用智能IP網絡構筑數字經濟大動脈

　　2020年這個特殊的春天里，我們聽到了“新基建”的號角。新基建包含信息、融合、創(chuàng)新三大領域基礎設施，信息基礎設施主要是指基于新一代信息技術演化生成的基礎設施，比如以 5G、工業(yè)互聯(lián)網為代表的通信網絡基礎設施，以人工智能、云計算等為代表的新技術基礎設施，以數據中心、智能計算中心為代表的算力基礎設施等；融合基礎設施主要是指深度應用互聯(lián)網、大數據、人工智能等技術，支撐傳統(tǒng)基礎設施轉型升級，進而形成的融合基礎設施，如智能交通基礎設施、智慧能源基礎設施等；創(chuàng)新基礎設施主要是指支撐科學研究、技術開發(fā)、產品研制的具有公益屬性的基礎設施，比如重大科技基礎設施、科教基礎設施、產業(yè)技術創(chuàng)新基礎設施等。

　　數據通信網絡既是信息基礎設施的重要組成部分，也是融合基礎設施、創(chuàng)新基礎設施的關鍵使能部件。數據通信網絡本身也在經歷數字化、智能化的升級換代。華為率先在數據通信網絡引入大數據、AI技術和新一代協(xié)議，進行數據分析與閉環(huán)優(yōu)化，實現(xiàn)了從傳統(tǒng)IP 網絡到智能IP網絡的飛躍。以智能超寬、智能聯(lián)接、智能運維為特征的智能IP網絡成為新時代的必然選擇，也將成為未來10年數據通信網絡發(fā)展的必然趨勢。智能IP網絡，支持千行百業(yè)的數字化轉型升級、千行百業(yè)的互聯(lián)互通，讓新基建各領域之間巨大的協(xié)同效應得以充分發(fā)揮，進一步提升新基建的效能，構筑數字經濟大動脈。

　　智能IP網絡

　　打造全場景全業(yè)務的新一代工業(yè)互聯(lián)網

　　工業(yè)互聯(lián)網是新一代信息技術與制造業(yè)深度融合的產物，通過對人、機、物的全面互聯(lián)，構建起全要素、全產業(yè)鏈、全價值鏈全面連接的新型生產制造和服務體系，是數字化轉型的關鍵。

　　隨著企業(yè)數字化、網絡化、智能化轉型步伐的加快，企業(yè)內網在傳輸帶寬、兼容能力、易部署程度等方面存在明顯不足，需要加快演進升級和更新?lián)Q代。當前，企業(yè)內網的業(yè)務形態(tài)日益豐富，既有辦公場景的電子郵件、網頁瀏覽、視頻會議、協(xié)同辦公等，也有生產場景的物流設備、制造設備、監(jiān)控設備的連接需求，如何保障企業(yè)園區(qū)網絡的業(yè)務體驗，提升服務質量？傳統(tǒng)方式是通過運維人員進行手動調整，維護效率、業(yè)務體驗都差強人意。智能IP網絡引入AI技術，可以實現(xiàn)智能識別Wi-Fi終端的接入數量、接入位置、帶寬需求、業(yè)務體驗需求的變化，并預判趨勢，據此對Wi-Fi網絡進行動態(tài)調整，優(yōu)化整網性能。華為 CloudCampus園區(qū)網絡解決方案通過Wi-Fi優(yōu)化，將無線空口的吞吐量提升58%，Wi-Fi信道干擾率比業(yè)界下降49%；此外，通過預判Wi-Fi終端的移動軌跡，可以優(yōu)化Wi-Fi漫游性能，實現(xiàn)無損漫游，提升內網連接的可靠性，有效支持AGV 物流等工業(yè)制造場景需求；同時，還可以將AI技術用于園區(qū)網絡的智能運維，大約85%的故障可以在數分鐘內處理完成， 大幅改善企業(yè)內網的可用性。華為CloudCampus解決方案極大地提升企業(yè)內網的帶寬能力、業(yè)務 能力、易部署程度，引領園區(qū)網絡進入Gbps全無線智能時代，更好地支持工業(yè)物聯(lián)網的發(fā)展和建設。

