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 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)計算 16（五）算網(wǎng)確定性 16（六）算網(wǎng)數(shù)字孿生 17（七）算力標識 18六、愿景 18七、展望 19參考文獻 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)當前已經(jīng)經(jīng)過概念普及的階段，形成了以網(wǎng)絡(luò)、平臺和安全為核心的技術(shù)體系，進入到技術(shù)應(yīng)用部署的沉淀期。算力網(wǎng)絡(luò)作為網(wǎng)絡(luò)和計算融合發(fā)展的全新方向，將進一步促進技術(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，通過該研究報告可對算力網(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)展的背景和趨勢數(shù)字經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型需要更優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)連接和更強力的算力滿足超大帶寬、超低時延、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，促進著社會、經(jīng)濟的進一步發(fā)展。隨著新基建戰(zhàn)略、東數(shù)西算工程的啟動和部署，對建設(shè)集約高效、經(jīng)濟適用、智能綠色、安全可靠的網(wǎng)絡(luò)和計算基礎(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5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等融合基礎(chǔ)設(shè)施和AI、云/邊緣計算、區(qū)塊鏈等新技術(shù)服務(wù)的融合訴求，以及對東數(shù)西算工程的有效升級。算力網(wǎng)絡(luò)是隨著5G、邊緣計算的技術(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)和計算基礎(chǔ)設(shè)施的融合路徑，邊緣計算作為計算和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施向客戶側(cè)的進一步延伸，對降低業(yè)務(wù)的時延、保障業(yè)務(wù)可靠性等有明顯的優(yōu)勢。面向算力更加泛在化部署的趨勢，算力網(wǎng)絡(luò)可以有效促進中心云、邊緣云、邊緣網(wǎng)關(guān)等多樣化算力節(jié)點的協(xié)同，一方面可以實現(xiàn)無差別的用戶服務(wù)一致性，滿足極致的業(yè)務(wù)體驗；另一方面，通過對資源的高效利用，可以助力實現(xiàn)“雙碳”綠色發(fā)展目標。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)的目標是實現(xiàn)“算力泛在、算網(wǎng)共生、智能編排、一體服務(wù)”，逐步推動算力成為與水電一樣，可“一點接入、即取即用”的社會級服務(wù)，達成“網(wǎng)絡(luò)無所不達，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，運營商、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)表多篇論文并推進相應(yīng)的標準化制定，同時開展了技術(shù)原型的驗證和試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）、新型計算，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)計算研究組COINRG（ComputinginNetworkResearchGroup），主要面向數(shù)據(jù)中心，研究在網(wǎng)計算技術(shù)的需求和應(yīng)用場景。20223月，算力感知網(wǎng)絡(luò)（ComputingAwareNetwork,CAN）的工作組籌備會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)，中國移動擔任主席。20237117IETF算力網(wǎng)絡(luò)標準——《算力路由問題陳述、應(yīng)用場景和需求》完成立項。第三代合作伙伴計劃（3rdGenerationPartnershipProject,3GPP）（CAN）等相關(guān)立項和討論。國內(nèi)行業(yè)組織如CCSA（ChinaCommunicationsStandardsAssociation，中國通信標準化協(xié)會）、中國通信學(xué)會、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟、IMT-2030(6G)推進組紛紛啟動算網(wǎng)一體相關(guān)標準的制定。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)域的團標制定。20221CCSA正式成立了算網(wǎng)融合標準推進委員會（TC621），積極推動算網(wǎng)融合標準實施和產(chǎn)業(yè)化。IMT-2030(6G)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工作組已正式啟動6G20221致力于推動多樣性算力軟硬件生態(tài)繁榮、帶動中國計算產(chǎn)業(yè)成熟。20223TC337次全會上，首個算力網(wǎng)絡(luò)行業(yè)標準《算力網(wǎng)絡(luò)總體技術(shù)要求》完成報批。20231141次全會上行業(yè)標準《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、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)和社會新興業(yè)務(wù)的已有場景體驗，同時構(gòu)筑未來新型場景，賦能千行百業(yè)。CloudVR隨著個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、計算量激增場景下，滿足用戶對智能化、沉浸式生活體驗的需求。在生活場景中，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)體驗需求之間的矛盾，如云存儲、云手機、云辦公等應(yīng)用，在保證業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量的同時，釋放了端側(cè)存儲、計算等資源的壓力。