算力網(wǎng)絡與傳媒科技融合發(fā)展規(guī)劃

傅文軍 吳海明 張 海 徐 劼

（1.浙江移動信息系統(tǒng)集成有限公司，浙江 杭州 310006；2.中國移動通信集團浙江有限公司嘉興分公司，浙江 嘉興 314000；3.中國移動通信集團浙江有限公司杭州分公司，浙江 杭州 310006）

導語

人類社會經(jīng)歷了農(nóng)耕時代、工業(yè)時代、信息時代后，當前正在進入萬物互聯(lián)、萬智互聯(lián)的智能時代。云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G移動互聯(lián)網(wǎng)和算力網(wǎng)絡對傳統(tǒng)行業(yè)的運營模式和生產(chǎn)模式產(chǎn)生了深刻的影響。

從定義上看，算力是設備通過處理數(shù)據(jù)，實現(xiàn)特定結(jié)果輸出的計算能力。算力實現(xiàn)的核心是 CPU、GPU、FPGA、ASIC 等各類計算芯片，并由計算機、服務器、高性能計算集群和各類智 能終端等承載，海量數(shù)據(jù)處理和各種數(shù)字化應用都離不開算力的加工和計算。算力數(shù)值越大代表綜合計算能力越強，常用的計量單位是每秒執(zhí)行的浮點數(shù)運算次數(shù)（Flops，1 ELOPS=10^18 Flops）。據(jù)測算，1 EFLOPS 約為 5 臺天河 2A 超級計算機，或者 25 萬臺主流雙路服務器，或者 200 萬臺主流筆記本的算力輸出。[1]

從功能上看，算力網(wǎng)絡是隨著以云計算為代表的傳統(tǒng)中心化算力資源下沉到邊緣計算的分布式新型算力資源解決方案。[2]主要解決算力供給不均衡問題，促使算力流動起來，從局部資源變?yōu)槿仲Y源，促進算力交易發(fā)展，通過市場來調(diào)節(jié)算力供需關系，為需方提供更多算力來源及選擇，促進應用發(fā)展。

1.算力網(wǎng)絡概述

立足新發(fā)展階段，貫徹新發(fā)展理念，構建新發(fā)展格局。中國移動的算力網(wǎng)絡建設是支撐國家網(wǎng)絡強國、數(shù)字中國、智慧社會戰(zhàn)略的基礎，是對接國家規(guī)劃、落實“東數(shù)西算”工程部署的重要支撐，是推動國家新型基礎設施建設走向縱深的全新路徑，將有力地推動數(shù)字經(jīng)濟的持續(xù)健康發(fā)展。中國移動正在構建以5G、算力網(wǎng)絡、智慧中臺融合互促的新發(fā)展計劃，打造“連接+算力+能力”的新型信息服務體系。

中國聯(lián)通發(fā)布了《中國聯(lián)通算力網(wǎng)絡白皮書》[3]，在計算能力不斷泛在化發(fā)展的基礎上，通過網(wǎng)絡手段將計算、存儲等基礎資源在云—邊—端之間進行有效調(diào)配的方式，以此提升業(yè)務服務質(zhì)量和用戶的服務體驗。

從運營商算力網(wǎng)絡的布局，算力網(wǎng)絡以網(wǎng)絡手段為主，實現(xiàn)資源（網(wǎng)絡、計算、存儲）的協(xié)同調(diào)度，達到資源的最優(yōu)化利用，同時為用戶提供一致性業(yè)務體驗。旨在實現(xiàn)用戶體驗最優(yōu)、計算資源利用率最優(yōu)、網(wǎng)絡效率最優(yōu)。從技術形態(tài)上，運營商計劃回歸到通信管道的主航道上，圍繞著優(yōu)勢資源開展業(yè)務的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。相比大型云服務商，運營商的算力網(wǎng)絡服務，可以將數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡、云專網(wǎng)以及接入層等端到端網(wǎng)絡資源，與其數(shù)據(jù)中心云資源協(xié)同管理運營。

