2022年算力网络视频应用白皮书.pdf
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1、 1 算力网络视频应用算力网络视频应用白皮书白皮书 (20222022 年)年)中国移动中国移动研究院研究院 中国移动研究院 算力网络视频应用白皮书(2022)1 目目 录录 1.研究背景.2 2.国内外研究现状.2 2.1 算力网络.2 2.2 算力网络视频应用.4 3.算力网络视频应用架构.5 4.算力网络视频应用关键技术.7 5.算力网络视频应用场景.9 5.1 智能安防.9 5.2 超高清视频.10 5.3 云 VR/AR.11 5.4 云游戏.12 6.总结与展望.12 缩略语列表.13 参考文献.14 中国移动研究院 算力网络视频应用白皮书(2022)2 1.1.研究背景研究背景
2、算力是网络中具有计算能力的节点通过对数据的处理,实现特定结果输出的能力,具体包括不限于计算、内存和存储能力1。算力可以分布在云数据中心(云端算力)、网络边缘(边缘算力)、连网终端、转发节点(端算力)等各种形态的设备上。算力网络是以算为中心、网为根基,“网、云、数、智、安、边、端、链(ABCDNETS)”深度融合、提供一体服务的新型信息基础设施。逐步推动算力成为与水电一样,可“一点接入、即取即用”的社会级服务,最终达成“网络无所不达、算力无所不在、智能无所不及”的愿景2。算力网络主要适用于对算力需求大的业务,最有可能先成熟的应用主要集中在对数据需要做大规模快速处理的场景,主要包括:超算和大型渲染
3、、人工智能(训练类和推算类)、泛视频、智能驾驶和区块链应用等。泛视频业务主要包括智能安防、云 VR/AR、超高清视频、云游戏、元宇宙等。算力网络视频应用研究,目前主要有两种思路:思路一是在算力网络尚不具备对外提供服务能力情况下,针对泛视频业务需求,设计和实现端到端完整的算力网络视频应用解决方案,在满足用户视频业务体验的前提下,通过采用高效的算网调度算法在云、边、端侧选择合适的业务服务节点或节点群,完成最优的视频业务处理、传输和存储。思路二是在算力网络可以对外提供服务能力情况下,针对泛视频业务需求,研究视频业务调用算力网络能力完成业务逻辑的技术方案,在满足用户视频业务体验的前提下确保全网资源利用
4、率最优。2.2.国内外研究现状国内外研究现状 2.12.1 算力网络算力网络 目前业界都在积极推动算力网络的研究和发展,国内三大运营商中国移动、中国电信、中国联通以及华为、中兴等公司都在积极参与算力网络的标准制定和技术推广。中国移动研究院 算力网络视频应用白皮书(2022)3 在产业方面,三大运营商都在积极布局算力网络。2019 年 11 月,中国移动联合华为公司发布了算力感知网络技术白皮书,提出一种基于分布式系统的计算网络融合新架构算力感知网络(CAN,computing-aware networking),旨在实现用户体验、资源利用率,以及网络效率的最优化。2021 年 11 月,中国移动
5、发布了中国移动算力网络白皮书,提出算力网络概念、发展愿景以及分阶段演进策略。与此同时,中国移动提出构建以 5G、算力网络、智慧中台为重点的新型信息基础设施,形成“连接算力能力”的新型信息服务体系,推进算力网络在国家治理、社会民生、传统产业升级改造、国内国际市场拓展等更多领域落地应用,使算力成为像水、电一样,可“一点接入、即取即用”的社会级服务。2019 年 11 月,中国联通发布了中国联通算力网络白皮书3,介绍了算力网络发展的产业背景,对算力网络的概念、架构、标准和生态等方面进行了分析讨论,并指出算力网络是云化网络发展演进的下一个阶段。2020 年年底,中国联通成立“中国联通算力网络产业技术联
6、盟”,作为首个运营商牵头的算力网络研究组织,结合自身业务发展,对相关先进网络协议的制定提出了明确需求。2021 年 3 月,中国联通正式发布 CUBE-Net3.0 网络创新体系,积极探索云网融合迈向“算网一体”,将着力通过 AI 赋能,网聚生态,基于“1N X”打造算网一体服务。中国电信以“云改数转”为发展主旋律,确立了“网是基础、云为核心、网随云动、云网一体”的战略方向,希望通过整合雄厚的云网资源,构建云网融合的新型信息基础设施,并通过数字平台建设,助力千行百业数字化转型。在标准方面,算力网络的国际和国内标准也在积极制定中。在国际上,2021年 6 月,IMT-2030(6G)推进组发布6
