通算一體 使能泛在AI
黃宇紅 李男 李曉彤 唐雪 孫奇
商品描述
移動通信網絡和計算技術、人工智能技術等的深度融合是新一代信息通信網絡發展的重要趨勢。本書回顧移動通信網絡、計算技術和人工智能技術的發展歷程，揭示移動通信與計算技術融合一體的行業趨勢；然後分析通算一體典 型的應用場景、技術驅動力和商業驅動力；隨後聚焦於通算一體的關鍵技術，從通算一體的核心要素和麵臨的技術挑戰出發，分析通算一體網絡的發展特徵，提出通算一體網絡系統框架，介紹通算一體在基礎設施層、網絡功能層和管理編排層3 個方向的關鍵技術；最 後討論通算一體技術和產品化的發展路徑，分享典 型產品化方案和實踐案例，並對未來發展進行展望。
本書適合移動通信網絡和垂直行業的從業人員、高等院校相關專業師生及對通信技術感興趣的讀者閱讀。
作者簡介
黃宇紅
教授級高 級工程師，中國移動通信有限公司研究院院長，擔任工 信部IMT-2030推進組副組長、科技部6G總體工作推進組專 家、全球運營商聯盟NGMN董事會成員、全球TD-LTE發展倡議（GTI）秘書長。先後負責中國移動GSM900/1800雙頻網絡、GPRS、 CMNeT網、IP專網、WLAN、3G、LTE、5G、6G等相關的技術研究、策略研究、標準制定和試驗測試等重大項目的攻關工作。榮獲省部級以上獎項27個，其中2016年參與的“第四代移動通信系統（TD-LTE）關鍵技術與應用”項目獲得國家科學技術進步獎特等獎。入選2017年國家百千萬人才工程，被授予“有突出貢獻中青年專 家”榮譽稱號。獲得2010年全 國勞動模範稱號，享受國務院政府特殊津貼。
李男
教授級高 級工程師，中國移動通信有限公司研究院無線與終端技術研究所副所長，擔任中國集成電路創新聯盟理事、中關村高性能芯片互聯技術聯盟理事。長期從事4G/5G網絡技術研究及國際標準化、芯片自主可控攻關、5G基站及天線創新產品研發、6G通算智融合技術研究等。主導研製的“破風8676”可重構5G射頻收發芯片，彌補國內該領域空白，入選2023年度央企十大國之重器。榮獲全 國五一勞動獎章、中國電子學會科學技術獎一等獎、中國通信學會科學技術獎一等獎、中國通信標準化協會科學技術獎一等獎等14個省部級獎項。
李曉彤
深圳市領軍人才，中興通訊副總裁、RAN產品總經理。先後負責CDMA、4G、5G產品的研發、規劃和經營工作，成功推動芯片、數字室分、超寬帶、Massive MIMO等方向的技術突破和產品商用，對無線接入關鍵技術創新和工程實踐作出了突出貢獻。
唐雪
中興通訊副總裁、無線及算力產品經營部副總經理。長期從事移動通信相關的研發、規劃及市場工作。2019年起，任RAN產品副總經理，負責RAN產品規劃，具備全球化視野，善於把握行業趨勢熱點和客戶需求，在打造產品核心競爭力方面具備豐富的實戰經驗。2023年起，分管無線MKT及戰略規劃，負責無線核心產品全球推廣、品 牌建設及業務發展。
孫奇
高 級工程師，中國移動通信有限公司研究院無線與終端技術研究所主任研究員。長期從事移動通信技術研究、標準化和產業推進等工作，研究領域主要包括無線網絡智能化、無線網絡雲化、通算一體等技術方向。發表SCI/EI論文30餘篇，總計引用2000餘次。
目錄大綱
第 一篇 序幕：移動通信、計算、AI 的發展與融合
第 1 章 移動通信的計算化發展 2
1.1 移動通信網絡發展簡史 2
1.1.1 2G：從模擬到數字的變革 2
1.1.2 3G：高速移動互聯的萌芽 3
1.1.3 4G：移動互聯網絡的飛躍 4
1.1.4 5G：邁入萬物互聯的時代 6
1.2 移動通信網絡發展規律洞察 . 8
1.2.1 移動通信網絡商業驅動 . 8
1.2.2 移動通信網絡技術驅動 . 9
1.2.3 移動通信網絡架構演進 12
1.2.4 商業驅動、技術驅動和網絡架構演進的關系 13
1.3 移動通信網絡發展趨勢展望 13
1.3.1 移動通信網絡商業驅動展望 14
1.3.2 移動通信網絡技術驅動展望 14
1.3.3 移動網絡/產品形態展望 . 16
第 2 章 計算的網絡化發展 18
2.1 計算的發展脈絡 . 18
2.1.1 大型電腦：傳統的高性能計算 18
2.1.2 個人電腦：個人使用的桌面計算 . 19
2.1.3 雲計算：彈性且可擴展的池化計算 . 20
2.1.4 邊緣計算：將計算能力移至數據源附近的分佈式計算 21
2.1.5 端計算：用戶端的實時計算 23