未來隨著虛擬現(xiàn)實、感知技術(shù)、圖像處理等強交互技術(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，可使用全息通訊、腦機或電子皮膚等實現(xiàn)超現(xiàn)實的人與人、人與物的交互，打破虛擬和現(xiàn)實邊界，顛覆用戶的生活方式。為了同時滿足人們對終端“輕、薄”的要求以及高質(zhì)量、高可靠的服務(wù)體驗，需要將重計算任務(wù)將卸載到邊緣計算或者云上。算力網(wǎng)絡(luò)通過對云邊協(xié)同服務(wù)升級，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、不同內(nèi)核的算力節(jié)點，讓用戶無需關(guān)心資源的需求和部署位置，如為視頻渲染、低時延要求任務(wù)可自動匹配GPU算力和高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)能力的邊側(cè)算力節(jié)點，如下圖所示。通過算力網(wǎng)絡(luò)提供的算網(wǎng)一體服務(wù)，可以最大程度簡化應(yīng)用的部署過程，并保障最優(yōu)服務(wù)體驗。圖1一體化CloudVR場景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，這種變革需要更強大的數(shù)據(jù)處理能力、更高效的數(shù)據(jù)傳輸能力，計算和網(wǎng)絡(luò)將成為行業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵要素。在智慧交通場景中，通過攝像頭、雷達等傳感設(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)車輛自動行駛、調(diào)節(jié)交通信號。當前自動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性和準確性。因此為了實現(xiàn)全場景的準確感知和海量數(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景，基于算網(wǎng)一體化能力，算力網(wǎng)絡(luò)可將不同時延、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、實時的駕駛策略。圖2一體化自動駕駛場景綠色低碳隨著數(shù)據(jù)中心的高速發(fā)展，“東數(shù)西算”工程的全面啟動以及“雙碳”目標的提出，能耗快速增長成為數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)2020年用電量已占全社會用電的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)資源和計算資源的浪費，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“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，但極致的網(wǎng)和云可能已經(jīng)遠遠超過AR/VR業(yè)務(wù)本身的需求，造成資源的浪費，因此可以利用網(wǎng)絡(luò)和計算組合服務(wù)最優(yōu)，以降低傳輸成本和電力消耗，助力實現(xiàn)“雙碳”目標。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、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)全生命周期各項活動為目的，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)多分支機構(gòu)、企業(yè)與云應(yīng)用/[1]。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的計算基礎(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時的大規(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時性、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)；控制器主要以實時閉環(huán)控制業(yè)務(wù)為重點，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)點的種類以及部署形式，不僅要求不同種算力節(jié)點間多級的調(diào)度，同時對同類節(jié)點間的調(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算、端計算為代表的的泛在算力基礎(chǔ)設(shè)施。以網(wǎng)絡(luò)和計算基礎(chǔ)設(shè)施為基礎(chǔ)，算力網(wǎng)絡(luò)的目標是實現(xiàn)算網(wǎng)一體。在算網(wǎng)一體階段，網(wǎng)絡(luò)和計算基礎(chǔ)設(shè)施從形態(tài)上走向深度融合甚至一體化，實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)及計算；業(yè)務(wù)請求將分解至異構(gòu)的分布式服務(wù)節(jié)點，利用集中式和分布式調(diào)度結(jié)合的方式實現(xiàn)極低時延的信息處理；網(wǎng)絡(luò)和計算資源從整體上實現(xiàn)一體化編排管理，充分考慮地域、時間、用戶等性質(zhì)進行統(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)濟深度融合的新型基礎(chǔ)設(shè)施，是將互聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(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)可以相互促進發(fā)展。一方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以促進算力網(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)展動力，實現(xiàn)靈活、高效、集約的工業(yè)再升級。四、算力網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場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，算力網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用在工業(yè)內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)，對異構(gòu)的算力節(jié)點進行編排管理，并通過與工業(yè)SDN、IPv6協(xié)議的結(jié)合，實現(xiàn)算力的實時感知調(diào)度，滿足高帶寬、低時延的新型工業(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)用場景算力網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用在工業(yè)內(nèi)網(wǎng)，對邊緣云、網(wǎng)關(guān)、PLC等異構(gòu)算力節(jié)點的進行編排管理。