序（一）

互聯網是二十世紀偉大的發(fā)明之一，從其誕生到現在已有五十多年，依然是未來全球科技與經濟發(fā)展的主要驅動力。當前互聯網發(fā)展的主戰(zhàn)場正在從消費型互聯網轉向產業(yè)型互聯網，促進著產業(yè)間的融合、創(chuàng)新。在這個過程中，越來越多的傳統服務業(yè)和垂直行業(yè)正在成為互聯網和信息通信服務的新領域，網絡操作系統、5G/B5G、云計算、大數據、人工智能、確定性網絡等新一代信息技術正在推動全社會的數字化轉型。作為數據在云、網、邊、端流動過程中的關鍵環(huán)節(jié)，信息通信網絡將從純粹的管道角色，轉變成承載更多價值可能性的數字經濟中樞。

基于上述認識，我國信息通信產業(yè)積極思考云網融合時代的業(yè)務特征和網絡特性，在全球率先提出了算力網絡的概念。一般來說，算力網絡的作用是將動態(tài)分布的計算與存儲資源充分連接，通過網絡、存儲、算力等多維度資源的統一協同調度，使海量的應用能夠按需、實時調用泛在分布的計算資源，實現連接和算力在網絡的全局優(yōu)化，提供一致的用戶體驗。從云網協同到算網一體，網絡的作用和價值將發(fā)生變化。對于云網協同，網絡以云為中心，從云的視角看一云多網，對網絡的主要需求是連通性、開放性，服務質量要求是盡力而為，網絡是支撐角色。對于算網一體，網絡以用戶為中心，從用戶的視角看一網多云，網絡需要支持低時延、安全可信的通信，服務質量要求是具有確定性，網絡成為價值中心。

進入2021年后，算力網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《全國一體化大數據中心協同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案》，明確提出要構建數據中心、云計算、大數據一體化的新型算力網絡體系，促進數據要素流通應用，實現數據中心綠色高質量發(fā)展。在同年6月舉行的第五屆全球未來網絡發(fā)展大會上評選出的16項未來網絡領先創(chuàng)新科技成果中有5項和算力網絡直接相關，成果獲獎單位覆蓋了國內三大電信運營商。在國際標準領域，算力網絡已經在包括ITU-T、IETF、ETSI和BBF在內的多個重要組織中完成了立項，研究工作從國內走向國際舞臺。

在此背景下，為推動算力網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講解算力網絡的圖書，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。

本書由國內算力網絡研究的主要發(fā)起單位之一、中國聯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總結。長期以來，中國聯通公司高度重視算力網絡研究工作，在標準研究、產業(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絡的背景與發(fā)展脈絡，又可以根據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、網絡通信與安全紫金山實驗室主任 劉韻潔

序（二）

隨著5G、大數據、人工智能、區(qū)塊鏈等信息通信技術的推廣應用，經濟社會向數字化轉型升級的趨勢越發(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，需要計算和網絡兩大產業(yè)的有機協同，相互配合、優(yōu)勢互補。

中國聯通研究院（以下簡稱聯通研究院）作為中國聯通公司研究體系的主體單位，很早就注意到以云網融合為代表的計算、網絡兩大產業(yè)協同發(fā)展趨勢。從2015年開始，聯通研究院先后結合SDN/NFV、Segment Routing和AI等技術，支撐中國聯通公司構建起包含產業(yè)互聯網（CUII）與智能城域網的新一代承載網基礎設施，實現了用戶便捷入云、云間互聯及彈性連接服務。2019年11月，聯通研究院發(fā)布了業(yè)界《算力網絡白皮書》，闡述了對未來算力業(yè)務形態(tài)、平臺經營方式、網絡使能技術等方面的觀點，對算力網絡的技術研究和產業(yè)推動產生了重要影響。2020年11月，聯通研究院牽頭發(fā)起成立了中國聯通算力網絡產業(yè)技術聯盟，旨在聯合產學研合作伙伴，促進算力網絡的標準完善、應用創(chuàng)新和生態(tài)繁榮。從云網融合到算網一體，網絡需要為云、邊、端算力的高效協同提供更加智能的服務，網絡基礎設施和算力基礎設施必須走向深度融合，聯合構成數字經濟的基石，賦能全社會的發(fā)展和進步。