　　工業(yè)互聯(lián)網外網用于連接企業(yè)工廠、分支機構、上下游協(xié)作單位、工業(yè)云平臺、智能產品與用戶等主體，支撐網絡化協(xié)同、遠程調度控制等新業(yè)務、新應用，是推動工業(yè)互聯(lián)網更廣范圍創(chuàng)新發(fā)展的關鍵網絡基礎設施。工業(yè)互聯(lián)網外網對面向工業(yè)生產的網絡時延、可靠性、安全性有非常嚴格的要求，例如大幅提升操作效率的工業(yè)AR/VR要求時延小于20ms，4K/8K高清視覺檢測要求百兆級別的大帶寬上傳，高端大型裝備的遠程運維要求網絡連接高可靠、高安全。傳統(tǒng)IP網絡完全依靠統(tǒng)計復用機制，業(yè)務流量、業(yè)務路徑頻繁變化，無法確保網絡時延、可靠性等關鍵需求，只能“盡力而為”。智能IP網絡引入大數據、AI技術和SRv6、切片等新一代協(xié)議，通過網絡切片實現(xiàn)辦公業(yè)務、生產業(yè)務的硬隔離，通過SRv6實現(xiàn)業(yè)務路徑的實時動態(tài)調整，有效應對傳統(tǒng)IP 網絡中的業(yè)務流量變化和網絡拓撲變化，實現(xiàn)了辦公、生產等全業(yè)務融合承載。華為NetEngine系列路由器全面支持SRv6、切片等新 協(xié)議，與iMaster NCE自動駕駛網絡系統(tǒng)一起，組成CloudWAN廣域網絡解決方案，引領廣域網 進入全業(yè)務智能時代。

　　安全是發(fā)展的前提，發(fā)展是安全的保障。我們在享受著數字化浪潮帶來便利的同時，也不得 不面對與之伴生的安全風險。首先，未知威脅日益增多，很多已知威脅衍生出大量變種，變成了未知威脅，傳統(tǒng)防火墻很難及時有效地應對。其次，工業(yè)互聯(lián)網中聯(lián)網設備越來越多，這些設備既可能成為網絡攻擊的受害者，也可能被利用來發(fā)起攻擊。智能IP網絡引入AI技術打造智能防御新架構，充分利用海量數據進行人工智能學習，根據場景數據分析訓練生成防御模型，并不斷根據現(xiàn)網實時數據實現(xiàn)模型升級，加強未知新威脅的檢測能力，消除現(xiàn)有防火墻基于靜態(tài)規(guī)則識別威脅的弊端，并通過自動化的方式對威脅進行處置。此外，采用AI 技術需要大量算力來支撐，如果僅僅依靠業(yè)務處理CPU執(zhí)行AI推理，防火墻的轉發(fā)能力會急劇下降，因此，內嵌AI芯片的AI防火墻才能確保防御性能。華為HiSecEngine系 列AI 防火墻搭載了獨創(chuàng)AIE威脅檢測引擎，內置AI芯片，在網絡邊緣實時處置威脅，未知威脅檢測準確率高達99%以上，未知威脅檢測性能提升5倍，在處理未知威脅的同時，仍然可以確保防火墻的轉發(fā)能力不受影響。AI 防火墻正引領網絡安全進入智能防御時代，為工業(yè)互聯(lián)網保駕護航。

　　數據中心是將物理分布的服務器、存儲、網絡等資源融合并虛擬化為邏輯集中的巨大資源池，通過云計算管理平臺動態(tài)監(jiān)控、調度和部署其中各種資源，按需向用戶提供差異化服務。隨著數 字經濟的深入發(fā)展，數據中心逐漸從后端支持角色走向前臺，成為數字經濟的價值創(chuàng)造中心。此外，近年來AI技術飛速發(fā)展，機器學習日益普及，對數據中心的算力要求越來越高。據人工智能非營利組織OpenAI統(tǒng)計，從2012~2019年，隨著深度學習模型的演進，AI所需計算量已增長30萬倍。無論是傳統(tǒng)數據中心、還是AI智能計算數據中心，算力基礎設施都是新基建的關鍵組成部分，而在提升算力的系統(tǒng)工程中，數據中心網絡起到越來越重要的作用。