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算和存儲能力不同，相應(yīng)負責(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)可以分別在所對應(yīng)的計算節(jié)點進行，例如邊緣智能場景中的云中心訓(xùn)練模型，邊緣節(jié)點進行推理決策，可以通過算力網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度更高效的實現(xiàn)。當前所對應(yīng)最近的邊緣節(jié)點負載較高，可以實時調(diào)度到附近負載較低的邊緣節(jié)點執(zhí)行業(yè)務(wù)請求。算力網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用在工業(yè)外網(wǎng)，對不同園區(qū)或不同工廠的云、邊緣云等節(jié)點進行協(xié)同調(diào)度。當前云化PLC、云化網(wǎng)關(guān)的趨勢促使計算節(jié)點和功能以虛擬化的形式部署，增加了節(jié)點之間的管理和調(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)的遠程控制、多點協(xié)作場景也逐漸涌現(xiàn)，例如通過云化PLC來進行遠程控制作業(yè)，或者跨園區(qū)的多點AR/VR來構(gòu)建虛擬工廠，可通過算力網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)和計算資源的精準調(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)促進工業(yè)網(wǎng)絡(luò)向靈活組網(wǎng)、IPSDN、IPv6當前工業(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)中機器、設(shè)備、輔助工具等需要按照預(yù)先的設(shè)定進行互聯(lián)。未來工業(yè)生產(chǎn)大規(guī)模定制化的特點需要資源組織更加靈活和智能，工業(yè)SDN過網(wǎng)絡(luò)資源的動態(tài)調(diào)整，打破工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)剛性組織的局限，實現(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，可以進一步促進工業(yè)靈活化生產(chǎn)的需要。通過增SDN收集，同時結(jié)合網(wǎng)絡(luò)鏈路的狀態(tài)信息，選擇最合適的計算服務(wù)節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)路徑，滿足新型的工業(yè)場景需求，且實現(xiàn)成本較低，易于部署。工業(yè)現(xiàn)場網(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)場設(shè)備分配IPIPIPv6IPv6IPv6/路由器/交換機等設(shè)備，實現(xiàn)對算力節(jié)點信息的采集；并通過IPv6算力感知和路由。相較于集中式的實現(xiàn)方式，分布式方案的更高效更實時。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)一的度量標準，網(wǎng)絡(luò)的度量目前已經(jīng)比較成熟，算力度量是對算力需求和資源進行統(tǒng)一的抽象描述，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)性能指標形成算網(wǎng)能力模板，提供標準統(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)專用性要求相對較高，差異化需求相對明顯，對通信、計算、存儲等方面的側(cè)重各有不同。算力度量可以幫助衡量計算任務(wù)所對應(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)度量主要包括三個方面：面向算力資源的度量。需要支持對算力資源的度量和建模，支持對運營商、服務(wù)提供商及第三方算力資源節(jié)點提供的算力進行可量化的能力描述。面向算力需求的度量。需要支持對算力需求的度量和建模，支持對用戶的算力需求的可分類分級的描述。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)點完成計算任務(wù)。（二）算網(wǎng)感知算網(wǎng)感知是對用戶、網(wǎng)絡(luò)和算力資源和服務(wù)的部署位置、負載信息等的實時感知，需要打通網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域、計算領(lǐng)域、應(yīng)用領(lǐng)域的信息邊界，為進一步的協(xié)同、調(diào)度、融合提供條件。工IT、OT異化，對算力資源和狀態(tài)的有效感知，可以促進提高算網(wǎng)的管控效率，提升整體的資源利用率。算網(wǎng)感知主要包括三個方面：用戶需求的感知。需要對用戶或業(yè)務(wù)的需求進行感知，并進一步轉(zhuǎn)化為對網(wǎng)絡(luò)和計算的需求，可通過數(shù)據(jù)面報文封裝或者控制面下發(fā)等方式。網(wǎng)絡(luò)資源的感知。需要對網(wǎng)絡(luò)的資源情況，例如路徑的帶寬和時延狀態(tài)進行感知，可通過帶內(nèi)和帶外檢測或者智能化預(yù)測等方式。算力資源的感知。需要對計算的類型、負載、存儲等情況進行感知，可以通過計算域網(wǎng)關(guān)收集信息，并通過網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議如BGP、IGP等進行通告。（三）算網(wǎng)調(diào)度算網(wǎng)調(diào)度是通過融合計算信息的新型路由和協(xié)議，進一步實現(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，對網(wǎng)絡(luò)的時延和計算的性能同時提出了更高的要求，算力的感知和路由將在面向未來演進的新型業(yè)務(wù)中發(fā)揮優(yōu)勢，保障用戶體驗。算網(wǎng)調(diào)度主要包括：算力路由與尋址機制。