以服务为中心的算力网络度量与建模研究*

doi:10.12267/j.issn.2096-5931.2023.05.004

信息通信技术与政策 ›› 2023, Vol. 49 ›› Issue (5): 21-29.doi: 10.12267/j.issn.2096-5931.2023.05.004

以服务为中心的算力网络度量与建模研究^*

Research on measurement and modeling of service-centric computing power network

李一男¹, 唐琴琴¹, 彭开来², 刘佳³, 谢人超¹^,², 黄韬¹^,²

1.北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室,北京 100876
2.网络通信与安全紫金山实验室,南京 211111
3.航天东方红卫星有限公司,北京 100094

收稿日期:2023-02-15 出版日期:2023-05-25 发布日期:2023-05-30
通讯作者: 唐琴琴
作者简介:
李一男,北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室硕士研究生在读,主要从事边缘计算、算力网络、区块链等方面的研究工作
彭开来,网络通信与安全紫金山实验室研究员,主要从事标识解析、边缘计算、时间敏感网络、大数据等方面的研究工作
刘佳,航天东方红卫星有限公司高级工程师,小卫星总体主任设计师,主要从事小卫星星座总体设计、最优化小卫星系统解决方案设计等方面的研究工作
谢人超,北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室教授、博士生导师,网络通信与安全紫金山实验室课题负责人,主要从事信息中心网络、工业互联网、算力网络、边缘计算、无服务器计算等方面的研究工作
黄韬,北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室教授、博士生导师,网络通信与安全紫金山实验室未来网络中心主任,主要从事路由与交换、软件定义网络、内容分发网络、确定性网络、算力网络等方面的研究工作
基金资助:
^*国家重点研发计划项目(2022YFB2901604);国家自然科学基金资助项目(62171046);中国博士后科学基金资助项目(2022TQ0048);中国博士后科学基金资助项目(2022M720519)

LI Yinan¹, TANG Qinqin¹, PENG Kailai², LIU Jia³, XIE Renchao¹^,², HUANG Tao¹^,²

1. State Key Laboratory of Networking and Switching Technology, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
2. Purple Mountain Laboratories, Nanjing 211111, China
3. DFH Satellite Co. Ltd., Beijing 100094, China

Received:2023-02-15 Online:2023-05-25 Published:2023-05-30
Contact: TANG Qinqin

摘要/Abstract

摘要：

针对算力网络中的度量与建模问题,从算力网络度量体系的狭义和广义定义出发,阐述了当前算力网络度量与建模的研究进展,包括算力网络资源度量和算力网络需求度量两大部分。站在算力网络服务的角度,提出了以服务为中心的算力网络度量与建模方案的思考,并对该方案当前仍存在的问题和所面临的技术挑战进行了归纳和讨论。

关键词: 算力网络, 算网融合, 算网度量

Abstract:

To address the problem of measurement and modeling of computing power networks, this paper first reviews the current research progress from the narrow and broad definitions of measurement system for computing power network, including the measurement of computing network resources and the measurement of computing network demand. Then, this paper proposes a measurement and modeling scheme for service-centric computing power network from the perspective of computing power network services. Finally, it summarizes and discusses the problems and challenges of this scheme.

Key words: computing power network, computing and network convergence, measurement of computing power network

中图分类号:

TN91

李一男, 唐琴琴, 彭开来, 刘佳, 谢人超, 黄韬. 以服务为中心的算力网络度量与建模研究^*[J]. 信息通信技术与政策, 2023, 49(5): 21-29.

LI Yinan, TANG Qinqin, PENG Kailai, LIU Jia, XIE Renchao, HUANG Tao. Research on measurement and modeling of service-centric computing power network[J]. Information and Communications Technology and Policy, 2023, 49(5): 21-29.

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图/表 7

参考文献 19

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[19]	黎卓芳, 刘慧敏, 解博森. 5G高可靠低时延通信标准现状及产业进展[J]. 信息通信技术与政策, 2022(4):37-42.

名称	逻辑运算能力	并行计算能力	神经网络计算能力
基本定义	通用基础运算能力	处理如图形、图像等统一数据类型的高效计算能力	对机器学习、神经网络等进行加速的计算能力
硬件代表	CPU	GPU、FPGA、ASIC	NPU、TPU
度量单位	TOPS	TFLOPS/MFLOPS/GFLOPS/PFLOPS	FLOPS

名称	逻辑运算能力	并行计算能力	神经网络计算能力
基本定义	通用基础运算能力	处理如图形、图像等统一数据类型的高效计算能力	对机器学习、神经网络等进行加速的计算能力
硬件代表	CPU	GPU、FPGA、ASIC	NPU、TPU
度量单位	TOPS	TFLOPS/MFLOPS/GFLOPS/PFLOPS	FLOPS

名称	网络带宽	端到端时延	时延抖动	传输丢包率
基本定义	节点在单位时间内能发送/接收的最大数据量	用户获得服务的总时延,包括发送时延、传播时延、排队时延	网络时延的变化程度,最大时延与最小时延的时间差	传输中丢失的数据包占所发送数据包的比率
度量单位	bit/s	ms	ms	%

名称	网络带宽	端到端时延	时延抖动	传输丢包率
基本定义	节点在单位时间内能发送/接收的最大数据量	用户获得服务的总时延,包括发送时延、传播时延、排队时延	网络时延的变化程度,最大时延与最小时延的时间差	传输中丢失的数据包占所发送数据包的比率
度量单位	bit/s	ms	ms	%

维度	指标名称	指标定义	度量单位
计算	整数计算速率	执行整型数据运算的计算速率	KB/seconds of CPU time
	浮点计算速率	执行浮点型数据运算的计算速率	GFLOPS、TFLOPS
	哈希计算速率	执行哈希函数运算的计算速率	Hash/s
网络	网络带宽	单位时间内能发送/接收的最大数据量	MB/s
	端到端时延	用户获得服务的总时延	s、ms
	时延抖动	网络时延的变化程度	ms
	传输丢包率	传输中丢失的数据包所占比率	%
存储	存储容量	存储器可以容纳的二进制信息量	GB、TB
	存储带宽	单位时间内存取的信息量	MB/s
	IOPS	单位时间内完成的随机IO个数	ops/s
	内存容量	节点的随机存储器(RAM)容量	MB
	内存带宽	读取内存数据或写入内存数据的速率	MB/s

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业务类别	具体类型	吞吐量 (Mbit/s)	速率 (Mbit/s)	带宽 (Mbit/s)	时延 (ms)	丢包率 (%)	抖动 (ms)
大数据	批处理类	70	30	100	190~210	≤0.01	1(上下浮动5%)
大数据	流处理类	70	30	100	95~110	≤0.0001	1(上下浮动5%)
AI	静态训练类	30	20	50	28.5~31.5	≤0.01	0.2(上下浮动5%)
AI	动态训练类	30	20	50	28.5~31.5	≤0.01	0.2(上下浮动5%)

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