智聯(lián)計算網(wǎng)絡技術發(fā)展研究

一、前言

當前，隨著信息技術的迅速發(fā)展與普及應用，社會空間、物理空間和信息空間深度融合發(fā)展的時代正在開啟。除傳統(tǒng)計算設備（“機”）和新興物聯(lián)設備（“物”）外，“人”作為一種新的重要元素的參與，也將共同構成極其復雜且動態(tài)多變的三元空間環(huán)境?！叭f物互聯(lián)、智慧內生、安全可控、跨越時空”的社會空間、物理空間和信息空間正融合發(fā)展，“算?網(wǎng)?存”深度融合、“空?天?地”廣泛連接、“人?機?物”自然交互，已成為信息網(wǎng)絡核心特征，并產(chǎn)生了融合泛在互聯(lián)的諸多新模式和新場景。全球綜合數(shù)據(jù)資料庫Statista發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2019年全球聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量已達百億，超過了非物聯(lián)網(wǎng)終端的數(shù)量，2025年預計將突破250億，未來千億規(guī)模已然可期，上述趨勢對于網(wǎng)絡的隨需接入和數(shù)據(jù)處理能力提出了更高要求。同時，元宇宙作為新興的概念，具有可定義的數(shù)字分身、多模感知的沉浸感、超低延遲、多維多樣性虛擬世界、隨時隨地的接入、完整的經(jīng)濟體系、完整的文明體系等典型特征，既需要靈活適配的網(wǎng)絡連接，又需要大量數(shù)據(jù)和算力支撐。網(wǎng)絡、算力、數(shù)據(jù)融合的大潮已經(jīng)來臨，信息網(wǎng)絡作為新型基礎設施的屬性日益突顯，正從提供網(wǎng)絡連接的淺層次工具產(chǎn)品轉向“人?機?物”泛在互聯(lián)賦能平臺。算網(wǎng)融合技術的發(fā)展與演進已經(jīng)成為重要的國家戰(zhàn)略和發(fā)展契機，亟需提出我國自主創(chuàng)新的智聯(lián)計算技術體系和發(fā)展規(guī)劃。文章圍繞我國智聯(lián)計算網(wǎng)絡技術的發(fā)展戰(zhàn)略開展研究。首先對現(xiàn)有信息網(wǎng)絡技術面臨的主要挑戰(zhàn)進行分析研判，總結網(wǎng)絡與計算融合的發(fā)展趨勢和代表性技術；其次提出我國自主創(chuàng)新的智聯(lián)計算網(wǎng)絡的核心思想、運行邏輯、目標愿景和社會效益；最后從關鍵技術布局和示范應用兩個方面給出智聯(lián)計算網(wǎng)絡的發(fā)展路線，并提出發(fā)展建議。二、現(xiàn)有網(wǎng)絡技術面臨的挑戰(zhàn)

隨著“算?網(wǎng)?數(shù)”的深度融合，算力需求、網(wǎng)絡資源、數(shù)據(jù)類別隨時間和空間不斷變化，實現(xiàn)數(shù)據(jù)計算的最優(yōu)網(wǎng)絡能力匹配，滿足網(wǎng)絡與計算融合的云、邊、端協(xié)同調度與控制需求，已成為未來信息通信基礎網(wǎng)絡發(fā)展的關鍵問題?！叭?機?物”泛在互聯(lián)賦能平臺對信息網(wǎng)絡提出了更加專業(yè)、高效、安全的要求，使得現(xiàn)有信息網(wǎng)絡技術面臨著諸多挑戰(zhàn)。源于消費互聯(lián)網(wǎng)時代的現(xiàn)有網(wǎng)絡技術無法滿足數(shù)字經(jīng)濟時代各種垂直行業(yè)對高性能、高效能、高安全、高可用、個性化應用等服務的需求。網(wǎng)絡能力的缺失，導致基于大數(shù)據(jù)和智能計算的業(yè)務應用“無數(shù)可算、算后無用、算不可信”，需要對網(wǎng)絡技術架構、運行機制和服務模式等進行深入思考和不斷探索。（一）信息網(wǎng)絡轉向“以獲取數(shù)據(jù)價值為中心”傳統(tǒng)信息網(wǎng)絡的核心能力是數(shù)據(jù)傳輸，然而隨著網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的爆炸式增長，對信息網(wǎng)絡的要求從“怎么獲得數(shù)據(jù)”向“怎么獲取數(shù)據(jù)價值”轉變。