数据大爆炸时代,算力网络最优解在哪?

通信资讯馆 2022-05-18

数据融合通信运营商

3683 字丨阅读本文需 9 分钟

在数据大爆炸时代,小到每个人出生后的电子档案、上学时的学籍信息以及医疗、社保等信息,大到天文观测、生命科学研究、能源勘探等,数据已经毋庸置疑地成为了一种关键生产要素和战略资源。值得注意的是,从数据的产生、处理到消亡的全生命周期都离不开存储。可以说,存储是数据的载体,是整个ICT系统的基石。因此,要想真正实现变“数”为“宝”,让数据资产发挥最大价值,存储是第一块“敲门砖”。

算力网络应运而生

算力网络是运营商落实国家“东数西算”战略要求,以算为中心,网为根基,将“网、云、数、智、安、边、端、链”(即ABCDNETS)等深度融合,提供一体化服务,实现从以网络为核心的信息交换到以算力为核心的信息数据处理,是智能化综合性新型信息基础设施的关键部分,如图1所示。

根据国家“东数西算”战略以及多层次数据中心布局,未来将建立高速数据中心直连网络,加快网络互联互通,建设云网一体化、网络一体化、边缘接入性能优异的网络。具体需要促进多云之间、云和数据中心之间、云和网络之间的资源联动,实现云网融合;围绕集群建设数据中心直连网,优化网络结构,扩展带宽,减少数据绕转时延,提升跨区域算力调度水平,实现云互联;网络性能、实时性能优异,数据中心端到端单向网络时延原则上在10毫秒范围内,实现全面云接入。

为推进“新基建”、融合新要素、激发新动能,我国三大运营商布局算力网络,进一步推动信息服务能力升级、供给升级,推进算力网络在国家治理、社会民生、传统产业升级改造、国内国际市场拓展等更多领域落地应用,使算力成为像水、电一样,可“一点接入、即取即用”的社会级服务。算力网络从“十四五”期间的“泛在协同”“融合统一”阶段到中长期的“一体内生”,分3个阶段进行发展,通过科学合理布局数据中心,发挥既有通信网络优势,全面推进算力网络技术、产业、生态、商业模式成熟。最终构建以5G、算力网络、智慧中台为重点的“连接+算力+能力”新型服务体系,积极推动算力网络标准制定、共识达成、应用完善,真正实现网络无所不达、算力无处不在,智能无所不及。

在2020年第八次网络5.0全会上,中国信息通信研究院、中国电信、中国移动、中国联通,以及中兴通讯、华为、中国科学院,联合成立了网络5.0创新联盟算力网络工作小组,小组主要研究算网融合中的不同路线以及技术,希望达成算力网络业界共识,制定相关标准,从而推动产业发展。中国移动发布了《算力网络白皮书》,中国电信研究院也展开了对算网融合进展以及趋势的研究,算力网络正如火如荼地发展。

三大运营商积极布局

算力网络在电信运营商近期发布的演进规划、企业战略中被频繁提及,国家东数西算工程的正式启动,更是让算力网络的发展乘上了东风。

“2019年,中国联通发布了算力网络第一部白皮书,提出算力网络是云网融合发展的新阶段,将其定义为云网融合2.0。算力网络致力于网络和计算深度融合,希望将计算单元和计算能力嵌入通信网络,实现云、网、边、端、业的高效协同,提高计算资源利用率。”中国联通研究院副院长唐雄燕告诉记者,“在算力网络中,用户无需关心网络中的计算资源位置和部署状态,只需关注自身获得的服务。”

中国移动于2021年11月2日,在全球合作伙伴大会上正式发布算力网络白皮书,并向业界提出了算力网络发展倡议。中国移动提出算力的网络是“以算为中心、网为根基”,网、云、数、智、安、边、端、链等深度融合的一体化服务的新型信息基础设施。

“我们发展算力网的目标是实现算力泛在、算网共生、智能编排和一体服务,这是我们的16个字目标。我们的愿景是希望推动算力像水和电一样,实现‘一点接入、即取即用’的社会级服务。”中国移动研究院副院长段晓东表示。

中国电信在2020年发布的《云网融合2030技术白皮书》中将算力网络和区块链等一起列入数据和算力等新型资源融合的关键技术。

在三大运营商之外的互联网企业,也在积极推进算力网络的实现,但路径并不相同,互联网企业的主要方式是以分布式云实现的。

数据存力最能体现综合处理能力

“高质量的数字基础设施,首先要有强大的数据存储能力,即数据存力。”华为公司副总裁、数据存储与机器视觉产品线总裁周跃峰表示,“以数据存力为支撑,只有数据‘存得好’、算力‘算得快’、网络‘传得稳’,才能不断夯实数字基础设施的质量水平。”

“存、算、网”就是构建算力网络的三个关键环节。这其中,数据存储虽然不显山不露水,但不论是算力的实现,还是网络通信连接,都会被它所制约。也正因如此,存储成为了构建算力网络的基石。

回顾存储产业的发展,新变化不断涌现。一方面,从最早的纸张,到存储卡、字存储器、半导体存储器,再到今天的纳米存储、DNA存储等,存储介质在快速发生改变。另一方面,存储所扮演的角色也早已不同于以往。过去,存储只需简单扮演好记录数据或者记录信息的角色。而今天,存储已经成为一个与网络通信、计算甚至是芯片共融共生的角色,面向用户提供的是一套综合性解决方案。此外,能源可持续发展、碳达峰碳中和等,也对存储提出了更高的要求。

