段曉東：從IPv6到算力路由開創(chuàng)算網(wǎng)一體新發(fā)展

從IPv6+到算力路由，開創(chuàng)算網(wǎng)一體新發(fā)展中國移動研究院

段曉東2023/12/12通信網(wǎng)絡正加速向新型信息通信網(wǎng)絡演變技術范式產(chǎn)業(yè)范式資源范式通信網(wǎng)絡新型信息通信網(wǎng)絡架構范式算力為核心的信息數(shù)據(jù)處理提供計算、感知、智能、安全等一體化的新一代信息通信服務網(wǎng)絡為核心的信息交換提供語音、短信、移動寬帶等通信服務2中國移動算力網(wǎng)絡發(fā)展歷程——中國移動《算力網(wǎng)絡白皮書》算力網(wǎng)絡是以算為中心、網(wǎng)為根基

，網(wǎng)、云、數(shù)、智

、

安

、

邊

、

端

、

鏈（ABCDNETS）等深度融合、提供一體化服務的新型信息基礎設施。楊杰董事長提出“

算力網(wǎng)絡”

概念與愿景成為“5G+算力網(wǎng)絡+能力中臺”新型信息基礎設施的關鍵一環(huán)發(fā)布《算力網(wǎng)絡技術白皮書》，提出十大技術方向提出新概念發(fā)布中國移動《算力網(wǎng)絡白皮書》和發(fā)展倡議發(fā)布新理念融入新戰(zhàn)略開創(chuàng)新方向算力網(wǎng)絡子鏈組建14支攻關戰(zhàn)隊聯(lián)合攻關產(chǎn)業(yè)問題組建新戰(zhàn)隊5G智慧中臺算力網(wǎng)絡構建新裝置發(fā)布《算力網(wǎng)絡科技創(chuàng)新成果》，CFITI試驗網(wǎng)與中國算力網(wǎng)、中科院信息高鐵聯(lián)合打造科學裝置中國移動深刻把握算力時代發(fā)展脈搏，發(fā)揮運營商網(wǎng)絡領先優(yōu)勢，以網(wǎng)強算提出“算力網(wǎng)絡”全新理念。兩年來，繼往開來、開拓創(chuàng)新，全力推進算力網(wǎng)絡發(fā)展啟動算力網(wǎng)絡試驗網(wǎng)CFITI

1.0，發(fā)布算網(wǎng)服務體系1.0打造新平臺3IP技術創(chuàng)新進入算網(wǎng)融合發(fā)展新階段盡力而為

帶寬共享質(zhì)量保障

綜合承載海量地址

低時延萬物互聯(lián)

高可靠算為中心

網(wǎng)為根基算網(wǎng)融合

算網(wǎng)一體互聯(lián)網(wǎng)歷經(jīng)IPv4/MPLS、IPv6/SRv6(G-SRv6)發(fā)展階段，網(wǎng)絡能力從盡力而為向低時延、高可靠、確定性提升；數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展推動網(wǎng)絡從連接算力向感知、調(diào)度算力演進，逐步進入算網(wǎng)一體的算力網(wǎng)絡新階段三階段：算網(wǎng)融合/算網(wǎng)一體二階段：IPv6/SRv6(G-SRv6)一階段：IPv4/MPLS4網(wǎng)絡基礎設施核心網(wǎng)、承載網(wǎng)及全部網(wǎng)管、安全、DNS系統(tǒng)100%支持IPv6應用基礎設施全部IDC、746個CDN節(jié)點、200+個移動云產(chǎn)品、31個云資源池100%支持IPv623個骨干直聯(lián)點100%支持國內(nèi)互通帶寬29.4T國際互通帶寬4.6T用戶流量互聯(lián)互通借助IPv6技術創(chuàng)新，推動IPv6發(fā)展走向縱深，實現(xiàn)IPv6從研究實驗到規(guī)模商用的跨越5借助移動網(wǎng)絡換代機遇突破IPv6發(fā)展瓶頸，推動實現(xiàn)移動網(wǎng)絡與IPv6同步發(fā)展，

建成全球最大規(guī)模IPv6網(wǎng)絡以“LTE、VoLTE和應用”三大抓手，突破移動互聯(lián)網(wǎng)IPv6用戶發(fā)展和流量牽引難題，移動網(wǎng)IPv6流量占比達60全網(wǎng)IPv6活躍連接數(shù)9.8億移動網(wǎng)絡IPv6流量占比60.2%固定網(wǎng)絡IPv6流量占比20.4%數(shù)據(jù)統(tǒng)計截至2023年11月2