　　以金融行業(yè)為例，這次疫情以來，各大金融機構短至8小時、長到1周之內，快速上線推廣“資金去向綠色通道”、“應急防控物資管理系統(tǒng)”等數十種新業(yè)務，為抗擊疫情、保障民生做出了 重大貢獻。這正是金融科技的力量，在關鍵時刻迅速開發(fā)新業(yè)務，并極速上線推廣，解決社會大眾問題。而這背后，也對數據中心網絡基礎設施帶來巨大挑戰(zhàn)：數據中心規(guī)模越來越大，網絡復雜度越來越高，業(yè)務對于上線速度要求越來越快，業(yè)務變更需求頻繁。目前，約70%數據中心網絡團隊投入一半以上精力進行網絡變更方案的設計和評估校驗，然而，仍有約40%的網絡故障由人為差錯導致。同時，當前數據中心網絡運維手段仍然有限，網絡被動感知故障，故障定位仍主要依賴專家經驗，效率十分低下，平均故障定位時間超過76分鐘。

　　智能IP網絡的自動駕駛網絡（Autonomousdriven Network, ADN）系統(tǒng)，從三個方面真正解決了數據中心網絡的難題。一是意圖推薦的部署方案設計，ADN系統(tǒng)首先通過意圖引擎實現(xiàn)意圖的理解和意圖的轉換，將業(yè)務意圖轉換成網絡語言，然后以數字孿生模型為基礎，基于專家經驗和AI算法結合，向用戶提供符合現(xiàn)網實際情況的最佳網絡部署方案。二是基于模型和數據的變更方案仿真校驗，ADN系統(tǒng)用數據和算法來進行仿真校驗，實時采集網絡狀態(tài)數據，構建五維數字孿生模型，再基于模型和形式化驗證算法進行全網全量變更驗證。三是基于數據分析和智能決策的故障定位，ADN系統(tǒng)首先基于AI芯片進行全流采集，實現(xiàn)1分鐘感知網絡異常；然后，基于知識圖譜實現(xiàn)故障根因推理和定位，通過持續(xù)學習和訓練，目前可實現(xiàn)對7大類75 種故障3分鐘之內定位根因；最后，基于智能決策系統(tǒng)，分析故障影響并推薦最優(yōu)故障處理方案，實現(xiàn)故障5分鐘快速恢復。目前，智能IP網絡在數據中心網絡場景已經進入三級自動駕駛階段，引領業(yè)界自動駕駛網絡的發(fā)展，未來三到五年時間有望實現(xiàn)網絡完全自治。

　　AI技術的日益廣泛使用，對數據中心網絡提出了更高的要求：全閃存化存儲介質使得存儲時延降低百倍，GPU/AI智能計算使得計算性能提升百倍，計算和存儲的百倍性能提升后，我們發(fā)現(xiàn) 擁塞易丟包的傳統(tǒng)以太網成為AI時代數據中心性能瓶頸。根據業(yè)界統(tǒng)計，即便在低于<10%鏈路帶寬的低負載流量環(huán)境下，突發(fā)流量引起的網絡的丟包率也接近1‰，而這1‰的丟包在AI 時代會直接導致算力下降接近50%。隨著業(yè)務負載的增加，分布式“多打一”流量的增多，網絡丟包問題將更為嚴重。如何實現(xiàn)數據中心網絡0丟包， 充分釋放AI算力？智能IP網絡引入大數據、AI技術和新一代協(xié)議，進行數據分析與閉環(huán)優(yōu)化，智能預測流量的變化，并自動設置相關的網絡參數，從而實現(xiàn)最佳網絡調度。2019年初，華為發(fā)布了業(yè)界首款面向AI時代的CloudEngine16800系列數據中心交換機，最大的創(chuàng)新點在于率先將AI 芯片內嵌交換機中，基于神經網絡首創(chuàng)的iLossless 擁塞控制算法，完成網絡的自調參、自優(yōu)化，從而克服了依賴人工參與配置參數，無法動態(tài)適應網絡流量模型變化的關鍵問題，真正實 現(xiàn)網絡0丟包，構筑智能無損的數據中心網絡。

　　以超寬、無損、全智能為關鍵特征，華為CloudFabric數據中心網絡解決方案引領數據中心網絡進入智能時代。

　　4G改變生活，5G改變社會。相比4G時代，5G最重要的變化就是面向2B使能千行百業(yè)，比如智能電網、遠程醫(yī)療等。垂直行業(yè)對IP網絡的大帶寬、低時延、高可用性提出了更高要求。比 如在遠程急救場景中，要把救護車的高清畫面實 時回傳至醫(yī)院，帶寬要求不能低于50Mbps。在智能電網場景中，為了將事故隔離時間縮短至毫秒級，網絡端到端時延不能大于15ms。