據(jù)統(tǒng)計，2020年全球設備產(chǎn)生了600ZB的數(shù)據(jù)，但其中只有10%是關鍵數(shù)據(jù)，其余90%都是臨時無效數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)量的不斷膨脹遠遠超過網(wǎng)絡帶寬的增長速度，原來終端采集、網(wǎng)絡傳送、云中心存儲、集中計算的大數(shù)據(jù)處理方式，遇到了難以逾越的鴻溝，信息網(wǎng)絡無法提供當前大數(shù)據(jù)計算范式所需的傳遞能力，需要具備大規(guī)模數(shù)據(jù)約簡、計算模型分布式運行等全新維度能力。（二）信息網(wǎng)絡需要具備“人–機–物”量化服務能力在消費互聯(lián)網(wǎng)階段，互聯(lián)網(wǎng)采用傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議（TCP/IP）技術提供“盡力而為”服務，只能依靠基于體驗質量（QoE）的用戶主觀感受來進行評價。在“人?機?物”三元融合下，機?機通信、物?物通信等應用持續(xù)發(fā)展，信息網(wǎng)絡不但要支持增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實（AR/VR）、在線游戲、網(wǎng)絡直播等各類消費型業(yè)務，而且還要支持工業(yè)制造、無人駕駛、遠程醫(yī)療等各種生產(chǎn)型業(yè)務，實現(xiàn)萬億級各類終端的泛在互聯(lián)、指令下發(fā)等，在海量數(shù)據(jù)收集、處理、分發(fā)和利用基礎上提供各式各樣的智能服務等。這些應用場景需要信息網(wǎng)絡具備可預期、可規(guī)劃、可驗證的確定性及可量化的服務能力。（三）信息網(wǎng)絡需要具備多元化柔性互聯(lián)能力未來，在信息網(wǎng)絡的“人?機?物”泛在聯(lián)接中，場景個性化、差異化特性明顯，傳統(tǒng)面向確定的業(yè)務模型構建固定網(wǎng)絡結構不再適用，必須要重新設計網(wǎng)絡架構、控制協(xié)議和管理機制，設計面向多樣化、不確定業(yè)務模型的智能網(wǎng)絡結構，需要信息網(wǎng)絡支持靈活、動態(tài)的多樣化協(xié)議處理能力和業(yè)務應用計算能力，需要具備面向應用構建多元化柔性互聯(lián)結構，支持多樣化、智能化應用，提高網(wǎng)絡控制和管理的靈活性，增強對網(wǎng)絡新技術、新協(xié)議的支持能力，充分滿足不斷演進的業(yè)務需求。（四）信息網(wǎng)絡需要具備內生安全屬性“人?機?物”泛在互聯(lián)和深度融合使得信息網(wǎng)絡成為連接真實世界與虛擬世界的唯一橋梁，其功能不僅受物理或邏輯性隨機失效事件影響，而且受基于系統(tǒng)軟硬件漏洞的網(wǎng)絡空間攻擊行為影響。支持“人?機?物”泛在互聯(lián)的信息網(wǎng)絡能否保證其功能/性能成為最大的困惑與疑問，亟需革新網(wǎng)絡安全與功能安全技術手段，改變傳統(tǒng)的“封門補漏、亡羊補牢”被動式防御模式，從外掛到內生、從被動到主動，保障“人?機?物”泛在互聯(lián)平臺具有一體化的網(wǎng)絡安全與功能安全屬性，打造“構造決定安全”的信息網(wǎng)絡空間內生安全新環(huán)境。三、計算與網(wǎng)絡深度融合發(fā)展趨勢

數(shù)字時代，算力先行。算力是支撐數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的堅實基礎、驅動國民經(jīng)濟高質量發(fā)展的重要引擎。在算網(wǎng)融合成為必然趨勢的背景下，國家“十四五”重點研發(fā)計劃已將計算、存儲、智能與網(wǎng)絡技術融合列入待重點突破的技術領域。國內外研究機構為促進算力與網(wǎng)絡的融合演進發(fā)展進行了積極的探索，相繼提出了邊緣計算、分散計算、在網(wǎng)計算、算力網(wǎng)絡等新型技術架構。近年來，各國抓緊布局算網(wǎng)融合相關戰(zhàn)略（見表1），使得融合異構計算、多層次、多顆粒的算網(wǎng)設施成為大國競爭的重要方面。表1國內外算網(wǎng)融合研究現(xiàn)狀（一）邊緣計算邊緣計算是指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側，采用網(wǎng)絡、計算、存儲、應用核心能力為一體的開放平臺，就近提供最近端服務。