2.傳媒科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展概述

2.1 傳媒科技產(chǎn)業(yè)主要趨勢

基于傳媒產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，通過布局邊緣智能，可以重獲稀缺內(nèi)容生產(chǎn)方面的專業(yè)性地位，同時基于用戶數(shù)據(jù)的內(nèi)容服務按需分發(fā)，邊緣智能下的場景感知也可以提升其用戶洞察力及體驗，從而促使傳媒產(chǎn)業(yè)在新的價值網(wǎng)絡中實現(xiàn)精準定位，實現(xiàn)商業(yè)模式的創(chuàng)新。[4]縱觀過去的20年，算力、網(wǎng)絡、存儲方向的發(fā)展都有了質(zhì)的飛躍，然而橫向?qū)Ρ葏s又不難發(fā)現(xiàn)三者并不是等效發(fā)展。網(wǎng)絡，從此前主流 100Mb 到如今10GbE就緒，甚至邁進25 GbE、40 GbE，趕超了100多倍；存儲，HDD 硬盤的性能提升雖然沒有網(wǎng)絡的大飛躍，但得益于SDD制程和工藝的迭代，存儲領域也有了相當顯著的進步。回到算力上，即便是處理器工藝已經(jīng)邁入7納米，算力的提升也遠不及前兩者的跨越。

傳統(tǒng)媒體如何在如此多元和極具變化的媒體格局中，應對技術革命帶來的機遇與挑戰(zhàn)，充分發(fā)揮傳統(tǒng)媒體的優(yōu)勢。[5]算力網(wǎng)絡需要具備物理融通、邏輯融通、異構融通的特點，可以解決算力供給不均衡問題，促使算力流動起來，從局部資源變?yōu)槿仲Y源。

2.2 傳媒科技產(chǎn)業(yè)的痛點難點

大部分的業(yè)務處于靜態(tài)部署，資源無法復用，存在閑置資源浪費的情況。計算資源節(jié)點之間缺乏互動調(diào)度能力，當計算資源過載時、甚至不可用時業(yè)務體驗下降。[6]

在業(yè)務需求中，現(xiàn)在的電影特效越來越多，計算量也越來越大，一部大片可能是幾千萬個機時，相當于一臺電腦要運算一萬年，用5000臺電腦需要跑2年。以《誅仙》為例，這部影片的視效總監(jiān)李延稱，影片制作了1300個特效鏡頭，特效鏡頭基本上占了整部片子的三分之一左右，影片中還使用了大量特效流體粒子結(jié)算結(jié)合三維環(huán)境打造各個大場景。每個制作項目所涉及到的素材量也非常龐大，對硬件各項運算能力、繪圖能力以及儲存性能的要求都極為高超，就是說在沒有頂級硬件的支撐的條件下，根本毫無辦法做出高質(zhì)量的特效出來。

在網(wǎng)絡環(huán)境中，獨立的CPU 和GPU 的渲染能力是非常有限的，所以網(wǎng)絡渲染可以充分發(fā)揮網(wǎng)絡資源的優(yōu)勢，并充分利用計算能力，渲染節(jié)點，以進一步提升渲染的效率。在創(chuàng)新案例中，在上海華為X Labs完成內(nèi)置5G模組的4K直播編碼器第一階段測試工作，端到端打通了5G網(wǎng)絡通信服務。這是全球第一個采用華為MH5000 模組設備的集成測試，也是全球第一款支持NSA/SA雙模模組的行業(yè)預商用產(chǎn)品，其標志著5G行業(yè)應用商用進程又向前邁進了一步。未來在“5G+4K背包”直播方式中，背包中的硬件設備除了編碼器和電池，將看不到CPE或手機。以流量動態(tài)分配的模式，將40Mbps的4K視頻碼流，借助5G網(wǎng)絡穩(wěn)定上傳到云端視頻服務器，然后分發(fā)給相關視頻處理設備。與此同時，云端視頻服務器還具備SLA監(jiān)測功能，實時動態(tài)統(tǒng)計兩條無線鏈路的網(wǎng)絡KPI、業(yè)務KPI，及高質(zhì)量回傳所需網(wǎng)絡能力安全區(qū)滿足度等信息。上述的創(chuàng)新案例中主要集中移動網(wǎng)下的，在許多行業(yè)應用本來就是基于固定網(wǎng)絡，如何實現(xiàn)固定和移動的融合，為客戶提供固定移動融合的行業(yè)升級方案，仍有許多問題待探討。比如需要解決異構終端驅(qū)動和廣泛兼容適配等問題，滿足云邊融合傳媒科技AI應用的快速創(chuàng)新、支持邊緣設備的平臺統(tǒng)一管理，降低管理開銷；兼容通用處理器及多種視頻智能芯片實現(xiàn)的邊緣設備，降低設備成本和開發(fā)成本。

