智能内生的算力互联IP网络体系架构及关键技术

        在数字社会智能化转型和算力作为核心生产力驱动智能化革命的背景下，计算与互联网的融合将会进一步推动IP网络的演进。而在未来10年乃至更长时间，IP技术如何演进，将对未来数字经济和产业的发展产生重大影响。

当前IP网络架构面临的挑战

        未来网络将以5G、6G等新一代网络技术为基础，构建更加智能、高效、安全的网络体系，同时，与算力网络深度融合，实现网络与算力的协同优化，为数字经济提供更加全面、高效的支持。面向未来网络演进，当前IP网络体系架构存在以下几个问题及挑战：

        - 算力需求与设施利用的矛盾：随着各种智能化应用的普及和深入，对算力的需求呈现出爆发式的增长。然而，现有的算力设施并没有得到充分利用，存在资源浪费和效率低下的问题。这一矛盾要求算力网络在扩大设施规模的同时，提高设施的利用效率，以满足不断增长的算力需求。

        - 数据增长与算力性能的矛盾：随着各种智能化应用的普及和深入，数据量呈现出爆发式增长，而数据种类的多样化和数据结构的复杂化，使得数据处理和分析的难度也在不断增加，这需要智算中心具备更加高效、精准的算力性能，而目前的单点算力性能往往无法满足大量数据处理的需求。这一矛盾要求算力网络不断提高算力性能，以适应数据增长的趋势，提高数据处理效率。

        - 应用多样性与服务创新的矛盾：随着各种应用的不断涌现，对算力网络的服务创新也提出了更高的要求。然而，目前的服务创新供给不足，缺乏能够满足各种应用需求的多样化、个性化的服务。这一矛盾要求算力网络加强服务创新，提供更加丰富、灵活、个性化的服务，以满足不断增长的应用需求。

内生智能的算力互联IP网络体系

        为实现算力资源的高效利用、算力性能的提升以及算力服务的创新和优化，中兴通讯提出智能内生的算力互联IP网络体系架构。中兴通讯的智能内生IP网络架构通过智能化设计，提升数据处理和传输效率，其核心特征包括分层设计（灵活性和扩展性）、端云一体化以及扁平化算网服务和开放服务互联。该架构支持跨资源池和业务链的调度，为运营商提供了强大而灵活的网络管理和业务优化工具。同时促进了网络数字化转型，推动算力和网络整合，强化了数据安全和用户隐私保护。这一创新体系不仅提升了网络性能和运营效率，还在高速、智能和安全数据传输领域展现显著优势。

        我们建议按照三个阶段来实现算力互联的最终目标。

以网连算

        为了使算力成为真正的社会基础资源，我们需要推动算力的泛在化。这意味着算力应该像电力、水力一样，无处不在，随时可用。通过网络技术，我们可以吸纳全社会的算力资源，构建一个泛在、立体的算力网络，实现智能调度和全局优化，使算力资源能够更加高效地服务于各行各业，推动数字经济的发展。

以网强算

        为了突破算力的性能和效能，可以通过网络技术的优化和提升，实现数据合理分发和有效负载均衡、高性能低延迟的无损数据传输等，以实现算力资源的汇聚和协同，从而提高整体算力性能和利用效率。

以网融算

        为了推动算力服务的全面升级和产业数字化转型，未来需要形成算力、网络、人工智能、区块链等多要素融合的一体化服务。可以通过网络技术与计算技术的深度融合，实现算力资源的智能调度和管理，实现全新的泛在服务模式，实现应用体验和性能的优化，以满足不同应用的需求，推动应用的快速迭代发展。

未来IP网络应用场景和关键技术分析

        我们总结了未来IP网络的十大基础应用场景，并基于这十大业务场景需求归纳出未来IP网络的六大关键技术。

        十大基础应用场景包括全息通信、数字孪生、远程触觉网络、智能运维网络、云化工业互联网络、算力网络、天地融合网络、海量科学数据应用、灾难救援、社交物联网。

        - 全息通信

        一个或多个源通过交互式的方式协同传输3D图像至一个或多个终端目的节点。为保障终端高清显示，需要实现多业务流的安全可靠传输、超高带宽传输并完成业务流之间的高精度协同，包括到达时间（ms级别差距）、时序、QoS等。此外，考虑到终端需要综合渲染重建3D图像，需要利用靠近3D接收端的边缘计算能力实现算网一体化的编排和调度。

        - 数字孪生

        数字孪生对物理实体构建一个同比对等的实时数字实体，在此基础上实现物理资产优化和预测性维护。每个数字孪生应用场景都存在多元化的带宽需求，且需要提供灵活、按需的移动性支持。数字孪生需要广域网提供安全性、隐私性和AI支持，实现高效处理大规模异构数据、快速检测攻击并修复等。

        - 远程触觉网络

        远程触觉网络利用沉浸式视频流应用，例如全息3D图像技术，实现人工操作者和远程机器间的远程、实时交互，将为工业4.0、远程医疗等领域带来大量的机遇和革命性影响。为了实现人对远程机器的及时控制和快速响应，需要达到超低的端到端时延和抖动（在某些需要实时触觉反馈的场景中端到端时延可低至sub-ms级别）以及多路3D视频流之间的同步，实现来自不同方位的观感反馈协调。此外，由于人工操作者依赖视频流对远程机械进行操作，需要保障数据传输的高安全性和可靠性。

        - 智能运维网络

        在一个网络诊断分析系统中，通常会部署多个独立工作的传感器测量网络性能或健康参数。为了精准定位故障原因并快速触发自动修复机制，需要将这些传感器连接起来，形成一个统一、多层次、深度关联的网络诊断分析系统，即智能运营网络系统。由于传感器独立运行并泛在部署，智能运营网络具有泛在连接和智能自治的特点。此外，为实现快速故障诊断和自动触发修复形成智能闭环，保证多个网络性能或网络健康监测参数形成协同，智能运营网络具有确定性和安全可靠的传输需求。