邊緣計算的應用程序在邊緣側發(fā)起，能夠產(chǎn)生更快的網(wǎng)絡服務響應，滿足行業(yè)在實時業(yè)務、應用智能、安全與隱私保護等方面的基本需求。邊緣計算的發(fā)展前景廣闊，被稱為“人工智能的最后一千米”，制造業(yè)、公用事業(yè)、能源和交通運輸行業(yè)將率先采用邊緣計算。但邊緣計算仍在發(fā)展階段，面臨許多問題需要解決，如框架選用、協(xié)議規(guī)范、終端標識、通信延遲等。隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，邊緣計算將逐步從產(chǎn)業(yè)共識走向應用。（二）分散計算美國國防部高級研究計劃局（DARPA）于2017年6月針對時延敏感的戰(zhàn)場場景啟動了“分散計算”項目，旨在利用已遍布全球各地的計算資源，包括智能手機、平板電腦、聯(lián)網(wǎng)汽車、物聯(lián)網(wǎng)終端等全球計算資源提供服務，徹底消除中心化，實現(xiàn)計算資源的分散化。分散計算是一種將所有具有計算能力的設備連接到一個網(wǎng)絡有機體的計算范式，每個計算節(jié)點以協(xié)作和共享的方式為用戶提供服務。分散計算核心技術包括分散的任務感知計算算法、可編程節(jié)點和協(xié)議棧、分散計算的跨層方法等，利用網(wǎng)絡中的空閑計算資源，繞過了局部計算能力的限制，是一種很有前途的新計算范式，旨在提供可擴展且強大的計算網(wǎng)絡，有望在物聯(lián)網(wǎng)的應用上發(fā)揮巨大優(yōu)勢。（三）在網(wǎng)計算在傳統(tǒng)超算集群中，網(wǎng)絡僅用于計算節(jié)點之間互聯(lián)，當多個計算節(jié)點同時參與通信時，將導致通信步驟增多、通信效率低下等問題。面向大規(guī)模高算力需求的分布式應用，在網(wǎng)計算使用網(wǎng)絡設備進行近數(shù)據(jù)計算，可以在高速轉發(fā)過程中完成應用數(shù)據(jù)處理，縮短數(shù)據(jù)傳輸路徑，進而縮短計算任務的完成時間，是解決分布式應用通信瓶頸問題的重要技術。2020年10月，在全國高性能計算學術年會上，中國科學技術大學與華為技術有限公司聯(lián)合發(fā)布了基于高性能消息傳遞庫（OpenMPI）的在網(wǎng)計算聯(lián)合創(chuàng)新成果，可以提升單位能效算力、算力的確定性供給等網(wǎng)絡核心指標。通過在網(wǎng)計算可以最大化實現(xiàn)數(shù)據(jù)無障礙流動，有效提升算力能效比，實現(xiàn)整網(wǎng)全生命周期自動化及智能運維。（四）算力網(wǎng)絡算力網(wǎng)絡是一種根據(jù)業(yè)務需求，在云、網(wǎng)、邊之間按需分配和靈活調度計算資源、存儲資源以及網(wǎng)絡資源的新型信息基礎設施。算力網(wǎng)絡利用云網(wǎng)融合、軟件定義網(wǎng)絡以及網(wǎng)絡功能虛擬化等新型網(wǎng)絡技術，將邊緣計算節(jié)點、云計算節(jié)點以及各類網(wǎng)絡資源深度融合在一起，組成新一代信息基礎設施，減少邊緣計算節(jié)點的管控復雜度，為客戶提供包含計算、存儲和連接的整體算力服務。2020年召開的“面向2030的新型網(wǎng)絡”主題論壇指出，算力網(wǎng)絡是“2030網(wǎng)絡”最關鍵的特征之一，促進了產(chǎn)業(yè)界著手研究網(wǎng)絡和計算的融合，逐漸形成未來十年算力網(wǎng)絡的共同愿景。四、智聯(lián)計算網(wǎng)絡技術的核心架構與目標效益

網(wǎng)絡與計算、智能的深度融合已經(jīng)成為新型網(wǎng)絡研究的重要方向，然而相關理念和技術仍在發(fā)展初期，現(xiàn)有研究主要在應用層進行計算任務部署，使得計算任務調度、網(wǎng)絡互聯(lián)處于“脫節(jié)”狀態(tài)。亟需拓展思路，在數(shù)據(jù)計算高效處理、服務能力可量化提供、高安全與高可用同時保障等方面探索網(wǎng)絡與計算的深度融合。為此，文章提出我國自主創(chuàng)新的智聯(lián)計算網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞的高效性、網(wǎng)絡服務的聚斂性、智能計算的協(xié)同性等，提供多元、智慧、高效、穩(wěn)定的“算?