超融合算力网络环境分析
思瀚产业研究院    2025-10-17

聚焦网络支撑环境与应用网络体制解耦的新发展范式，构建AI赋能的高度融合、高效协同、安全可信的超融合算力网络环境，用超融合基础设施解决“算网存”割裂困境，可快速、经济地生成满足异构异质多样性算网服务需求的应用网络，彻底变革网络传统升级换代模式，形成“算力‒数据‒网络”全要素协同的智能计算环境。

一、算力网络发展面临的挑战

1、网络发展范式的历史沿革

网络发展范式是网络技术创新发展的理论基础和实践规范，将范式理论实践于信息网络领域拥有巨大的研究价值。目前来看，网络技术体系发展历史可以大致分为以下两种范式。

(1) 第一范式：以网络业务为中心

在通信网络发展初期，网络建设以业务需求为驱动，采用以硬件为主的布线逻辑，专用基础设施架构仅提供特定的服务与应用，电话通信网主要面向语音服务，而广播电视网则专注于视频/音频混合信号传递。

在这一时期，网络技术体制呈现出功能单一、服务高效、彼此隔离的特点。受限于当时的通信传输技术的发展水平，网络终端以电话机、电报机、电视机等只能完成收发功能的简单设备为主，从而可以降低终端推广应用的门槛，上层应用与底层架构紧密耦合，导致通信设备与协议功能紧密耦合，网络交换芯片及其设备制造业逐渐形成较高的行业壁垒。相应地，由于网络只需要提供特定的服务与应用，一种网络使用一种通信技术，能够针对业务特征设计最适配的网络设施、编码方式和交换协议，因此可以最大程度的提高服务质量和网络效能。

各通信网络的隔离性体现在承载流量特征单一，封闭的路由控制协议对外不兼容，以及传输媒介与接入设备的不同。“业务即网络，网络即业务”的模式带来服务质量高、网络效能高等优势。然而，专用网络意味着基础建设代价高、运行维护成本高、升级换代难度高，无论是业务的扩展还是网络的扩展性都受到了严重的制约，随着新兴业务需求的不断涌现，为每一类业务新建网络设施并设计相应协议的方式已经不能再适应网络的发展规律。

(2) 第二范式：以业务数据透明转发为中心

随着民用计算机的迅速普及，网络终端由简单设备转换为计算机、服务器、手机、平板电脑等能够进行数据处理的复杂设备，大量智能化终端迫切的联网通信需求催生了遵循“以业务数据透明转发为中心”发展范式的互联网的诞生。

互联网采用TCP/IP协议进行高效的数据传输，业务处理集中在各类智能化终端，网络提供不区分业务的端到端连接和“尽力而为”的服务模式，统一以服务质量 (Qualityof Service，QoS) 来衡量。通信业务开始抽象为异构设备互联和数据分组交互，促使上层业务与底层网络分离，打破了各种高层业务应用之间的隔离与壁垒，推动信息网络基础设施互联互通和资源共享，有利于促进消费升级、产业转型和民生改善。

在互联网发展的初期，人们对网络的需求集中在网际互连和数据传输服务，网络与业务分离的发展范式提高了网络资源利用率，降低了网络的建设与部署成本，在一定程度上释放了网络业务的创新活力。然而，IP协议作为大规模、异构网络的互联互通的关键，仅仅提供了单一的寻址方式，并不适用于所有数据传输服务。进入21世纪，5G、云计算、物联网、机器学习、大数据等通信与计算技术发展带动网络技术革新，互联网繁荣呈现全新态势。以IP为中心的互联网瘦腰模型已无法满足多元化业务需求，陈旧的设计目标、排他性的技术标准、低效能的发展模式等，使之很难满足“网络空间时代”日新月异的应用需求。

2、传统网络发展范式面临的困境

通过对网络技术体系发展范式演变路线的梳理，可以看出，当前的网络体系结构面临诸多困境，主要集中在以下四个方面：

困境一：对单一网络体系的演进式修补使得系统工程复杂度失控。传统消费型互联网以变长分组交换、尽力而为传送、最短路径寻址和TCP/IP协议等为基础，靠堆砌带宽和处理资源实现多媒体通信功能，在经历了五十余年的辉煌后，其“基因缺陷”已暴露无遗。为支持多样化、个性化应用和网络安全需求，不得不对现有的单一承载网络体系 (即TCP/IP) 进行持续的增量修补，网络复杂度急剧膨胀。截至2020年年底，RFC数量已超8000多个，仅核心路由器的软件代码量就达到上亿行，早已背离了“Simple is Best”的网络设计初衷。