作为一个在存储行业从业23年的老兵,阿里巴巴集团研究员、阿里云基础产品资深产品总监陈起鲲对于这些年产业发生的改变感慨万千。“大数据时代,首先是数据量的增速发生了改变,非结构化数据和半结构化数据爆发式增长;其次,数据的产生点和存储点发生了改变,至少一半的数据开始转移至云端;最后,由于数据产生时间和分析需求的不同,数据价值也是不一样的。”陈起鲲对《中国电子报》记者说道,“存储的价值本质上就是让用户能够以更优的成本去存储、分析这些数据,给行业带来不一样的计算挑战。”

“对于企业级存储而言,容量空间只是一个方面,还需要从容量成本、性能、稳定性三大指标去做综合考量与平衡。”陈起鲲指出,“如果说以前的存储仅仅是一个‘盒子’的标准,那么今天则需要更加贴近客户使用需求,要把容量成本、可用性、稳定性等都考虑进来,存储标准正在进一步细化、智能化,同时也在不断升级。”

华为数据存储与机器视觉产品线副总裁张福鹏认为:“今天的数据存力应该是以存储容量为核心,同时包含了整体的性能表现、可靠程度、绿色效能等多个方面在内的综合能力。数据存力将承担未来数字高速公路的地基角色,是打造整个经济社会高质量发展的数字基石。”

算力网络建设将带动存储产业新一轮升级

近年来,国家出台了一系列推进数据中心发展的指导政策,无论是新型数据中心,还是东数西算、东数西存、东数西备,都给中国存储产业带来了巨大的发展良机。“东数西算里面重要的一块就是东数西存和东数西备,因为我们要把东部的数据放到西部去计算,当然要牵涉存储问题。”中国信通院云计算与大数据研究所所长何宝宏表示,“尤其是对于时间延迟要求不太高的web应用、大数据分析、AI训练等而言,东数西存就变得非常有必要,且极具经济价值。另外,备份、归档等也带来了很大发展空间。”

不过,值得关注的是,目前国内存储产业仍面临不少挑战,如关键技术存在短板,闪存、先进存储技术的市场占比较低,存力发展不均衡等。华中科技大学教授、计算机科学与技术学院院长冯丹建议,首先要拉通整个产业链,加速发展先进存储技术,并以此为基础来构建存储设备、存储系统;其次要加快部署下一代存储技术,推动核心技术底层研发、技术攻关;同时要加强企业合作,进一步把技术转化为生产力,并通过联合产业界、学术界共同推动存储标准制定;此外还要重视高端人才的培养与引进,推动存储产业的创新升级。

“数据存储的重要性让它正在成为各国创新和竞争的一个技术焦点,包括非易失性存储、量子存储、DNA存储等在内的关键技术科学研究,已经成为了国家战略科技力量的重要组成部分,”中国科学院院士陈国良表示,“中国存储产业虽然起步较晚,但发展的势头强劲,在国际上已经拥有一定的话语权,期待未来存储产业大踏步前进,在政、产、学、研、用多方努力下发展得越来越好。”

全光算力网络打造“算力+运力”最优解

建设高品质的算力网络是算力资源高效利用和算力服务按需提供的关键,通过全光算力网络,可以实现“算力+运力”的全局最优,打造无处不在的光联接,以确定性运力释放澎湃算力,为千行百业提供触手可及的算力服务。为此,我们需要在几个方面持续深耕,做实做强。

一是算间高速互联。全光网具备大带宽、低时延、高可靠的特质,这是其他传输技术无法替代的。通过单波200G/400G/800G以及最领先的Super C+L在一根光纤内传输32T乃至百T的海量数据。基于先进的OXC全光交叉技术,打造一跳直达的全光网,以实现稳定的1-3-5ms时延圈,让数据的传输速度更快、更高效。同时通过先进的ASON技术,能够实现网络有路就通,当网络发生意外时,可以在百毫秒内自动找寻新路径,确保企业与算力之间的联接完全不受影响,让企业的生产永远在线。

二是泛在接入。为持续强化末端覆盖,可通过OLT和OTN共站部署,提供多样化的接入方式,为企业提供无处不在的光联接,打造算力的高速入口,让企业能够一点接入,算力即时可取。同时基于OSU-OTN技术,支持2M~100G的灵活封装,能够满足千行百业对带宽的差异化诉求。

三是算网融合。OTN品质算网能够感知业务的算力诉求,包括感知地址、感知流量,感知应用类型,然后通过全新的业务感知协议驱动OTN连接的按需自动创建、带宽无损调整,以保证行业客户的极致体验。同时,通过算和网的管控系统融合,实现算网一体化管控,一体化编排,以此打造算网运力地图,实时呈现入算连接的带宽、利用率、时延等信息,同时可以基于行业客户的算力诉求和联接诉求,算网大脑可以选择匹配的算力中心以及最优的联接,实现算力“一点接入、随用随取”。

最后,周军提到在过去3年时间,三大运营商在全国已经建成了广覆盖的政企专网,纷纷发布了OTN精品专网、双极全光政企专网等产品,政企OTN网络已经形成了“高品质”的金字招牌。接下来,运营商可以持续升级政企OTN网络,拥有一张高品质算力网络,这不但满足自身网络发展目标,还将满足千行百业的算力需求。

数字时代,算力的重要性已毋庸置疑,数字经济的高速发展建立在强大的算力之上。而算力的高水平发展离不开网络的基础支撑,算网一体,以光强算,借助高品质算力网络设施的优势来强化多样化算力的统筹调配,才可以打造确定性运力,来释放云端澎湃算力,加速数字经济的高质量发展。

来源:VarCrystal,通信世界, 中国电子报

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