網(wǎng)?數(shù)”一體服務，為數(shù)字經(jīng)濟建設和發(fā)展提供新型信息基礎支撐。（一）核心架構與運行邏輯僅以信息或數(shù)據(jù)的端到端傳送為目標的網(wǎng)絡基線技術和服務，已遠遠不能滿足包含云計算、邊緣計算和分布式計算在內的一系列新興服務的需要。智聯(lián)計算網(wǎng)絡技術以網(wǎng)絡技術體系與支撐環(huán)境分離的多模態(tài)網(wǎng)絡發(fā)展范式為指導思想，靈活定義涵蓋“數(shù)據(jù)、信息、知識、智慧”諸環(huán)節(jié)的感知處理控制鏈，面向多樣化應用提供“聯(lián)接+計算+數(shù)據(jù)”服務，使得網(wǎng)絡具備自感知、自學習和自優(yōu)化能力，提供多元、智慧、高效、穩(wěn)定的“算?網(wǎng)?數(shù)”協(xié)同服務。智聯(lián)計算網(wǎng)絡的核心架構，是擴展網(wǎng)絡的能力維度，增加計算、存儲和智慧能力空間，實現(xiàn)網(wǎng)絡計算存儲協(xié)同處理，將信息網(wǎng)絡發(fā)展成為提供“算?網(wǎng)?數(shù)”多元網(wǎng)絡服務的新型信息基礎設施，成為“人?機?物”泛在互聯(lián)賦能平臺。智聯(lián)計算網(wǎng)絡面向數(shù)據(jù)產(chǎn)生和使用最多的網(wǎng)絡邊緣，在現(xiàn)有網(wǎng)絡已完成緩存下沉的基礎上，進一步把計算下沉到接入?yún)R聚節(jié)點，協(xié)同調度各種計算、傳輸和存儲資源，實現(xiàn)應用驅動部署分級計算模型、計算任務調度數(shù)據(jù)歸集傳送以及數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中的高效計算或處理。智聯(lián)計算網(wǎng)絡技術支持計算任務的分級部署，通過計算和傳輸資源的一體化調度，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在傳輸過程中的隨路按需計算，其運行邏輯如圖1所示。計算任務被分級部署在各級網(wǎng)絡節(jié)點（分級部署），通過計算和傳輸資源的一體化調度（協(xié)同調度），實現(xiàn)數(shù)據(jù)在傳輸過程中的隨路按需計算（逐級計算），既能顯著提升服務效率，又能有效約簡網(wǎng)絡流量。

圖1智聯(lián)計算網(wǎng)絡運行邏輯1.分級部署以計算任務的具體需求為驅動，依托統(tǒng)一的算力度量體系和能力模板，將網(wǎng)絡中的計算業(yè)務構建為計算服務需求模型，對網(wǎng)絡節(jié)點的不同計算類型進行抽象描述，形成算力服務能力模型，分析算力服務能力與計算服務需求的對應關系，生成滿足計算業(yè)務的逐級計算服務響應策略。2.協(xié)作調度面向數(shù)據(jù)平面池化的異構資源，網(wǎng)絡節(jié)點定時將計算和傳輸資源進行感知與通告，包括位置、服務能力、剩余資源等信息，控制平面匯總分布式的資源感知信息，構建全網(wǎng)資源感知視圖，按需協(xié)同調度計算和傳輸資源，支持區(qū)域/全域計算、傳輸資源與需求的實時適配。3.逐級計算根據(jù)計算任務的具體需求和網(wǎng)絡設備的計算能力，基于全網(wǎng)資源感知視圖，將計算服務需求模型中的每個任務合理映射到傳輸路徑上具備相應計算能力的網(wǎng)絡節(jié)點，網(wǎng)絡節(jié)點在傳輸數(shù)據(jù)的同時提供相應的計算服務，通過隨路計算完成服務響應，實現(xiàn)計算模型與網(wǎng)內分布式算力的擬合適配。智聯(lián)計算網(wǎng)絡的優(yōu)勢體現(xiàn)在3個方面。①智聯(lián)計算網(wǎng)絡可以根據(jù)各類業(yè)務計算處理時延的不同要求，在網(wǎng)絡接入、匯聚、核心等不同部分設置差異化的計算資源進行逐級計算，在實現(xiàn)數(shù)據(jù)及時處理的同時有效約簡網(wǎng)絡流量。②通過在網(wǎng)絡接入、匯聚等邊緣部分引入全維可定義數(shù)據(jù)交換能力，實現(xiàn)以交換為中心的邊緣計算智聯(lián)，通過豐富的智聯(lián)連接和數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)智能涌現(xiàn)。