借助以G-SRv6為核心的IPv6+體系構建，進入初步原創(chuàng)階段圍繞G-SRv6構筑國際標準體系，助力我公司在IETF貢獻度躍居全球運營商首位、全球公司前列G-SRv6基礎協(xié)議創(chuàng)新G-SRv6業(yè)務應用創(chuàng)新智享WAN應用感知業(yè)務鏈網(wǎng)絡切片G-SRv6幀格式、轉發(fā)機制和控制協(xié)議重路由及保護基礎OAM隨流檢測流量調(diào)優(yōu)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化和數(shù)字產(chǎn)業(yè)化升級推動網(wǎng)絡持續(xù)迭代，中國移動從基礎協(xié)議創(chuàng)新、業(yè)務應用創(chuàng)新出發(fā)，全面構建IPv6+創(chuàng)新技術體系，助力網(wǎng)絡實現(xiàn)從帶寬要素向確定性保障多維要素升級演進62.1

原創(chuàng)提出G-SRv6技術，引領國際標準發(fā)展統(tǒng)一容器壓縮SID和原生SID使用統(tǒng)一128位G-SID容器承載，解決異構SID兼容難題二維指針定位擴展SI與原有SL結合形成二級索引，解決壓縮SID定位難題，降低轉發(fā)硬件實現(xiàn)復雜度壓縮標記識別SID列表中下一個SID是否壓縮，解決SID轉發(fā)編排聯(lián)動問題壓縮冗余前綴利用IPv6地址格式規(guī)律，壓縮后的G-SID僅含差異部分，解決SRv6報文封裝效率低問題7G-SIDContainerG-SIDContainer①②G-SIDContainer③SL③SI④PayloadIPv6頭部SRH頭部SID

List原創(chuàng)提出G-SRv6基礎幀格式和轉發(fā)機制，在支持現(xiàn)有SRv6所有特性前提下，徹底解決SRv6開銷問題，成為IETF

SRv6基礎標準，是我國在IP領域少有的基礎協(xié)議突破四大原創(chuàng)技術已申請專利，成功寫入IETF國際標準帶動中國移動在IETF標準組織貢獻度躍居全球運營商首位72.2

打造智享WAN算網(wǎng)服務平臺，成為SD-WAN新方向智享WAN統(tǒng)一控制器

G-SRv6CPE接入網(wǎng)云端到端G-SRv6+業(yè)務可視、可保障避繁就簡：基于G-SRv6技術，整合Overlay和Underlay網(wǎng)絡基礎資源，提供算網(wǎng)服務G-SRv6

Overlay接入網(wǎng)PE/PoP

云PE/PoPG-SRv6云專網(wǎng)網(wǎng)PE/PoP

云PE/PoP應用感知智享WAN是基于G-SRv6的新一代SD-WAN，圍繞應用+安全+網(wǎng)絡+算力布局多項創(chuàng)新技術，在BBF主導國際標準立項，自主研發(fā)業(yè)界首個智享WAN產(chǎn)品，提供連接+算力一體服務域名應用綁定SLA路徑CPE靈活彈性調(diào)整策略使能應用級精細化運營源路由VPN授權訪問源地址路由過濾識別量子隨機數(shù)增強加密Overlay/Underlay資源整合大網(wǎng)網(wǎng)絡能力最優(yōu)利用源地址推導穿越防火墻智能融合SRv6業(yè)務鏈安全、加速等增值服務拉通云內(nèi)+云間新算網(wǎng)82.3

構建完整產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)全球范圍大規(guī)模部署歐洲Orange沙特STC南非MTN伊拉克Asiacell印尼IndosatG-SRv6完成從概念到技術成熟的全進程創(chuàng)新，成為全球化規(guī)模部署的新一代IP網(wǎng)絡基礎協(xié)議，躋身互聯(lián)網(wǎng)基礎協(xié)議族設備控制器測試儀芯片構建G-SRv6百億級產(chǎn)業(yè)鏈，關鍵技術納入芯片內(nèi)核實現(xiàn)了國家級骨干網(wǎng)路由器核心芯片自主掌控，形成包括國內(nèi)外芯片、設備、控制器、測試儀表在內(nèi)的國內(nèi)外10余廠家全面支持的全球產(chǎn)業(yè)生態(tài)建成全球最大規(guī)模的G-SRv6網(wǎng)絡，成為全球主流網(wǎng)絡部署技術在中國移動云專網(wǎng)、歐洲Orange、南非MTN、沙特STC等海內(nèi)外運營商規(guī)模部署，全球多家運營商正計劃引入93.1