2021年3月23日，中國聯通公司正式對外發(fā)布了CUBE-Net 3.0網絡創(chuàng)新體系和網絡轉型計劃，其核心內涵是：打造連接數據與計算、提供智能服務的新一代數字基礎設施，使能千行百業(yè)的數字化轉型和智能化升級。以CUBE-Net 3.0網絡創(chuàng)新體系為指引，聯通研究院專門成立了算力網絡核心攻關團隊，目前已在算力網絡的體系架構、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學研領域算力網絡的研究成果和聯通研究院的相關創(chuàng)新工作，為行業(yè)發(fā)展起到拋磚引玉的作用，推動網絡與計算深度融合，助力構建面向未來的算網一體化服務新格局。

中國聯通研究院黨委書記、院長 李紅五

前 言

當今世界正經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，推動經濟社會的高質量發(fā)展，我國做出了大力發(fā)展數字經濟的戰(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)、新模式是數字經濟發(fā)展的成功體現，而這些業(yè)務的順利開展都離不開云計算與網絡通信兩大核心技術所形成的數字基礎設施的有力支撐�？梢灶A見，未來隨著數字經濟發(fā)展的持續(xù)深入，以云和網為代表的數字基礎設施建設將更加深刻地影響和改變經濟社會的發(fā)展模式和人們的生產生活方式，將成為科技創(chuàng)新和經濟增長的重要引擎。

在云、網兩大數字基礎設施中，信息通信網絡的重要性正在凸顯。新一代信息網絡正在從以信息傳遞為核心的網絡基礎設施，向融合計算、存儲、傳送資源的智能化云網基礎設施發(fā)生轉變。算力網絡正是為應對這種轉變而提出的新型網絡架構。算力網絡基于無處不在的網絡連接，將動態(tài)分布的計算與存儲資源互聯，通過網絡、存儲、算力等多維度資源的統一協同調度，使海量的應用能夠按需、實時調用泛在分布的計算資源，實現連接和算力在網絡的全局優(yōu)化，提供一致的用戶體驗。

因此，從發(fā)展趨勢來說，算網一體是云網融合的延續(xù)，算力網絡是實現算網一體重要的技術手段。中國聯通高度重視云網融合與算網一體工作的推進，2015年發(fā)布面向云端雙中心的解耦集約型網絡架構CUBE-Net 2.0，并在之后研發(fā)和建設了國內首個面向行業(yè)客戶上云服務的產業(yè)互聯網（CUII）。2019年，中國聯通公司發(fā)布業(yè)界《算力網絡白皮書》，提出算力網絡的內涵、愿景和意義，倡導計算與網絡深度融合。2020年，中國聯通公司主導成立了國內首個算力網絡產業(yè)技術聯盟，并在國際、國內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絡的技術細節(jié)和產業(yè)發(fā)展脈絡，中國聯通研究院組織相關領域專家組織編寫了本書，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，論述算力網絡的出現背景及算力網絡何以支撐云網技術由1.0走向2.0。第3章從中國聯通視角，結合以往云網融合項目實施的成功經驗，分析了算力網絡架構與技術體系。第4～7章結合該技術體系分別論述了算力網絡的控制與轉發(fā)技術、編排與調度技術、算力建模與交易技術及其他關鍵技術，并對中國聯通和產業(yè)界的主要工作成果進行了說明。第8章對算力網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)兩方面對算力網絡的產業(yè)發(fā)展進行了預測。

本書既適合通信、計算機、互聯網領域的相關從業(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通算力網絡產業(yè)技術聯盟相關單位的大力支持，在此一并深表感謝！

由于算力網絡目前還處于產業(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