③智聯(lián)計算網(wǎng)絡通過計算模型按需、就近數(shù)據(jù)源的分級部署，可有效支持分布式機器學習、新型人工智能模型的高效部署和運行，提高數(shù)據(jù)處理的效率。（二）發(fā)展目標與預期效益1.對接國家戰(zhàn)略需求建設泛在智聯(lián)的數(shù)字基礎設施體系被列為《“十四五”國家信息化規(guī)劃》（2021年）首項重大任務，將為經(jīng)濟社會數(shù)字化轉型和供給側結構性改革提供關鍵支撐和創(chuàng)新動能；“東數(shù)西算”工程通過構建數(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，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心建設和網(wǎng)絡規(guī)劃布局，促進東西部協(xié)同聯(lián)動。智聯(lián)計算網(wǎng)絡以承接國家戰(zhàn)略任務為導向，建立具有自主知識產(chǎn)權的智聯(lián)計算網(wǎng)絡核心技術體系，為我國新型數(shù)字基礎設施體系建設提供新途徑和新方法，努力提升我國對網(wǎng)絡空間的國際話語權和規(guī)則制定權，同時也可為“東數(shù)西算”等國家重大戰(zhàn)略工程高效實現(xiàn)算力調度、優(yōu)化資源配置提供技術支撐。2.支撐網(wǎng)絡技術創(chuàng)新新型算網(wǎng)融合業(yè)務層出不窮，對底層網(wǎng)絡設備的傳輸、存儲和計算能力不斷提出新的挑戰(zhàn)，而傳統(tǒng)網(wǎng)絡基礎結構單一、功能封閉，網(wǎng)絡服務能力和計算業(yè)務需求之間長期存在“代溝”。智聯(lián)計算網(wǎng)絡技術面向算網(wǎng)融合的技術發(fā)展趨勢，打造全維可定義的基礎功能平臺，實現(xiàn)網(wǎng)元設備、協(xié)議控制、網(wǎng)絡資源、節(jié)點能力、網(wǎng)絡接口、轉發(fā)控制、承載方式等要素的全方位開放；在網(wǎng)絡層實現(xiàn)對多樣化路由和異構算力執(zhí)行的一體化協(xié)同控制，動態(tài)自主調度算網(wǎng)資源，以多樣應用為核心驅動力實現(xiàn)網(wǎng)絡運行、功能編排等自適應的承載，實現(xiàn)對用戶的精準及個性化按需服務。智聯(lián)計算網(wǎng)絡技術的創(chuàng)新發(fā)展，將為我國算網(wǎng)融合技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級提供新理論、新方法，加速相關技術和產(chǎn)品的落地應用。3.賦能數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》（2022年）提出了智能化綜合性新型信息基礎設施建設目標，智聯(lián)計算網(wǎng)絡技術將“網(wǎng)、云、數(shù)、智、安、邊、端、鏈”等深度融合，研究成果有助于加快構建算力、算法、數(shù)據(jù)、應用資源協(xié)同的全國一體化大數(shù)據(jù)中心體系，促進數(shù)據(jù)中心朝適度集聚、集約、綠色方向發(fā)展。智聯(lián)計算網(wǎng)絡形成的研究成果可有力支撐工業(yè)制造、無人駕駛、遠程醫(yī)療等各種生產(chǎn)型業(yè)務，實現(xiàn)萬億級各類終端的泛在互聯(lián)、指令下發(fā)等，能夠在海量數(shù)據(jù)收集、處理、分發(fā)和利用基礎上提供各式各樣的智能服務。智聯(lián)計算網(wǎng)絡具備了全空間/全時段互聯(lián)、高可靠/低時延傳輸、“算?網(wǎng)?云”一體融合和智能安全保障能力，滿足各類垂直行業(yè)不斷提升的服務質量、管理控制以及安全性等方面的需求，推動相關行業(yè)數(shù)字經(jīng)濟轉型。五、智聯(lián)計算網(wǎng)絡關鍵技術與應用場景