算力與網(wǎng)絡跨學科交叉融合創(chuàng)新，走向一體共生算為核心，網(wǎng)為根基，算力與網(wǎng)絡的融合體現(xiàn)在“以算促網(wǎng)”和“以網(wǎng)強算”兩個方面，二者“雙向驅動”，算網(wǎng)交叉融合創(chuàng)新成為發(fā)展新范式算力發(fā)展需求網(wǎng)絡演進需求從通信服務向新型信息通信服務轉變性能代際提升對算力提出更高要求單一速率范式制約網(wǎng)絡規(guī)模發(fā)展摩爾定律下單點算力面臨性能瓶頸多樣性算力需要異構融通、互補協(xié)同泛在算力閑散分布，需要高效集約利用充分條件：F(Computing,Network)

>=F(Computing)+F(Network)限制條件:

有限的Computing資源，和有限的Network資源優(yōu)化目標:

=G(能效、性能、利用率)算力網(wǎng)絡研判：算和網(wǎng)已經(jīng)呈現(xiàn)雙向驅動趨勢，為了進一步呈現(xiàn)整體的能效、性能和利用率優(yōu)勢，需要算網(wǎng)一體化的系統(tǒng)思維和多學科交叉創(chuàng)新能效算網(wǎng)一體=F(Computing,Network)必要條件：Network,Nomputing互相影響性能利用率3.2

算網(wǎng)一體主要特征設備一體以外掛或內(nèi)嵌/內(nèi)生的方式，形成“算力感知”、“網(wǎng)絡感知”或“轉發(fā)即計算”的計算形態(tài)，構建異構融合的設備硬件支持算力、網(wǎng)絡、應用等多維資源感知和調(diào)度的新協(xié)議，可通過網(wǎng)絡協(xié)議擴展并攜帶計算信息，或者定義新型協(xié)議協(xié)議一體架構一體構建統(tǒng)一編程范式和異構算力抽象機制，形成一體編譯鏈接、跨架構動態(tài)運行的基礎軟件架構，實現(xiàn)應用跨架構無感遷移網(wǎng)絡和計算服務統(tǒng)一入口，通過能力的相互補充和調(diào)用，面向用戶提供無感知的網(wǎng)絡和計算服務服務一體算網(wǎng)一體原創(chuàng)技術深度賦能算網(wǎng)基礎設施、編排管理、運營服務多層次一體化發(fā)展3.3

構筑算力網(wǎng)絡發(fā)展源動力，開創(chuàng)算網(wǎng)一體原創(chuàng)技術體系算力網(wǎng)絡是算網(wǎng)交叉學科創(chuàng)新的重大契機。為構筑算力網(wǎng)絡發(fā)展源動力，開創(chuàng)算網(wǎng)一體原創(chuàng)技術體系，已形成一批標志性的原創(chuàng)技術數(shù)據(jù)快遞突破廣域傳輸性能瓶頸空芯光纖新型光纖介質(zhì)與系統(tǒng)在網(wǎng)計算打破算網(wǎng)邊界全調(diào)度以太突破無損以太性能瓶頸算力度量打破單維算力指標移動算力5G、6G新增計算面算力路由突破互聯(lián)網(wǎng)架構協(xié)議存算一體突破馮氏架構算力原生實現(xiàn)應用跨架構遷移400G/800G超高速大容量全光網(wǎng)絡G-SRv6統(tǒng)一IP承載協(xié)議算力卸載多算力形態(tài)統(tǒng)一底座算力并網(wǎng)實現(xiàn)算力供給側改革新一代SD-WANUnder與Overlay協(xié)同算力解構應用模塊化解構部署算力智能內(nèi)生計算要素創(chuàng)智能服務空天地一體突破異構算網(wǎng)融合隱私計算安全數(shù)據(jù)分析計算應用感知應用類型識別OTN光電聯(lián)動新型全光網(wǎng)架構全光接入新型接入網(wǎng)架構云原生敏捷高效體系總線互聯(lián)卡間高速通信50GPON+FTTR新型接入網(wǎng)架構原創(chuàng)技術“5顆珍珠”：算力原生、全調(diào)度以太、算力路由、在網(wǎng)計算、數(shù)據(jù)快遞3.3.1

算力路由：引領國際標準化突破算力路由將算力因子引入路由域，實現(xiàn)網(wǎng)絡和計算的聯(lián)合優(yōu)化，滿足新型業(yè)務需求及算網(wǎng)資源的全局優(yōu)化13當前缺乏將計算資源與網(wǎng)絡狀態(tài)相結合的方案?，F(xiàn)有的解決方案通常為off-path，如DNS、ALTO或L4/L7負載均衡，查詢地址/狀態(tài)的時延隨著協(xié)議層的升高而升高!技術路徑分析L4

