泛在計算服務白皮書解讀—張婷婷（中國移動通信研究院）（13頁）.pdf

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1、泛在計算服務白皮書（2020年）解讀中國移動通信研究院張婷婷云計算高級研究員 技術經理目錄 產生的驅動力 概念與技術特征 商業模式介紹 架構與關鍵技術 應用場景及實踐 展望與呼吁泛在計算服務產生的驅動力算力泛在化，呈現云網邊端多級計算服務架構算力泛化，載體芯片單機算力的不斷提升，計算調度架構集中式-分布式螺旋上升，計算服務整體上將呈現云-管-邊-端四級架構，形成分布式加集中協同的新型信息基礎設施架構驅動需求驅動社會驅動應用和平臺的普適多樣算力需求已成趨勢成為可能新型應用對算力精度、強度、時延轉發需求各異，驅動云平臺異構架構成為必然，以云服務商領頭，設備商作為后盾的組合適配應用多樣化通用需求形式

2、，將可能是泛在計算的未來主力軍區塊鏈傳遞信任與價值使計算可信共享服務成為可能區塊鏈促進數字世界從價值表示到價值轉移，共享經濟社會背景下可激發算力服務提供方提供算力共享服務的積極性，并對算力消費者進行交易結算公開透明的賬單，通過算力追溯和服務保障，使能可信泛在計算服務算網一體融合趨勢，是新基建基礎設施服務商可持續發展的新途徑泛在計算的云網邊端大架構融合新基建背景下，云服務商、運營商、設備商積極謀求可持續發展，從不同產業角色切入；中小企業算力提供者可通過加入泛在共享的算力交易服務提升自己的價值和售賣市場。產業驅動服計算服務技術概念演進網絡服務云服務云服務商A家庭企業無線接入邊緣計算云計算分布式云中

3、心云區域云邊緣云泛在計算服務云服務商B泛在計算的概念AgricultureTrafficHomeMedicalManufactureService產生數據提供算力處理算法AR/VR裸眼3D智慧醫療自動駕駛智慧工廠智慧家庭云游戲智能電網智能安防邏輯實現泛在計算的理念定義“泛在計算（又叫普適計算）即建立一個充滿計算和通信能力的環境，同時使這個環境與人們逐漸的融合在一起”-泛在計算之父，Mark Weiser博士“泛在計算是信息空間與物理空間的融合，在這個融合的空間中人們可以隨時隨地、透明地獲得數字化的服務”-清華大學，徐光祐教授通過自動化、智能化調度，人們可在任何時間任何地點無感知的將計算(算力、

4、存儲、網絡等)需求與云-邊-端多級計算服務能力連接適配，通過多方算力貢獻者和消費者共同參與，實現算力從產生、調度、交易到消費的閉環，實現算網一體、算隨人選、算隨人動的可信共享計算服務模式。泛在計算的技術定義網絡數據處理數據傳輸融合智能計算服務泛在計算 VS 云計算 VS 邊緣計算實現泛在計算的技術特征聚焦于高效利用全社會泛在的、多級的、無序的算力，將之變為可整合、可調配、可交易的資源，保證云邊端算力的無縫協同，同時借助5G無損、確定性網絡使數據與算力得到快速的連接、處理，并使算力、網絡可隨用戶需求的流動動態調整，使算力也能像電力、熱力一樣成為基礎資源，用戶可以隨用隨取而不必關心它的產生與位置。

5、愿景算力操作系統計算位置無須感知計算+連接服務隨心選智能化算網能力調度數據-計算服務的一鍵式連接算力資源泛在算力特征異構確定性、無損網絡算在網中，網隨算動算力用戶移動性管理應用自動化遷移、擴容計算服務無縫切換計算服務用戶無感知聯盟鏈營帳交易系統多算力貢獻者參與部分去中心化、公開透明數據不可篡改可靠可溯，便于審計可信共享算網融合泛在計算技術特征算隨人選算隨人動泛在計算服務的商業模式泛在計算以平臺型共享經濟服務模式為核心，數字化網絡為依托，搭建計算服務交易平臺，構建計算服務和消費方的橋梁，盤活新建和存量計算資源，實現”人人“為”人人”的開放化解決方案?？蒲袉挝?高算力需求企業單位-廣域分支機構中小

6、企業-性價比算力需求政府-移動性廣連接需求個人運營商MEC/云服務云服務商超算中心個人PC終端設備網關計算服務消費方淘寶模式、京東模式中小企業閑置算力平臺型共享經濟服務模式數字化、網絡空間實現平臺化，需求和供給的平臺連接盤活存量市場”人人“為”人人”B5G/6G確定性網絡計算服務提供方泛在計算的架構-邏輯功能架構泛在計算的邏輯架構由算力+網絡基礎設施層，算網管理調度層，計費運營層組成，三層之間通過標準API互通，完成算力生成、調度、連接、交易的閉環。計費運營層主要功能：算力分級，根據不同業務的算力與網絡需求劃分計費等級需求解析與匹配，根據客戶訴求匹配最佳業務模型（算力+算法）計費與營帳，智能合