（一）智聯(lián)計算網(wǎng)絡關鍵技術布局智聯(lián)計算網(wǎng)絡面向“人?網(wǎng)?物”泛在互聯(lián)的行業(yè)垂直應用場景，將數(shù)據(jù)驅動的智能計算融入網(wǎng)絡之中，形成由多樣化協(xié)議支撐、“網(wǎng)?算?存”一體化控制、服務功能智能編排、內生安全構造組成的關鍵技術。1.多樣化協(xié)議支撐隨著經(jīng)濟、政治、生產(chǎn)、教育、醫(yī)療等新興網(wǎng)絡應用場景不斷涌現(xiàn)，應保證各種應用場景下的海量異構終端能夠安全接入網(wǎng)絡進行通信。而各種類型終端的通信往往需要多樣化的網(wǎng)絡協(xié)議支撐，傳統(tǒng)網(wǎng)絡技術面向單一場景、覆蓋單一業(yè)務的服務模式需要極大的建設成本和運維成本投入。因此，為了在復雜場景多業(yè)務部署情況下實現(xiàn)功能聚合、統(tǒng)一的高效管理，需要構建全維可定義的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)平面，為多類型異構網(wǎng)絡終端提供多樣化的網(wǎng)絡協(xié)議支撐。智聯(lián)計算網(wǎng)絡技術具備靈活、動態(tài)的多樣化協(xié)議處理和計算能力，部署輕量級智聯(lián)計算網(wǎng)元前端設備，解決協(xié)議不兼容、功能邏輯不一致等問題，支持各類型應用業(yè)務和終端的“即插即用”“共同部署”。數(shù)據(jù)平面提供通用或專用的應用程序接口，同時將大規(guī)模定制服務基于行業(yè)場景進行封裝，將智能終端、邊緣設備及云計算服務器等實體進行靈活接入，通過物聯(lián)網(wǎng)及智聯(lián)計算網(wǎng)絡的深度融合，實現(xiàn)對行業(yè)應用服務場景異構海量數(shù)據(jù)的實時處理。智聯(lián)計算網(wǎng)絡通過可定義的協(xié)議支撐能力，可以適應多種接入標準與技術的要求，支撐多樣化的設備連接和服務需求。智聯(lián)計算網(wǎng)絡具備網(wǎng)絡感知能力，可以主動地感知各類接入終端，感知網(wǎng)絡狀態(tài)和用戶需求等，再依據(jù)網(wǎng)絡當前的系統(tǒng)資源智能地配置網(wǎng)絡資源，按需提供服務。2.“網(wǎng)?算?存”一體化控制隨著網(wǎng)絡需求越來越多樣化和個性化，物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實網(wǎng)絡、天地一體化網(wǎng)絡等發(fā)展帶來的新業(yè)務形態(tài)不斷涌現(xiàn)，這一系列新型應用不僅需要網(wǎng)絡具備高傳輸速率，而且需要高速緩存和計算能力。傳統(tǒng)的研究工作將網(wǎng)絡、存儲和計算三大資源分別進行管理、控制和優(yōu)化，導致資源之間互相掣肘，無法實現(xiàn)最優(yōu)化的服務質量。因此，將網(wǎng)絡、存儲和計算的控制和管理集成到一起，才能最大程度地支撐新興應用對“算?網(wǎng)?存”的聯(lián)合需求。智聯(lián)計算網(wǎng)絡支持數(shù)據(jù)處理過程中的存儲計算與轉發(fā)的一體操作，支持分級量化計算，優(yōu)化處理海量內容的可靠傳輸以及高質量服務保證與網(wǎng)絡基礎設施所能提供的存儲、計算和傳輸能力之間的關系。在智聯(lián)計算網(wǎng)絡數(shù)據(jù)層采用存儲計算與轉發(fā)一體協(xié)同技術，支持加速處理的軟硬件協(xié)同處理，控制和調度物理資源以優(yōu)化應用性能和系統(tǒng)性能。同時，智聯(lián)計算網(wǎng)絡能夠協(xié)同調度各種“網(wǎng)?算?存”資源，通過應用驅動部署分級計算模型，計算任務調度數(shù)據(jù)歸集傳送，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡的高效存儲計算與轉發(fā)。智聯(lián)計算網(wǎng)絡將通信納入計算資源體系，突破計算的網(wǎng)絡連接瓶頸，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的按算歸集、分級智能處理。智聯(lián)計算網(wǎng)元設備同時具有“計算+連接”能力，實現(xiàn)計算調度與網(wǎng)絡連接的精準、一致匹配。3.