎn)業(yè)合作和應(yīng)用落地領(lǐng)域均有頗多建樹。通過閱讀此書，讀者既可以了解算力網(wǎng)絡(luò)的背景與發(fā)展脈絡(luò)，又可以根據(jù)書中提供的技術(shù)方案與應(yīng)用場(chǎng)景開展實(shí)驗(yàn)，對(duì)其他從事該方向的研究人員也具有重要的參考借鑒意義。為此，推薦本書給相關(guān)有意愿和志向，努力進(jìn)行開拓性研究的科技工作者、工程技術(shù)人員、高校師生。

中國(guó)工程院院士、網(wǎng)絡(luò)通信與安全紫金山實(shí)驗(yàn)室主任 劉韻潔

序（二）

隨著5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等信息通信技術(shù)的推廣應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)社會(huì)向數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的趨勢(shì)越發(fā)明顯。自2020年以來，國(guó)家發(fā)布了以新基建為導(dǎo)向的一系列政策，旨在通過加快建設(shè)數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施，提升各行業(yè)的連接 計(jì)算能力，引領(lǐng)重大科技創(chuàng)新、重塑產(chǎn)業(yè)升級(jí)模式，為社會(huì)發(fā)展注入更強(qiáng)動(dòng)力。連接 計(jì)算能力的提升，需要計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)兩大產(chǎn)業(yè)的有機(jī)協(xié)同，相互配合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

中國(guó)聯(lián)通研究院（以下簡(jiǎn)稱聯(lián)通研究院）作為中國(guó)聯(lián)通公司研究體系的主體單位，很早就注意到以云網(wǎng)融合為代表的計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)兩大產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展趨勢(shì)。從2015年開始，聯(lián)通研究院先后結(jié)合SDN/NFV、Segment Routing和AI等技術(shù)，支撐中國(guó)聯(lián)通公司構(gòu)建起包含產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（CUII）與智能城域網(wǎng)的新一代承載網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了用戶便捷入云、云間互聯(lián)及彈性連接服務(wù)。2019年11月，聯(lián)通研究院發(fā)布了業(yè)界《算力網(wǎng)絡(luò)白皮書》，闡述了對(duì)未來算力業(yè)務(wù)形態(tài)、平臺(tái)經(jīng)營(yíng)方式、網(wǎng)絡(luò)使能技術(shù)等方面的觀點(diǎn)，對(duì)算力網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)推動(dòng)產(chǎn)生了重要影響。2020年11月，聯(lián)通研究院牽頭發(fā)起成立了中國(guó)聯(lián)通算力網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟，旨在聯(lián)合產(chǎn)學(xué)研合作伙伴，促進(jìn)算力網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)完善、應(yīng)用創(chuàng)新和生態(tài)繁榮。從云網(wǎng)融合到算網(wǎng)一體，網(wǎng)絡(luò)需要為云、邊、端算力的高效協(xié)同提供更加智能的服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和算力基礎(chǔ)設(shè)施必須走向深度融合，聯(lián)合構(gòu)成數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基石，賦能全社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步。

2021年3月23日，中國(guó)聯(lián)通公司正式對(duì)外發(fā)布了CUBE-Net 3.0網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新體系和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型計(jì)劃，其核心內(nèi)涵是：打造連接數(shù)據(jù)與計(jì)算、提供智能服務(wù)的新一代數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，使能千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級(jí)。以CUBE-Net 3.0網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新體系為指引，聯(lián)通研究院專門成立了算力網(wǎng)絡(luò)核心攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，目前已在算力網(wǎng)絡(luò)的體系架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用場(chǎng)景等方面取得了一系列重要成果，本書內(nèi)容就是該團(tuán)隊(duì)對(duì)這些成果的詳細(xì)論述。

希望本書通過總結(jié)產(chǎn)學(xué)研領(lǐng)域算力網(wǎng)絡(luò)的研究成果和聯(lián)通研究院的相關(guān)創(chuàng)新工作，為行業(yè)發(fā)展起到拋磚引玉的作用，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算深度融合，助力構(gòu)建面向未來的算網(wǎng)一體化服務(wù)新格局。

中國(guó)聯(lián)通研究院黨委書記、院長(zhǎng) 李紅五

前 言

當(dāng)今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局，在新冠肺炎疫情肆虐的大背景下，世界政治經(jīng)濟(jì)格局加速演進(jìn)，國(guó)際形勢(shì)的不穩(wěn)定性、不確定性更加突出。為了應(yīng)對(duì)上述深刻變化，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高質(zhì)量發(fā)展，我國(guó)做出了大力發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略抉擇。近年來，線上零售、線上教育、視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程辦公等新業(yè)態(tài)、新模式是數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的成功體現(xiàn)，而這些業(yè)務(wù)的順利開展都離不開云計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)通信兩大核心技術(shù)所形成的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的有力支撐�？梢灶A(yù)見，未來隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的持續(xù)深入，以云和網(wǎng)為代表的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將更加深刻地影響和改變經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展模式和人們的生產(chǎn)生活方式，將成為科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要引擎。