2.3 傳媒科技產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡需求

目前很多互聯(lián)網(wǎng)公司都提出了降本增效，包括傳媒科技企業(yè)。降本已經(jīng)成為很多企業(yè) CTO 非常重要的KPI，也成為技術發(fā)展的一個必然趨勢。算力網(wǎng)絡的彈性服務則是很多企業(yè)使用廣泛的降本增效的方法。

判斷一個技術是否為未來趨勢，需要綜合計算、存儲和網(wǎng)絡的發(fā)展來看。現(xiàn)階段受摩爾定律失效的影響，CPU性能增長乏力，而相對而言網(wǎng)絡和存儲性能這些年提升比較快，因此網(wǎng)絡和存儲能力的增強一定程度上彌補了存算分離帶來的性能損失。

以傳媒行業(yè)中視頻采集為例，以前的流程是先采集視頻，然后上傳到中心云或者本地服務器進行處理，但這已經(jīng)不能滿足企業(yè)的需求了。現(xiàn)在，企業(yè)希望采集完后能夠就近處理這些視頻數(shù)據(jù)，而不需要再上傳到中心云端，以滿足網(wǎng)絡延遲需求，以及降低網(wǎng)絡傳輸?shù)某杀尽＞W(wǎng)絡從“連接算力”向“調(diào)度算力”“組織算力”轉(zhuǎn)變。算網(wǎng)融合，以網(wǎng)絡為中心的多維度資源融合供給，提供最優(yōu)化資源配置。資源整合，實現(xiàn)整網(wǎng)資源最優(yōu)化利用。這種場景下，需要通過網(wǎng)絡感知算力和網(wǎng)絡感知應用協(xié)同，邊緣容器才能夠?qū)Σ煌瑘鼍斑M行算力管理，包括算法下沉。

3.算力網(wǎng)絡與傳媒產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展策略

3.1 產(chǎn)業(yè)需求與技術演進

以創(chuàng)新理論推動業(yè)務發(fā)展。研究結(jié)果顯示，顛覆性技術創(chuàng)新與新興產(chǎn)業(yè)之間并不是一一對應關系。[7]算力網(wǎng)絡現(xiàn)處于算網(wǎng)泛在協(xié)同的階段，主要解決一站服務、協(xié)同運營的問題。后面緊跟著融合服務、統(tǒng)一運營和一體服務，模式創(chuàng)新。

3.2 商用基礎與關鍵技術

以業(yè)務創(chuàng)新支撐技術實踐。針對異構加速場景中，異構加速的實現(xiàn)架構通常是CPU+GPU/FPGA/DSA，主要由CPU完成不可加速部分的計算以及整個系統(tǒng)的控制調(diào)度，由GPU/FPGA完成特定任務的加速。在網(wǎng)絡感知算力關鍵技術上，需要網(wǎng)調(diào)和云調(diào)實時聯(lián)動，云調(diào)實時同步算力部署狀態(tài)等變更發(fā)給網(wǎng)調(diào)、需要邊緣部署并預激活微服務能力，才能實現(xiàn)算力的統(tǒng)計上報和服務快速提供、網(wǎng)調(diào)觸發(fā)的算力節(jié)點切換，需要兩個邊緣節(jié)點的服務和數(shù)據(jù)快速同步。在網(wǎng)絡感知應用關鍵技術上，傳媒應用生態(tài)需要遵從網(wǎng)絡的分配App-ID等信息的要求、終端需要支持在報文中壓入App-ID的信息給網(wǎng)絡APN6、邊緣應用需要一致的PaaS和IaaS的基礎架構服務支持。