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，基于IPv6/SRv6等協(xié)議進行繼承性創(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)合計算，按需動態(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，實現(xiàn)算網(wǎng)一體調(diào)度。（四）在網(wǎng)計算在網(wǎng)計算面向網(wǎng)絡(luò)和計算逐步一體化階段，計算任務(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、路由器、網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器等設(shè)備共同完成計算任務(wù)。當前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的計算節(jié)點種類、部署方式越來越多樣化，邊緣計算已經(jīng)促進了業(yè)務(wù)的分布式部署，在網(wǎng)計算可以進一步加速工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的處理，提供無處不在的連接和計算服務(wù)。在網(wǎng)計算的發(fā)展還處在初級階段，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)備片上存儲資源及運算能力受限，限制了在網(wǎng)計算的功能卸載。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，當前工業(yè)以太網(wǎng)、時間敏感網(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)和計算各自優(yōu)化。如通過資源隔離+隊列調(diào)度實現(xiàn)確定性網(wǎng)絡(luò)，同時通過實時操作系統(tǒng)+線程鎖實現(xiàn)確定性計算，從而保障端到端的算網(wǎng)確定性。RSVP一體化的資源預(yù)留，通過隊列調(diào)度擴展至線程排隊實現(xiàn)一體化的任務(wù)調(diào)度，通過跨域延時標識協(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)建一個具有物理網(wǎng)絡(luò)實體及虛擬孿生體,且二者可進行實時交互映射的網(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)的計算能力以及實時調(diào)度能力更高效準確的采集數(shù)據(jù)和建模，同時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，促進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的自動化、智能化運維和升級。算網(wǎng)數(shù)字孿生主要包括：構(gòu)建網(wǎng)數(shù)字孿生平臺。利用數(shù)字孿生和意圖網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建虛實交互的算網(wǎng)數(shù)字孿生平臺，為高效率的數(shù)據(jù)采集、虛實交互以及性能優(yōu)化提供基礎(chǔ)。“雙閉環(huán)控制”。實現(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、高效率部署。（七）算力標識針對專業(yè)性高、差異性大的工廠內(nèi)智能任務(wù)，對算力資源與網(wǎng)絡(luò)資源進行統(tǒng)一且可驗證的標識可為算力調(diào)度提供基礎(chǔ)。工業(yè)外網(wǎng)中算力的流通依賴于對不同數(shù)據(jù)中心算力標識的統(tǒng)一，且工業(yè)計算任務(wù)的保密性高，對于算網(wǎng)中存在的大量個人算力資源，亟需統(tǒng)一的標識實現(xiàn)算力的可信鑒權(quán)與溯源。算力標識主要包括：構(gòu)建統(tǒng)一標識：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中算力資源存在多樣性,利用算力資源計算通信等屬性對算力資源的唯一可擴展標識，可以更好地監(jiān)控和管理算力資源的使用情況，及時發(fā)現(xiàn)并處理安全問題，保障算力資源的安全運行。標識解析互聯(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)算力標識解析系統(tǒng)需實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)標識解析系統(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)邊緣計算體系中，一般將邊緣節(jié)點分為邊緣控制器，邊緣網(wǎng)關(guān)以及邊緣云，這三種邊緣節(jié)點均可部署算力，完成相應(yīng)的工業(yè)計算類業(yè)務(wù)。除此之外，包括工控機、數(shù)控機床等均可作為算力節(jié)點，在5G、TSN、工業(yè)SDNIPv6轉(zhuǎn)發(fā)和數(shù)據(jù)處理。不同于邊緣計算中的調(diào)度主要發(fā)生在多級邊緣計算節(jié)點之間，在算力網(wǎng)絡(luò)的模式下，也會普遍進行同級計算節(jié)點之間的調(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)的控制以及計算任務(wù)第一時間得以處理，在廣泛的算力節(jié)點分布下保持服務(wù)的一致性。同時，對于上一節(jié)提到的區(qū)域性的自治系統(tǒng)，由于算力網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)絡(luò)和計算資源進行統(tǒng)籌管理，也會全面的促進其發(fā)展和完善。相信在數(shù)字經(jīng)濟戰(zhàn)略以及新基建、東數(shù)西算等工程的驅(qū)動下，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，促進產(chǎn)業(yè)的智能化升級。七、展望算力網(wǎng)絡(luò)是國內(nèi)首創(chuàng)的融合網(wǎng)絡(luò)和計算兩大領(lǐng)域的新型技術(shù)，目標是構(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。與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，算力網(wǎng)絡(luò)可以助力實現(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，在算力度量、算力感知和路由、在網(wǎng)計算等技術(shù)方向?qū)崿F(xiàn)突破。參考文獻工業(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