SchedulerL7

SchedulerUpperL7Scheduler重定向數(shù)據(jù)庫查詢L3

CATS隨路調(diào)度結論：算力路由將具備更高的性能歷經(jīng)4年，中國移動在IETF發(fā)起成立算力路由工作組(CATS,

Computing-Aware

Traffic

Steering)，中國移動擔任主席，是IETF路由域近10年由中國高校/公司牽頭成立的兩個工作組之一結論：流量調(diào)度時需要同時考慮網(wǎng)絡和計算資源狀態(tài)典型場景：Computing-Aware

AR/VRAR/VR

時延需要低于20ms保障用戶體驗，包括：傳感器采樣延遲：＜1.5ms（客戶端）顯示刷新延遲：≈7.9ms（客戶端）GPU的幀渲染計算延遲≈5.5ms（服務器）網(wǎng)絡延遲（預算）=20-1.5-7.9-5.5=5.1ms（網(wǎng)絡）觀察1：計算延遲和網(wǎng)絡時延在同量級觀察2：僅根據(jù)網(wǎng)絡或計算負載，總延遲無法滿足觀察3：根據(jù)兩者選擇邊緣站點3，總延遲≈19.4msCATS工作組會議CA-BGPCATS預計將產(chǎn)生系列創(chuàng)新協(xié)議CA-BGP-LS CA-OSPFCA-Netconf/yang CA-Restful/json3.3.2

全調(diào)度以太：高性能新以太互聯(lián)網(wǎng)絡大模型以分布式訓練為基礎，通信開銷導致GPU集群有效算力難以線性提升，網(wǎng)絡成為AI算力“瓶頸”，亟需構建以新型以太網(wǎng)技術為基礎，開放兼容、超高性能的新型智算中心網(wǎng)絡技術體系期待更多產(chǎn)學研合作伙伴加入GSE推進計劃，共同開展四層（物理層、鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層）+一體（管理和運維體系）攻關2023.6CCSA成功立項《全調(diào)度以太網(wǎng)總體技術要求》2023.8中國算力大會正式啟動全調(diào)度以太網(wǎng)（GSE）推進計劃2023.9中國網(wǎng)絡大會發(fā)布業(yè)界首款GSE原型系統(tǒng)2023.5云網(wǎng)智聯(lián)大會發(fā)布《全調(diào)度以太網(wǎng)技術架構》白皮書2023.11ODCC冬季全會GSE工作組成立及第一次工作組會議從“局部”決策到“全局”調(diào)度從“流”分發(fā)到“報文”分發(fā)從盲發(fā)+被動控制到感知+主動控制將業(yè)務流拆分到不同“報文容器”轉發(fā)，提供逐“報文容器”負載均衡機制，提升帶寬利用率從被動擁塞控制，到基于“授權請求和響應機制”的主動流控，最大限度避免網(wǎng)絡擁塞產(chǎn)生全局視野的轉發(fā)調(diào)度機制，實現(xiàn)集中式管理運維、分布式控制轉發(fā)，提高網(wǎng)絡可用性中國移動聯(lián)合產(chǎn)業(yè)提出全調(diào)度以太網(wǎng)（GSE)

技術架構，創(chuàng)新以太網(wǎng)轉發(fā)機制，實現(xiàn)三大核心機制轉變LeafSpineSpineSpineLeaf3 2 13 2 132

13 2 13 2 13 2 1擁塞3 2 13 2 12 1丟包GSE

Header1GSE

Header214GSE

Header33.3.3

在網(wǎng)計算：創(chuàng)新提出在網(wǎng)計算NACA架構創(chuàng)新提出在網(wǎng)計算NACA技術架構，目標圍繞拓撲映射、編程范式、計算實現(xiàn)、資源管理形成“四個統(tǒng)一”，全面提升在網(wǎng)計算系統(tǒng)性能，打造智算應用處理及開發(fā)新模式聯(lián)合十余家單位共同發(fā)布《在網(wǎng)計算（NACA）技術》白皮書CCSA

牽頭完成在網(wǎng)計算研究課題及首個行標立項基于CFITI完成RoCEv2在網(wǎng)計算原型驗證，通信密集型訓練任務最高提速60

，帶寬壓縮1倍IETF

118主辦面向智算場景的在網(wǎng)計算

side

meeting研討會及hackthon活動在網(wǎng)計算NACA架構異構網(wǎng)元高性能互聯(lián)分布式應用DC交換機端側適配器邊緣匯聚交換機園區(qū)網(wǎng)關資源管理拓撲管理任務管理跨架構統(tǒng)一編譯管理運行時管理在網(wǎng)計算通信庫可靠傳輸InfinibandOmni-PathSlingshot同步/異步控制多對一通信一對多通信多對多通信MVAPICHAI訓練/推理 大數(shù)據(jù) HPC標識