　　智能IP網絡是5G基建中不可或缺的一環(huán)，與5G基站、核心網一起組成了E2E的5G系統(tǒng)，實現(xiàn)帶寬可保障、時延可承諾，網絡高可用。傳統(tǒng)IP網絡中，所有的業(yè)務共享帶寬資源、相互搶 占，關鍵業(yè)務的帶寬得不到保證。華為率先提出基于FlexE網絡切片的硬隔離，就像在馬路上開辟出公交車專用通道，從而實現(xiàn)不同業(yè)務之間帶寬零搶占，垂直行業(yè)等關鍵業(yè)務帶寬需求100% 得到保障。傳統(tǒng)IP網絡中，業(yè)務路徑不可控，時延無法保障。華為率先支持SRv6智能選路，基于業(yè)務的時延需求，在網絡中選取最優(yōu)的時延路徑，保障關鍵業(yè)務的低時延。傳統(tǒng)網絡中，由于缺少精確的性能檢測手段，故障定位只能人工逐段、逐跳排查，往往需要數小時。華為首創(chuàng)iFIT隨流檢測技術，實現(xiàn)逐業(yè)務、逐包的性能檢測，支撐業(yè)務SLA可視，結合iMasterNCE實現(xiàn)分鐘級故障定位，保障網絡高可用。

　　華為聯(lián)合運營商積極探索5G垂直行業(yè)，目前已進行了智慧醫(yī)療、智慧工廠等超過30個行業(yè)的成功實踐。例如，在2019年，基于智能IP網絡解決方案，華為配合河南移動，為鄭州大學第 一附屬醫(yī)院提供了全球首個覆蓋院內、院間、院前三大場景的5G智慧醫(yī)療，主要涵蓋應急救援、遠程會診、遠程B超等應用，實現(xiàn)了對醫(yī)療業(yè)務 的高品質保障。在珠海格力和廣東聯(lián)通、華為聯(lián) 合創(chuàng)新的5G智慧工廠中，利用5G網絡的大帶寬實現(xiàn)了生產設備的遠程視頻監(jiān)控，以及機器人園區(qū)自動巡檢視頻監(jiān)控，成為5G垂直行業(yè)應用的排頭兵。值得一提的是，在抗擊新冠肺炎疫情的過程中，5G在醫(yī)療、應急、交通、安保、社區(qū)建設等領域發(fā)揮了重要作用。我們相信，今后5G垂直行業(yè)應用還會持續(xù)增長，在數字經濟中將會發(fā)揮更大作用。

　　以5G、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網為代表的信息基礎設施，推動全球范圍的網絡連接終端數量大幅增加，數字技術與網絡技術相融合，生成的數據量和網絡流量出現(xiàn)爆炸式增長。作為基礎設 施投資，必須在面向未來可持續(xù)發(fā)展方面未雨綢繆，適度超前規(guī)劃網絡規(guī)模和接口帶寬。當前， 以5G、Wi-Fi 6為代表的接入設備帶寬正在全面升級到每用戶Gbps，數據中心網絡、骨干網絡和匯聚網絡則全面逐步升級至400GE端口。為此，華為采用最新光電技術和先進編碼技術，打造高性價比超寬管道，將全網端到端帶寬提升至400GE，實現(xiàn)了10KM/40KM/80KM的全場景 覆蓋，引領數據中心網絡和運營商IP網絡進入400GE時代。

　　數字經濟時代，千行百業(yè)之間的精細化分工和產業(yè)鏈協(xié)同進一步深化，各行各業(yè)之間、各地域各城市之間的通信、協(xié)同辦公、數據交換需求持續(xù)增長，智能化生產、網絡化協(xié)同、個性化定制、服務化延伸、數字化管理等新模式創(chuàng)新活躍，有力推動了轉型升級，催生了新增長點，云計算服務、人工智能訓練等新型信息服務快速增長。行業(yè)之間、地域之間、云與端之間、物理空間與數字空間之間，都需要海量的數據通信。智能IP網絡，讓新基建各領域之間巨大的協(xié)同效應得以充分發(fā)揮，進一步提升新基建的效能。

　　新一代智能IP網絡，引入大數據、AI技術和新一代協(xié)議，進行數據分析與閉環(huán)優(yōu)化，實現(xiàn)智能超寬、智能聯(lián)接、智能運維，支持千行百業(yè)數字化轉型升級和互聯(lián)互通，催化新基建各領域之間的協(xié)同效應，構筑數字經濟大動脈。