序（一）

互聯(lián)網(wǎng)是二十世紀偉大的發(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)濟發(fā)展的主要驅(qū)動力。當前互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主戰(zhàn)場正在從消費型互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)型互聯(lián)網(wǎng)，促進著產(chǎn)業(yè)間的融合、創(chuàng)新。在這個過程中，越來越多的傳統(tǒng)服務業(yè)和垂直行業(yè)正在成為互聯(lián)網(wǎng)和信息通信服務的新領域，網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、5G/B5G、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、確定性網(wǎng)絡等新一代信息技術正在推動全社會的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。作為數(shù)據(jù)在云、網(wǎng)、邊、端流動過程中的關鍵環(huán)節(jié)，信息通信網(wǎng)絡將從純粹的管道角色，轉(zhuǎn)變成承載更多價值可能性的數(shù)字經(jīng)濟中樞。

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

進入2021年后，算力網(wǎng)絡的研究與應用在業(yè)界明顯加速。5月24日，國家發(fā)改委正式印發(fā)了《全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案》，明確提出要構建數(shù)據(jù)中心、云計算、大數(shù)據(jù)一體化的新型算力網(wǎng)絡體系，促進數(shù)據(jù)要素流通應用，實現(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)絡發(fā)展大會上評選出的16項未來網(wǎng)絡領先創(chuàng)新科技成果中有5項和算力網(wǎng)絡直接相關，成果獲獎單位覆蓋了國內(nèi)三大電信運營商。在國際標準領域，算力網(wǎng)絡已經(jīng)在包括ITU-T、IETF、ETSI和BBF在內(nèi)的多個重要組織中完成了立項，研究工作從國內(nèi)走向國際舞臺。

在此背景下，為推動算力網(wǎng)絡研究并形成特色解決方案，大量的學術研究及工程技術人員都期望能夠快速學習和了解該領域的相關知識。然而，當前市面上并沒有一本全面系統(tǒng)講解算力網(wǎng)絡的圖書，本書很好地填補了這個空白，滿足了當前相關科研人員與工程技術人員的實際需求。

本書由國內(nèi)算力網(wǎng)絡研究的主要發(fā)起單位之一、中國聯(lián)通研究院組織相關專家撰寫，對該領域研究思路和研究成果進行了系統(tǒng)總結。長期以來，中國聯(lián)通公司高度重視算力網(wǎng)絡研究工作，在標準研究、產(chǎn)業(yè)合作和應用落地領域均有頗多建樹。通過閱讀此書，讀者既可以了解算力網(wǎng)絡的背景與發(fā)展脈絡，又可以根據(jù)書中提供的技術方案與應用場景開展實驗，對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，推薦本書給相關有意愿和志向，努力進行開拓性研究的科技工作者、工程技術人員、高校師生。

中國工程院院士、網(wǎng)絡通信與安全紫金山實驗室主任 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的推廣應用，經(jīng)濟社會向數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級的趨勢越發(fā)明顯。自2020年以來，國家發(fā)布了以新基建為導向的一系列政策，旨在通過加快建設數(shù)字化基礎設施，提升各行業(yè)的連接 計算能力，引領重大科技創(chuàng)新、重塑產(chǎn)業(yè)升級模式，為社會發(fā)展注入更強動力。連接 計算能力的提升，需要計算和網(wǎng)絡兩大產(chǎn)業(yè)的有機協(xié)同，相互配合、優(yōu)勢互補。

中國聯(lián)通研究院（以下簡稱聯(lián)通研究院）作為中國聯(lián)通公司研究體系的主體單位，很早就注意到以云網(wǎng)融合為代表的計算、網(wǎng)絡兩大產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展趨勢。從2015年開始，聯(lián)通研究院先后結合SDN/NFV、Segment Routing和AI等技術，支撐中國聯(lián)通公司構建起包含產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（CUII）與智能城域網(wǎng)的新一代承載網(wǎng)基礎設施，實現(xiàn)了用戶便捷入云、云間互聯(lián)及彈性連接服務。2019年11月，聯(lián)通研究院發(fā)布了業(yè)界《算力網(wǎng)絡白皮書》，闡述了對未來算力業(yè)務形態(tài)、平臺經(jīng)營方式、網(wǎng)絡使能技術等方面的觀點，對算力網(wǎng)絡的技術研究和產(chǎn)業(yè)推動產(chǎn)生了重要影響。2020年11月，聯(lián)通研究院牽頭發(fā)起成立了中國聯(lián)通算力網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟，旨在聯(lián)合產(chǎn)學研合作伙伴，促進算力網(wǎng)絡的標準完善、應用創(chuàng)新和生態(tài)繁榮。從云網(wǎng)融合到算網(wǎng)一體，網(wǎng)絡需要為云、邊、端算力的高效協(xié)同提供更加智能的服務，網(wǎng)絡基礎設施和算力基礎設施必須走向深度融合，聯(lián)合構成數(shù)字經(jīng)濟的基石，賦能全社會的發(fā)展和進步。

2021年3月23日，中國聯(lián)通公司正式對外發(fā)布了CUBE-Net 3.0網(wǎng)絡創(chuàng)新體系和網(wǎng)絡轉(zhuǎn)型計劃，其核心內(nèi)涵是：打造連接數(shù)據(jù)與計算、提供智能服務的新一代數(shù)字基礎設施，使能千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級。以CUBE-Net 3.0網(wǎng)絡創(chuàng)新體系為指引，聯(lián)通研究院專門成立了算力網(wǎng)絡核心攻關團隊，目前已在算力網(wǎng)絡的體系架構、關鍵技術、應用場景等方面取得了一系列重要成果，本書內(nèi)容就是該團隊對這些成果的詳細論述。