4.算力網(wǎng)絡與傳媒產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展建議

4.1 服務載體輕量化

隨著軟件定義存儲的不斷發(fā)展，越來越多的開源分布式數(shù)據(jù)庫在特殊的數(shù)據(jù)存取領域站穩(wěn)了腳跟。對計算量巨大的計算任務，可能需要對計算任務進行分割，并將各個子任務卸載遷移至多個邊緣計算節(jié)點，如何高效地對計算任務進行分割和分配，也是算力網(wǎng)絡能耗優(yōu)化的重要課題。[8]

4.2 業(yè)務與算力網(wǎng)絡協(xié)同

貫穿“數(shù)據(jù)+算力（算網(wǎng)/算法）+行業(yè)場景”主線，堅持數(shù)據(jù)只有經(jīng)過計算，疊加行業(yè)場景后才具備價值的理念。加快提升算力算效水平，強化數(shù)字化轉(zhuǎn)型支撐能力，推動公共算力泛在應用。5.5G （極致無線連接）、F5G（極致有線連接）、 IPv6+（確定性IP）、云化AI（智能計算）、量子計算（高性能計算）、區(qū)塊鏈（安全）等新技術的逐步成熟，支撐運營商算力網(wǎng)絡規(guī)劃實施。針對異構算力資源，構建統(tǒng)一的算力度量和建模體系，形成算力的統(tǒng)一度量準則，實現(xiàn)異構算力資源的協(xié)同，支撐基礎資源優(yōu)化和算力運營。

4.3 商業(yè)模式的創(chuàng)新

亞馬遜公司是如今云計算領域中的巨頭，其中，競價型云服務以其易用性和低廉價格受到了廣大用戶的歡迎。因此，研究其定價模式可以幫助云服務供應商完善其定價方法，獲取更多利潤，另一方面，幫助用戶選擇適合自己的付款模式，節(jié)約成本。[9]從“見路不走”到“看清再走”，有兩個標準，第一個標準是你能畫出圖來，比如說畫出一個邏輯圖；第二個標準就是寫出一個公式，這個公式就是你的成功方程式。成功方程式遵循多算勝少算不勝的原則。

根據(jù)邏輯門預設權重值，生成初始邏輯電路的算力；根據(jù)算力，接收相應的需求方的預扣數(shù)字資產(chǎn)；根據(jù)初始邏輯電路與輸入數(shù)據(jù)生成計算任務，將計算任務發(fā)送至外包計算裝置；接收并驗證外包計算裝置發(fā)送的計算結(jié)果；當計算結(jié)果正確時，將需求方的預扣數(shù)字資產(chǎn)發(fā)送至外包計算裝置。[10]

結(jié)語

構建新發(fā)展格局必須明確其基本原則，這只能從新發(fā)展階段和新發(fā)展理念中尋找。[11]從網(wǎng)絡發(fā)展階段來看，算力網(wǎng)絡發(fā)展理念是面向計算和智能服務的新型網(wǎng)絡體系，“IPv6+”和全光底座是算力網(wǎng)絡的技術基石，增強網(wǎng)絡內(nèi)生算力是算力網(wǎng)絡演進的重要方向。算力網(wǎng)絡的目標是提供算網(wǎng)一體服務，是云網(wǎng)融合服務的新階段，是數(shù)字基礎設施服務的新形態(tài)。通過網(wǎng)絡協(xié)議分發(fā)計算節(jié)點的算力信息，綜合算力和網(wǎng)絡信息，為傳統(tǒng)傳媒應用提供最佳的算力分配和網(wǎng)絡連接，將傳統(tǒng)傳媒數(shù)據(jù)靈活調(diào)度到最優(yōu)的算力節(jié)點上，實現(xiàn)傳統(tǒng)傳媒數(shù)據(jù)與算力之間的高效連接。