2.1.6 計算持續發展的推動因素 . 24
2.2 網絡促進計算的發展 25
2.2.1 雲計算、邊緣計算、端計算和網絡的關系 . 25
2.2.2 移動通信網絡演進促進計算生態發展 27
2.3 計算與網絡協同 . 27
2.3.1 協同策略 28
2.3.2 協同場景 28
2.3.3 協同面臨的挑戰 29
第 3 章 AI 的泛在化發展 . 31
3.1 AI 的發展簡史 . 31
3.2 AI 的泛在化發展 33
3.2.1 泛在化的應用場景 . 34
3.2.2 泛在化的設備形態 . 35
3.2.3 泛在化的服務方式 . 36
3.3 移動通信中的泛在 AI . 41
3.3.1 5G 奠定泛在 AI 基礎 41
3.3.2 6G 賦能智慧泛在社會 43
第 4 章 通信與計算一體共生，使能泛在 AI 44
4.1 附生與共生，探索自然界的生命之舞 . 44
4.2 通信、計算、AI，迭代進化的共生技術體系 . 45
4.3 通算一體共生，使能泛在 AI . 47
4.3.1 應用場景與需求 49
4.3.2 技術融合趨勢 49
4.4 商業經營模式轉型需求 . 50
4.4.1 無線接入網服務轉型需求 . 50
4.4.2 移動通信網絡經營的降本增效需求 . 51
4.5 新質生產力升級需求 51
第二篇 引擎：通算一體核心驅動力
第 5 章 場景驅動，拓展通算一體新應用 . 54
5.1 移動通信網絡的智能化場景 54
5.1.1 移動通信網絡的智能化概述 54
5.1.2 場景特徵及需求 56
5.1.3 通算一體的移動通信網絡智能化 58
5.2 智慧交通場景 60
5.2.1 智慧交通概述 60
5.2.2 場景特徵及需求 60
5.2.3 通算一體的智慧車聯網 66
5.3 智慧工業園區場景 69
5.3.1 智慧工業園區概述 . 69
5.3.2 場景特徵及需求 70
5.3.3 通算一體的智慧工業園區 . 75
5.4 沉浸式業務場景 . 80
5.4.1 沉浸式業務概述 80
5.4.2 場景特徵及需求 82
5.4.3 通算一體的沉浸式業務 87
5.5 生成式 AI 場景 88
5.5.1 生成式 AI 概述 . 88
5.5.2 生成式 AI 場景應用 89
5.5.3 生成式傳輸：無線通信新範式 95
5.5.4 通算一體網絡賦能泛在生成式 AI 96
5.5.5 總結 . 98
第 6 章 技術驅動，塑造通算一體新能力 100
6.1 AI 技術 . 100
6.1.1 深度學習 101
6.1.2 強化學習 101
6.1.3 大模型 102
6.2 單點計算技術 103
6.3 算力協同技術 112
6.3.1 網絡傳輸技術 . 113
6.3.2 協同計算技術 . 115
6.3.3 網絡安全技術 121
6.4 彈性可靠連接技術 123
6.4.1 彈性小區 123
6.4.2 柔性協議棧 . 124
6.5 通信、計算、AI 融合的標準化發展 . 128
6.5.1 網絡功能虛擬化的標準化發展 129
6.5.2 移動邊緣計算的標準化發展 130
6.5.3 通信和計算融合的標準化發展 133
6.5.4 AI 和網絡融合的標準化發展 138
6.5.5 6G 願景與通算智融合演進 140
第 7 章 商業驅動，激發通算一體新價值 144
7.1 數字化生存挑戰 144
7.2 從流量經營到服務經營，新模式激發新潛能 145
7.3 通算一體，加速 5G 服務化轉型 146
7.4 降本增收，新服務塑造新價值 147
7.5 共生共贏，產業協同共建新生態 . 150
7.6 數字轉型，場景爆炸激發新動能 . 153
第 8 章 從第四範式到跨界探索，開啟通算一體新徵程 . 155
8.1 科學與技術，範式變革引領融合發展 155
8.2 通信與計算，理論突破驅動技術進步 157
8.3 認知與進化，協同演進促進人機共生 160
8.4 鳥瞰與蟲眼，融合視角描繪通算未來 161
8.5 經濟與社會，創新發展釋放數字價值 163
8.6 傳統與革新，通算融合賦能新質生產力 164
第三篇 基石：通算一體關鍵技術
第 9 章 通算一體網絡核心要素和麵臨的技術挑戰 168
9.1 通算一體網絡核心要素 168
9.1.1 通算一體要素全景 168
9.1.2 通算一體新要素：無線算力 . 170