        - 云化工业互联网络

        云化工业互联网络实现从设备到工业控制系统、企业IT系统再到公共互联网络的全面融合，形成一套工业过程的自动运营和控制系统，最小化甚至消除了人为干预。因此，云化工业互联网需要实现超高性能，建立实时、安全可靠的工厂范围内的连接，并在未来形成超大规模的跨工厂的网络。由于工厂内设备独立工作且泛在部署，云化工业互联网络具有泛在连接和智能自治的特点。此外，为实现快速决策和自动工业控制，保证多个设备或传感器形成协同，云化工业互联网络具有确定性和安全可靠的传输需求。

        - 算力网络

        云计算和网络虚拟化技术的兴起造成网络云化趋势的出现，而边缘计算的广泛部署导致计算资源从中心云逐渐向网络边缘延伸，形成几乎泛在的计算资源。然而，单个网络边缘节点的计算资源通常有限且不可以灵活扩展，未来需要将分布在端、边、云的算力资源通过网络连接起来，构建算网一体化的系统，协同优化网络和算力资源。由于边缘节点具有分布式部署的特性，算力网络需要支持泛在连接，并保障节点间通信的安全可靠。

        - 天地融合网络

        天地融合网络将低轨卫星网络与其他非地面网络连接起来，形成一张同比于地面Internet的网络并与地面网络互联。天地融合网络提供全球范围的网络接入服务，并为部署于低轨卫星的泛在空间网络节点提供边缘计算和存储服务。考虑到低轨卫星的泛在部署和地-空、空-空通信不同于地面通信的特点，天地融合网络需要支持泛在连接并实现安全可靠的传输。

        - 海量科学数据应用

        大规模分散在不同地点的科学实验和观测产生了海量的科研数据，需要进行汇总。海量科学数据应用具有大带宽传输需求，同时也需要协调算网资源实现科学数据的高效计算、传输和存储。此外，由于科学计算的缺实和偏差会导致错误的科学结论，海量科学数据应用还存在安全可靠的需求。

        - 灾难救援

        考虑到灾难救援的规模以及随时随地为任何用户提供服务的特点，该场景需要支持泛在连接和智能自治。此外，由于灾难救援信息对于保障生命财产安全至关重要，该场景需要实现安全可靠的数据传输。

        - 社交物联网

        社交物联网是利用社交网络技术构建的一种分布式IoT系统，支持亿万设备间的互通互联。社交网络技术使得设备间可以自主建立并管理和其他设备之间的连接关系。考虑到IoT设备独立工作且泛在部署，社交物联网具有泛在连接和智能自治的特点。此外，为在不同IoT平台间建立链路实现高效传输和路由，避免由于一个设备故障或受到攻击导致的全网所有IoT设备的瘫痪，社交物联网具有安全可靠的传输需求。

        基于上述十个未来基础应用业务场景的需求特征分析，我们提炼出面向2025/2030的下一代互联网典型场景的六大技术需求：高速传输、泛在连接、确定性、智能自治、安全可靠、云算网一体。

IP网络体系架构演进分析

        通过业务场景和关键技术分析，中兴通讯提出IP网络体系架构的演进步骤。

        - 当前，第一阶段（以网连算）：基于SRv6可编程能力实现泛在算力的灵活接入

        基于IPv6转发平面的SRv6技术实现对传统多协议标记交换（MPLS）、网络基础特性（虚拟专用网）、尽力而为业务（BE）、流量工程（TE）和快速重路由（FRR）等技术的替代，实现业务快速发放、灵活路径控制，利用自身优势来简化IPv6网络的业务部署。

        - 到2025年，第二阶段（以网强算）：发展网络连接增强能力，面向ToB的行业使能

        通过网络切片、SRv6 SFC和增强确定性网络等增强能力，实现网络连接性能的绝对有界保障，实现基于信用的广域算力高性能的无损互联，以满足算力系统性能的整体提升；通过应用感知能力，提升网络对于业务的精细化需求区分以及对应的保障，提升用户体验；实现基于AI的智能防御能力，提升网络健壮性。

        - 2025—2030年，第三阶段（以网融算）：网络升维，面向一体化算网服务

        实现网络边界升级，地面网络和高空网络有效融合，形成全新的天空地网络架构，旨在实现更高效的信息传输和通信。通过协同工作，天空地网络可以充分利用高空网络的覆盖优势和地面网络的高速传输能力，提高网络的智能性、可靠性和覆盖范围。

        实现网络要素升级，网络技术和计算技术深度融合，基于服务感知的算力路由将计算、存储、传输等网络资源进行统一管理和调度，通过网络协议和智能化技术，实现算力服务间的互联。网络安全方面实现可信接入和可信服务，提升整系统的安全性和稳定性。

        在算力互联网体系架构及关键技术方面，中兴通讯已经完成了算力互联网体系和开放服务互联架构设计，发布了IP网络未来演进技术系列白皮书，针对以网融算提出解决方案。在以网连算和以网强算方面继续推进升级，实现产品化，在增强确定性网络方面，中兴通讯提出了EDN技术，并联合多方在国际国内多个标准化组织推进EDN标准体系，包括IETF、CCSA TC3和TC614等组织；中兴通讯自主研发的支持增强确定性网络的芯片已经产品化，搭载芯片内置确定性算法，中兴通讯推出具备400GE/800GE大容量端口的确定性业务，并成功验证了增强确定性网络在穿越传统IP网络时依然可以保障有界抖动（小于20µs）。