7、約區塊打包上鏈，與其他聯盟鏈內超級節點完成共識管理調度層主要負責：算力的注冊，算網資源的整合，根據需求進行算力路由調度算力分解，合理拆分算力需求部署應用，下發鏡像，配置網絡、計算資源安全、策略、資源等管理功能基礎設施層主要包括：網絡基礎設施包括各級SDNC，網管及相應的網絡設備，構建低時延大吞吐、敏捷、無損、確定性算力傳輸管道 算力基礎設施包括算力服務商自建、合營的核心DC與MEC節點，三方云資源池以及泛在的端算力等，聚焦于異構算力的生成SDN控制器控制面轉發面網絡設備Bras傳統網管網絡基礎設施異構算力資源池MEC/核心云FPGAGPUSoC算力基礎設施3rd云算力池端算力算網管理調度平臺網

8、絡調度智能化算力調度網絡拓撲算力狀態拓撲算力注冊算力分解應用生命周期管理鏡像管理安全管理策略管理泛在計算運營平臺算力分級智能合約鏈內共識出賬計費出塊記賬算力開發平臺節點評級業務開通運營portal需求解析基礎設施層管理調度層計費運營層資源管理/預留APIAPIAPIAPIAPIAPI應用商店算力抽象框架ASIC算法框架管理切片管理器邊緣網關泛在計算的架構-網絡部署參考架構消費終端企業終端、家庭網關泛PC 終端邊緣云節點第三方CO消費終端企業終端、家庭網關泛PC 終端邊緣云節點第三方CO省核心云節點大區中心云節點大區中心云節點省核心云節點邊緣SDNC邊緣SDNC核心SDNC核心SDNC大區SDN

9、C大區SDNC省級算網管理調度平臺邊緣算網調度管理平臺大區級算網調度管理平臺大區級算網調度管理平臺省級算網調度管理平臺邊緣算網調度管理平臺省級算力交易營帳系統省級算力交易營帳系統省級算力交易營帳系統省級算力交易營帳 系統省級算力交易營帳系統省級算力交易營帳系統聯盟鏈TBC上報網絡信息上報算力信息資源調度請求用戶用戶算網需求泛在計算的關鍵技術3異構算力資源池MEC/核心云FPGAGPUSoC3rd云算力池端算力CPUASICLib庫（包含主流應用框架/模型）編程語言開發工具：編譯器、分析器、調試器等業務應用泛在算力異構化特征明顯，但產業各種異構加速芯片生態封閉，編程工具、語言專用，一個應用需要基

10、于多種異構芯片開發不同代碼，且代碼無法跨芯片移植；統一的輕量化服務抽象，涉及不同加速芯片的加載、抽象、虛擬化、掛載、未來也將引用云原生FaaS等輕量化硬件無關更抽象服務屏蔽差異，需要較長時間演進成熟挑戰1：協同管理，智能隨選調度挑戰2：異構算力抽象封裝、合成分解泛在算力呈現多級、分散、無序化特征，算力歸屬多方；算力越向下分布越廣泛，碎片化、差異化、異構化屬性越強，需協同云邊網端鏈，實現計算服務可計量、整合、調配、可交易。當前不同領域、不同網絡、不同云池之間的開通入口、管理控制、資源調度相對獨立，算力與網絡較難實現統一協同 流動的數據源與可能同樣流動的計算資源之間的動態匹配連接問題更為復雜，當前

11、尚無成熟方案，算力的智能隨選能力需深入研究泛在計算的應用場景及實踐高性能計算（HPC）場景云游戲場景成熟實踐MassGrid 2019.6 商用運營，用于數據挖掘、氣象分析、AI訓練、DNA匹配等BOINC算力地球共享全球C端用戶算力資源開放泛在計算服務平臺，平臺遍布118個國家，聚合算力30PFLOPS當前游戲廠商需要事先通過測試來設計游戲服務端部署在哪一個云節點之上，無法做到不同邊緣云之間業務的倒換，邊邊、邊網協同以及邊端協同能力差借助泛在計算系統，云游戲服務商只需要提出相應的網絡、算力、存儲需求，不必關注任何如應用部署位置，遷移、負載調整方案等細節，專注于業務即可科學計算如引力波驗證等尖

12、端科研項目最大的特征是巨量數據處理，需要大量的CPU、內存和網絡資源泛在計算系統通過對海量端側、第三方云資源的吸收納管，構建泛在算力資源池，可以有效解決高性能計算、科學計算中的計算成本問題展望與呼吁泛在計算基于區塊鏈、云計算、邊緣計算、智能調度、異構計算等先進技術，整個系統架構目標是建立一個網絡算力操作系統，將全社會的算力資源整合在一起，實現計算與環境的融合，人們可以動態的、靈活隨需的獲取算力服務，而不必關注背后復雜的邏輯。當前，泛在計算的研究剛剛展開，在各個研究體系中都有大量的研究點待突破，我們呼吁學界凝聚共識，加大對泛在計算研究體系中區塊鏈技術、算力分級建模、智能算力分解、調度算法、異構算力抽象、交互流程等關鍵技術點的深入探索；呼吁產業界各合作伙伴在應用場景、運營運維機制、商業閉環、產品開發等方面推動泛在計算從理念到成熟；呼吁政府、行業組織能夠針對泛在計算給予更多的關注與政策扶持。希望產學研各界以開放合作、包容共贏的態度，分享最新研究進展，接收產業最新知識，大家攜手共同推進泛在計算服務的成熟落地。感謝白皮書參編貢獻單位：中國信息通信研究院、中國移動通信集團有限公司研究院北京亞信創達科技有限公司、中國聯通網絡技術研究院、中興通訊股份有限公司、中國移動通信集團浙江有限公司、上海云軸信息科技有限公司、烽火通信科技股份有限公司、華為技術有限公司