希望本書通過總結產(chǎn)學研領域算力網(wǎng)絡的研究成果和聯(lián)通研究院的相關創(chuàng)新工作，為行業(yè)發(fā)展起到拋磚引玉的作用，推動網(wǎng)絡與計算深度融合，助力構建面向未來的算網(wǎng)一體化服務新格局。

中國聯(lián)通研究院黨委書記、院長 李紅五

前 言

當今世界正經(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)濟格局加速演進，國際形勢的不穩(wěn)定性、不確定性更加突出。為了應對上述深刻變化，推動經(jīng)濟社會的高質(zhì)量發(fā)展，我國做出了大力發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟的戰(zhàn)略抉擇。近年來，線上零售、線上教育、視頻會議、遠程辦公等新業(yè)態(tài)、新模式是數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的成功體現(xiàn)，而這些業(yè)務的順利開展都離不開云計算與網(wǎng)絡通信兩大核心技術所形成的數(shù)字基礎設施的有力支撐�？梢灶A見，未來隨著數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的持續(xù)深入，以云和網(wǎng)為代表的數(shù)字基礎設施建設將更加深刻地影響和改變經(jīng)濟社會的發(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)濟增長的重要引擎。

在云、網(wǎng)兩大數(shù)字基礎設施中，信息通信網(wǎng)絡的重要性正在凸顯。新一代信息網(wǎng)絡正在從以信息傳遞為核心的網(wǎng)絡基礎設施，向融合計算、存儲、傳送資源的智能化云網(wǎng)基礎設施發(fā)生轉(zhuǎn)變。算力網(wǎng)絡正是為應對這種轉(zhuǎn)變而提出的新型網(wǎng)絡架構。算力網(wǎng)絡基于無處不在的網(wǎng)絡連接，將動態(tài)分布的計算與存儲資源互聯(lián)，通過網(wǎng)絡、存儲、算力等多維度資源的統(tǒng)一協(xié)同調(diào)度，使海量的應用能夠按需、實時調(diào)用泛在分布的計算資源，實現(xiàn)連接和算力在網(wǎng)絡的全局優(yōu)化，提供一致的用戶體驗。

因此，從發(fā)展趨勢來說，算網(wǎng)一體是云網(wǎng)融合的延續(xù)，算力網(wǎng)絡是實現(xiàn)算網(wǎng)一體重要的技術手段。中國聯(lián)通高度重視云網(wǎng)融合與算網(wǎng)一體工作的推進，2015年發(fā)布面向云端雙中心的解耦集約型網(wǎng)絡架構CUBE-Net 2.0，并在之后研發(fā)和建設了國內(nèi)首個面向行業(yè)客戶上云服務的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（CUII）。2019年，中國聯(lián)通公司發(fā)布業(yè)界《算力網(wǎng)絡白皮書》，提出算力網(wǎng)絡的內(nèi)涵、愿景和意義，倡導計算與網(wǎng)絡深度融合。2020年，中國聯(lián)通公司主導成立了國內(nèi)首個算力網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟，并在國際、國內(nèi)標準組織中主導了多項研究。為了讓更多的讀者了解算力網(wǎng)絡的技術細節(jié)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展脈絡，中國聯(lián)通研究院組織相關領域?qū)＜医M織編寫了本書，旨在結合新基建等政策導向與5G/B5G時代可能的商業(yè)模式創(chuàng)新，對算力網(wǎng)絡的架構設計、功能模型、關鍵技術等進行詳細分析和論述。

全書分為9章，第1章主要回顧了過去十年來云網(wǎng)融合技術的發(fā)展歷程，第2章結合業(yè)務向云、邊、端延伸的趨勢，以及國家新基建的政策導向，論述算力網(wǎng)絡的出現(xiàn)背景及算力網(wǎng)絡何以支撐云網(wǎng)技術由1.0走向2.0。第3章從中國聯(lián)通視角，結合以往云網(wǎng)融合項目實施的成功經(jīng)驗，分析了算力網(wǎng)絡架構與技術體系。第4～7章結合該技術體系分別論述了算力網(wǎng)絡的控制與轉(zhuǎn)發(fā)技術、編排與調(diào)度技術、算力建模與交易技術及其他關鍵技術，并對中國聯(lián)通和產(chǎn)業(yè)界的主要工作成果進行了說明。第8章對算力網(wǎng)絡的主要應用場景進行了闡述。第9章面向未來演進，從機遇和挑戰(zhàn)兩方面對算力網(wǎng)絡的產(chǎn)業(yè)發(fā)展進行了預測。

本書既適合通信、計算機、互聯(lián)網(wǎng)領域的相關從業(yè)人員閱讀和參考，還適合通信工程、電子信息和計算機科學等相關專業(yè)的高校師生閱讀。在本書的編寫過程中，中國工程院劉韻潔院士、中國聯(lián)通研究院李紅五院長給予了頗多指導，并欣然為本書作序。同時，本書的撰寫也得到中國聯(lián)通算力網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟相關單位的大力支持，在此一并深表感謝！

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

編著者