在云、網(wǎng)兩大數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施中，信息通信網(wǎng)絡(luò)的重要性正在凸顯。新一代信息網(wǎng)絡(luò)正在從以信息傳遞為核心的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，向融合計(jì)算、存儲(chǔ)、傳送資源的智能化云網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)生轉(zhuǎn)變。算力網(wǎng)絡(luò)正是為應(yīng)對(duì)這種轉(zhuǎn)變而提出的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。算力網(wǎng)絡(luò)基于無處不在的網(wǎng)絡(luò)連接，將動(dòng)態(tài)分布的計(jì)算與存儲(chǔ)資源互聯(lián)，通過網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、算力等多維度資源的統(tǒng)一協(xié)同調(diào)度，使海量的應(yīng)用能夠按需、實(shí)時(shí)調(diào)用泛在分布的計(jì)算資源，實(shí)現(xiàn)連接和算力在網(wǎng)絡(luò)的全局優(yōu)化，提供一致的用戶體驗(yàn)。

因此，從發(fā)展趨勢(shì)來說，算網(wǎng)一體是云網(wǎng)融合的延續(xù)，算力網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)算網(wǎng)一體重要的技術(shù)手段。中國(guó)聯(lián)通高度重視云網(wǎng)融合與算網(wǎng)一體工作的推進(jìn)，2015年發(fā)布面向云端雙中心的解耦集約型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)CUBE-Net 2.0，并在之后研發(fā)和建設(shè)了國(guó)內(nèi)首個(gè)面向行業(yè)客戶上云服務(wù)的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（CUII）。2019年，中國(guó)聯(lián)通公司發(fā)布業(yè)界《算力網(wǎng)絡(luò)白皮書》，提出算力網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵、愿景和意義，倡導(dǎo)計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)深度融合。2020年，中國(guó)聯(lián)通公司主導(dǎo)成立了國(guó)內(nèi)首個(gè)算力網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟，并在國(guó)際、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)組織中主導(dǎo)了多項(xiàng)研究。為了讓更多的讀者了解算力網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)細(xì)節(jié)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展脈絡(luò)，中國(guó)聯(lián)通研究院組織相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜医M織編寫了本書，旨在結(jié)合新基建等政策導(dǎo)向與5G/B5G時(shí)代可能的商業(yè)模式創(chuàng)新，對(duì)算力網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)設(shè)計(jì)、功能模型、關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行詳細(xì)分析和論述。

全書分為9章，第1章主要回顧了過去十年來云網(wǎng)融合技術(shù)的發(fā)展歷程，第2章結(jié)合業(yè)務(wù)向云、邊、端延伸的趨勢(shì)，以及國(guó)家新基建的政策導(dǎo)向，論述算力網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)背景及算力網(wǎng)絡(luò)何以支撐云網(wǎng)技術(shù)由1.0走向2.0。第3章從中國(guó)聯(lián)通視角，結(jié)合以往云網(wǎng)融合項(xiàng)目實(shí)施的成功經(jīng)驗(yàn)，分析了算力網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與技術(shù)體系。第4～7章結(jié)合該技術(shù)體系分別論述了算力網(wǎng)絡(luò)的控制與轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)、編排與調(diào)度技術(shù)、算力建模與交易技術(shù)及其他關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)中國(guó)聯(lián)通和產(chǎn)業(yè)界的主要工作成果進(jìn)行了說明。第8章對(duì)算力網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了闡述。第9章面向未來演進(jìn)，從機(jī)遇和挑戰(zhàn)兩方面對(duì)算力網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

本書既適合通信、計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的相關(guān)從業(yè)人員閱讀和參考，還適合通信工程、電子信息和計(jì)算機(jī)科學(xué)等相關(guān)專業(yè)的高校師生閱讀。在本書的編寫過程中，中國(guó)工程院劉韻潔院士、中國(guó)聯(lián)通研究院李紅五院長(zhǎng)給予了頗多指導(dǎo)，并欣然為本書作序。同時(shí)，本書的撰寫也得到中國(guó)聯(lián)通算力網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟相關(guān)單位的大力支持，在此一并深表感謝！

由于算力網(wǎng)絡(luò)目前還處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初期，相關(guān)技術(shù)仍在快速發(fā)展中，加之編著者的知識(shí)水平有限，書中難免存在疏漏，懇請(qǐng)各位讀者批評(píng)指正。

編著者