服務功能智能編排隨著大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術的發(fā)展，新業(yè)務、新應用和新場景帶來了新需求，包含更高的用戶體驗、更低的業(yè)務時延、更高的數(shù)據(jù)速率、更精準的用戶服務及“空天地?！币惑w化覆蓋的演進。傳統(tǒng)網(wǎng)絡架構體系結構僵化，難以提供面向精細化服務質量保障需求的網(wǎng)絡支撐能力，亟需推動網(wǎng)絡架構朝著更智能、更高效的方向發(fā)展，支持面向業(yè)務需求的服務功能編排能力。智聯(lián)計算網(wǎng)絡以多樣應用為核心驅動力增強網(wǎng)絡感知能力，包括對用戶行為、意圖及業(yè)務的感知、分析及按需部署，實現(xiàn)網(wǎng)絡運行、功能編排等自適應的承載，從覆蓋范圍、性能指標、業(yè)務場景等角度，動態(tài)自主調度網(wǎng)絡資源，實現(xiàn)對用戶的精準及個性化按需服務。將用戶網(wǎng)絡業(yè)務需求進行抽象化建模，依據(jù)業(yè)務基本參數(shù)與效益期望等指標對用戶發(fā)起的業(yè)務進行詳細規(guī)劃，并依賴業(yè)務與服務之間的擬合關系實現(xiàn)業(yè)務需求到智慧化服務策略的映射，采用服務動態(tài)編排與業(yè)務自適應承載等機制，形成智慧化網(wǎng)絡服務策略，并根據(jù)當前網(wǎng)絡狀態(tài)對已有決策進行迭代優(yōu)化更新。按需服務的智聯(lián)計算網(wǎng)絡可以無縫切換服務方式及內容，降低應用響應時延，簡化應用的部署流程，實現(xiàn)高適應性和靈活敏捷的彈性網(wǎng)絡。4.內生安全構造網(wǎng)絡規(guī)?？焖倥蛎浖案鞣N網(wǎng)絡要素的巨復雜特性，使得網(wǎng)絡經(jīng)常會受到各類不確定的未知威脅或擾動，如鏈路/節(jié)點故障、系統(tǒng)后門/漏洞等，從而導致其性能降低甚至功能喪失。網(wǎng)絡安全直接受制于其內在功能和結構要素，從附加式的安全補丁向網(wǎng)絡內生安全能力的轉變是智聯(lián)計算網(wǎng)絡實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)服務的必然要求。智聯(lián)計算網(wǎng)絡技術支持基于零信任的網(wǎng)絡和服務訪問安全控制結構和技術功能，利用技術自身架構、功能和運行機制等帶來內源性安全增益。以內生防御的網(wǎng)絡構造機制應對網(wǎng)絡中的軟硬件設計過程中不可避免的安全漏洞及系統(tǒng)后門等安全威脅，無論是已知風險還是未知威脅導致的確定或不確定性擾動效果，都能通過網(wǎng)絡構造或者轉換機制將其變換為概率可控的可靠性問題，并且借助成熟的可靠理論和方法統(tǒng)一解決。智聯(lián)計算網(wǎng)絡具備廣義魯棒控制構造的內生安全屬性，在不依賴任何先驗知識和附加安全措施的情況下，不僅能夠有效抑制目標對象內部傳統(tǒng)的不確定擾動影響，也能在安全漏洞等人為擾動下維持系統(tǒng)服務功能和性能的魯棒性，從而很大程度上抵消網(wǎng)絡元素廣義魯棒控制功能缺位對互聯(lián)網(wǎng)服務品質造成的負面影響，具有“高可靠、高可信、高可用”三位一體的廣義魯棒控制屬性。（二）智聯(lián)計算網(wǎng)絡示范應用隨著物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、VR/AR的蓬勃發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)不斷涌現(xiàn)新的業(yè)務形態(tài)，也不斷產(chǎn)生出越來越多樣化和個性化的網(wǎng)絡需求。同時，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)、能源、交通、醫(yī)療等傳統(tǒng)領域的深度融合，網(wǎng)絡的實時性、服務能力、服務等級等也面臨一系列新的挑戰(zhàn)。面對計算與網(wǎng)絡融合的發(fā)展趨勢，本研究選取了智慧園區(qū)網(wǎng)絡、垂直行業(yè)網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡三大典型算網(wǎng)融合應用場景，分析智聯(lián)計算網(wǎng)絡技術在上述場景中的應用效果。