7、G 总体愿景与潜在关键技术白皮书中,将算力网络被列为 6G 十大潜在关键技术之一。2021 年 7 月,国际电信联盟电信标准分局(ITU-T)通过由中国电信牵头的算力网络框架与架构标准 Y.2501,该标准是首项获得国际标准化组织通过的算力网络标准。2021 年 7 月,宽带网络的行业机构 Broadband Forum(BBF)发布 SD-466,描述了城域算网的用例与需求,并同步启动了 WT-492 项目来细化城域算网的体系结构、功能模块和接口定义。在国内,2020 年 6 月,网络 5.0 技术标准委员会 CCSA TC614 成立了算力网络特别工作组,汇集多方力量集中探讨算力网络技术方
8、案与应用场景。2021中国移动研究院 算力网络视频应用白皮书(2022)4 年 4 月,CCSA TC3 统一以“算力网络”为名开展了 9 项系列行业标准、2 项研究报告的编制工作,涉及算力网络的技术要求、控制器、交易平台、标识解析、编排管理、度量与建模等多方面。2021 年 10 月,中国通信标准化协会(CCSA)批准成立了算网融合技术推进委员会,并专设了算力网络工作组来讨论算力网络技术及其应用。2.22.2 算力网络视频应用算力网络视频应用 目前业界有关算力网络视频应用的研究还刚刚起步,但类似的研究视频专网的工作和实践有不少。中国电信发布了继移动网、宽带网、物联网、卫星网之外的第五张基础网
9、天翼视联网,致力于打造全球最大的运营商级别的视频回传和处理网络。与常规的视频回传相比,天翼视联网一是拥有海量放装,多模接入的特征,支持 10亿+以上能力的规模接入,多种终端模式均可接入;二是秒级开通,精准定位,每个摄像头都有精准的位置信息;三是一跳入云,安全可靠,可以通过公私混端的云架构和中国电信的安全保障能力,为用户的视频内容加密;四是云边协同,弹性扩容,按需及时动态;五是一网统管,标准运维。天翼视联的产品体系包括,面向 2C/2H 的天翼看家,提供涵盖家庭安防、爱老护幼、看家护院、看塘守地等标准化产品;面向 2B/2G 的天翼云眼,提供平安慧眼、明厨亮灶、天翼应急、智慧商企、智慧工地、平安
10、校园等标准化和定制解决方案和产品。中国移动发布以视频融合理念及其应用价值为中心的“视频+”战略,并构筑 PSVN(Public Service Video Network)视频大网,为合作伙伴提供可信、可达、全程、全网的视频基础网络。通过协议适配、统一会话控制、云化部署,实现视频应用平台互联互通;视频业务融合与网络能力开放,使能视频应用升级及增值业务拓展。打破地域、业务类型、终端形态的壁垒,联接所有视频孤岛;将视频能力以 API/SDK 的方式,被第三方应用快速集成;拉通产业链的合作伙伴,构筑实时视频产业生态,真正实现“融合、开放、共赢”,共同打造网络互联、平台互通、业务互融的视频网络生态。除
11、了运营商,很多互联网公司也在尝试构建视频网络提供服务。其中比较成功的包括腾讯会议、声网、Zoom、Classin 等。中国移动研究院 算力网络视频应用白皮书(2022)5 3.3.算力网络视频应用架构算力网络视频应用架构 中国移动在发布的算力网络白皮书中明确提出构想的算力网络的体系架构以及发展的三个阶段,即泛在协同、融合统一到一体内生。其中泛在协同是算力网络的起步阶段,也是最有可能快速落地和实现现网部署的阶段。该阶段的重点难点是打通云网融合断点,实现算力和网络的协同,其系统结构如下图 1 所示。图 1 泛在协同阶段系统架构 基于此通用架构,针对泛视频业务,我们设计了以下的算力网络视频应用架构,
12、如下图 2 所示。中国移动研究院 算力网络视频应用白皮书(2022)6 图 2 算力网络视频应用架构 算力网络视频应用架构主要包含以下五个部分:(1)视频业务能力和算网服务调用层 视频业务能力和算网服务调用层主要包括算网需求解析、算法选择、算网服务调用等模块。算网需求解析模块主要分析用户业务需求,根据不同场景将用户业务需求转化为算力资源需求,根据算力需求划分业务等级,以确定业务的部署位置、资源等信息。算法选择模块主要根据用户的视频业务类型和需求解析模块的结果,在视频+AI 赋能算法库为用户选择合适的部署算法。算网服务调用主要实现视频业务调用算网服务的 API 接口。(2)算网平台层 算网平台层
13、主要负责视频业务里算力网络的资源管理和调度管理,根据视频业务需求对算力资源进行弹性调度,在满足业务需求的同时提高算力利用率。具体又包含算力建模、算力注册、算力通告、算力 OAM、算力运营、算力调度、网络调度和应用部署模块。中国移动研究院 算力网络视频应用白皮书(2022)7 算力建模模块主要负责构建统一的视频算力度量衡体系,并支持不同类型的视频算力资源的抽象表示,形成算力能力模板。算力注册主要是算力节点上线后,向算力管理平台发送注册请求,在请求中携带指示信息,用于指示该节点为算力节点。算力通告主要是实现节点算力能力和状态的全网通告。算力 OAM 主要实现对算力节点的算力性能进行监控,通过多种类
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