9.2 通算一體網絡面臨的技術挑戰 176
9.2.1 無線算力資源管理 176
9.2.2 通信與計算能力協同 . 177
9.2.3 通算一體服務的提供 . 178
9.2.4 安全隱私保護 . 179
第 10 章 通算一體網絡系統框架和技術體系初探 . 181
10.1 通算一體網絡發展特徵 181
10.1.1 異構融合的基礎設施 182
10.1.2 超越通信能力的多元能力 184
10.1.3 智能統一管理和柔性編排 187
10.1.4 通算智新服務按需開放 . 190
10.2 通算一體網絡系統框架 193
10.2.1 設計原則 . 193
10.2.2 系統框架 . 198
10.3 通算一體網絡關鍵技術 203
第 11 章 通算一體網絡的基礎設施層關鍵技術 205
11.1 通算一體網絡對異構計算的需求 205
11.1.1 AI 計算 . 206
11.1.2 高性能計算 206
11.1.3 通信領域中的異構計算 . 206
11.2 異構計算資源的形態 . 207
11.2.1 傳統的異構硬件 . 207
11.2.2 新型異構加速硬件 208
11.2.3 異構計算性能的衡量 210
11.3 異構計算資源的抽象 . 212
11.3.1 異構計算資源的抽象準則 214
11.3.2 異構計算資源的抽象方法 214
11.3.3 異構計算資源抽象的通信實例 . 216
11.4 異構計算資源的調度 . 219
11.4.1 傳統 IT 領域中的異構計算資源的調度 221
11.4.2 通算一體異構計算資源的調度 . 222
11.5 面向通算一體的雲平臺 223
11.5.1 通算一體異構計算對雲平臺的需求 223
11.5.2 傳統雲平臺和雲化異構資源管理技術 225
11.5.3 面向通算一體的雲平臺增強技術 . 229
第 12 章 通算一體網絡的網絡功能層關鍵技術 232
12.1 原生計算 232
12.1.1 計算資源的實時感知和計算任務控制 232
12.1.2 通信與計算資源的融合控制和一體調度 . 239
12.1.3 數據管理、開放、路由和轉發 . 247
12.2 原生智能 255
12.2.1 AI/ML 模型全生命周期管理 256
12.2.2 連接、計算、數據、模型聯合管控 257
12.3 通算智融合服務提供和保障 . 265
第 13 章 通算一體網絡的管理編排層關鍵技術 268
13.1 管理與編排標準概述 . 268
13.1.1 3GPP 管理與編排標準 268
13.1.2 ETSI NFV 管理與編排標準 . 269
13.1.3 通算一體管理與編排面臨的挑戰 . 271
13.2 通算一體的管理與編排 272
13.2.1 通算聯合管理與編排框架 272
13.2.2 通算服務建模及聯合管理與編排 . 274
13.2.3 無線通算服務開放 276
13.2.4 無線通算聯合管理與編排案例 . 277
第四篇 藍圖：通算一體，使能泛在 AI 世界
第 14 章 技術融合，構建泛在 AI 底座 282
14.1 通算一體技術演進 283
14.1.1 階段一：無線通算資源共生一體編排 283
14.1.2 階段二：無線通算服務共生一體提供 285
14.1.3 階段三：無線通算功能共生一體設計 287
14.2 通算一體產品化演進 . 288
14.2.1 基站擴展算力，資源共生實現泛在協同 . 289
14.2.2 通算一體基站，多維融合提供一站式服務 292
14.2.3 從通算一體到通感算智融合，面向未來的持續演進 295
第 15 章 場景實踐，激發泛在 AI 潛力 296
15.1 網絡運維大模型 297
15.2 智慧工業園區專網 300
15.3 智能工業製造 . 305
15.4 智慧車聯網 311
15.5 沉浸式元宇宙 . 318
第 16 章 平行創新，邁向泛在 AI 時代 322
16.1 從 5G 到 6G，持續演進的通算一體之路 322
16.2 平行創新，激發通算一體內生動力 . 323
16.2.1 場景價值與關鍵技術的平行創新 . 323
16.2.2 自上而下與自下而上相結合的平行創新 . 323
16.2.3 當下賦能與未來奠基相結合的平行創新 . 324
16.3 通算一體能力聚變與產業夥伴的價值共贏 325
參考文獻 327