1.智慧園區(qū)網(wǎng)絡場景智慧園區(qū)作為一種信息化服務網(wǎng)絡平臺，網(wǎng)絡是建設智慧園區(qū)的基礎。園區(qū)內相關資源和人員通過互聯(lián)網(wǎng)、移動通信等信息技術實現(xiàn)有效的整合與銜接，促進園區(qū)內人、物間的協(xié)調發(fā)展。圖2所示為智聯(lián)計算網(wǎng)絡智慧園區(qū)應用模式。智聯(lián)計算網(wǎng)絡技術支持多樣化邊緣網(wǎng)絡協(xié)議按需定制，實現(xiàn)園區(qū)網(wǎng)絡柔性互聯(lián)，有效提高園區(qū)資源配置效率，降低園區(qū)運營成本。通過部署輕量級智聯(lián)計算網(wǎng)元前端設備，解決協(xié)議不兼容、功能邏輯不一致等問題，支持園區(qū)內各類檢測業(yè)務和終端的“即插即用”“共網(wǎng)部署”。在靠近業(yè)務現(xiàn)場的“邊緣”實施網(wǎng)內計算、存儲等處理操作，減少園區(qū)內業(yè)務處理時延，節(jié)省網(wǎng)絡帶寬，實現(xiàn)實時高效和低能耗及簡化部署。智聯(lián)計算網(wǎng)絡支持園區(qū)網(wǎng)絡各類型終端的接入可控，基于零信任和邊界安全架構實施網(wǎng)絡安全隱私保護，滿足園區(qū)對網(wǎng)絡信息服務質量和能力的要求。圖2智聯(lián)計算網(wǎng)絡智慧園區(qū)應用模式2.垂直行業(yè)網(wǎng)絡場景新型行業(yè)應用場景如沉浸式城市空間服務、精準醫(yī)療、智能工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)等全新業(yè)務將廣泛深入應用，進一步實現(xiàn)社會治理精準化、公共服務高效化、居民生活多樣化。其中，智能電網(wǎng)在電網(wǎng)信息化加速發(fā)展的浪潮中已成為國家搶占未來低碳經(jīng)濟制高點的重要戰(zhàn)略措施。圖3所示為智聯(lián)計算網(wǎng)絡智能電網(wǎng)應用模式。將智聯(lián)計算網(wǎng)絡技術引入到智能電網(wǎng)中，利用其計算與網(wǎng)絡按需定義、逐級計算、分級部署、多樣化業(yè)務的整合和調度等特性對網(wǎng)絡、存儲及計算資源按需靈活部署，提升面向智能電網(wǎng)場景的計算效率及用戶響應速度等性能。利用存儲計算與轉發(fā)一體協(xié)同調度，使邊緣設備具備數(shù)據(jù)采集、處理、現(xiàn)場控制三大能力，將大大約簡通過網(wǎng)絡骨干部分上傳的流量，避免數(shù)據(jù)上傳下達所產(chǎn)生的時延弊端，提升網(wǎng)絡處理能力。通過多樣化異構終端靈活接入技術，提供通用或專用的應用程序接口，同時將大規(guī)模定制服務基于行業(yè)場景進行封裝，將智能電網(wǎng)終端、邊緣設備及云計算服務器等實體進行靈活接入，通過物聯(lián)網(wǎng)及智聯(lián)計算網(wǎng)絡的深度融合，實現(xiàn)對智能電網(wǎng)場景中的異構海量數(shù)據(jù)的實時處理、同時提供分布式感知及控制能力，實現(xiàn)對網(wǎng)絡的智能化配置、態(tài)勢預測及安全控制。圖3智聯(lián)計算網(wǎng)絡智能電網(wǎng)應用模式3.數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡場景隨著云計算數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展，云計算應用對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡延遲和帶寬提出了越來越嚴格的要求，減小延遲，緩解擁塞就成為關鍵問題。數(shù)據(jù)規(guī)約是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡最為常見的應用之一，然而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡節(jié)點只能完成數(shù)據(jù)交換功能，所有的規(guī)約計算都要在服務器上執(zhí)行，如圖4所示。對于AllReduce等復雜的集合運算而言，網(wǎng)絡中需要傳輸大