困境二：单一IP体系在众多方面制约着网络的传输性能。万物互联时代，大带宽、高容量不再是评价网络质量的唯一指标，精细化的应用场景对网络服务能力提出更全面的要求。面对上述需求，现有基于IP的网络架构给出的方案只能是虚拟专网、网络切片、边缘计算等虚拟化方案作为过渡，无法从根本上解决问题。事实证明，网络与业务功能确实可以分离，但性能与功能并不总是可以分离的，业务功能往往可用虚拟化形式来实现，但性能常常与网络技术体系、寻址/编址方式、协议体系、路由控制、交换模式、传送方式等底层基线技术强相关。

困境三：堆叠式的复杂网络技术体系凸显广义安全危机。堆叠式发展的复杂网络，使得功能安全与网络安全问题相互交织，原本清晰的功能边界变得模糊，传统可靠性假设前提条件已不复存在。以往将安全措施集中部署在网络边缘或特定区域的做法已不足以应对当前的安全威胁，攻击者可以利用系统间的接口、协议漏洞或配置错误，轻易绕过传统防线，直达核心系统。无论是基于云—网—边—端设施中软硬件代码中存在的未知漏洞后门、病毒木马等未知安全威胁，还是随着网络软硬件规模的迅猛扩展其随机性失效引发的可靠性问题日趋严重，迄今为止还没有一体化的理论与技术解决办法。

困境四：网络与端应用的严格分界难以适应计算、存储、转发一体化趋势。在算力网络时代，仅以信息或数据的端到端传送为目标的互联网，已远远不能满足包括云计算、边缘计算和分布式计算在内的一系列新兴服务的需要。未来发展时代中，互联网不再仅仅是一个单纯的数据传输管道，而是需要进化为一个能够高效整合、调度和利用各个区域分布的计算资源的平台，将计算、存储等算力资源在云边端之间进行有效的连接和调度，满足算力“随时、随地、随心”的服务要求。

总之，当前主流的网络发展范式正在遭遇难以克服的挑战，包括如何支持人—机—物大规模自由乃至智能组网、全时空随机接入、服务性能可确保、安全性能可量化设计与验证度量、大数据或分布式计算应用等。因此，当前发展范式的方法论必须得到彻底的改变，源于消费互联网时代的IP网络既无法靠一味地增加各种传输资源扩展传输带宽、无节制地堆砌软硬件代码量和粗放式地使用能源方式来满足产业互联网时代新的发展要求，也不能再指望CPU性能大幅提升和刚性网络技术架构以及深度虚拟化技术，以尽力而为的方式来满足数字经济时代各种垂直行业对高性能、高效能、高安全、高可用、个性化应用等服务的需求。“一网独大，意欲解决所有应用是不可能的”。

3、算力网络发展的创新需求

算力资源的跨域联网，提供普遍服务，已成为当今时代的必然趋势。不同的应用场景对算力网络提出了差异化、个性化的需求。超算网络追求微秒级的延迟与无损传输，以支持科研的精准与高效；通算网络则注重高并发与梯度同步，确保数据处理的流畅与准确；智算网络通过算力动态切分与业务链编排，实现资源的灵活调度与优化；而新兴计算网络，如量子计算、类脑计算、光子计算等，更是以低成本广覆盖、通用协议边缘轻量化等特性，引领着未来计算技术的发展方向。从算力资源基础性、易获得性、技术经济性而言，必须通过网络化部署提高算力应用效率，然而传统信息基础网络的功能与性能已难以满足算力优先等新兴应用场景的需求。

因此，算力网络必须从“专业应用系统”向“存算通智一体化”基础设施转型。这不仅是化解多样性专业应用场景与统一基础设施矛盾的关键，更是提升算力资源基础性、易获得性、技术经济性的必由之路。为此，本文提出通过超融合基础设施构建更加智能、灵活、高效的算力网络，化解多样性专业应用场景与统一基础设施的矛盾，更好地应对未来数字化时代挑战。

二、超融合算力网络环境概述

1、基本思想

迄今为止，无论是理论模型还是实用方案上均未发现哪种单一网络体制，既能有效承载应用场景明确、有经济性和功能/性能保障的预期业务，又能在整个生命周期内适配应用场景可不断丰富的未来业务。超融合算力网络环境以“网络环境与技术体制分离”的多模态网络发展新范式为基本思想，从思维视角、方法论和实践规范三个角度具体展开如下。

(1) 思维视角

信息通信基础设施向云网融合、地球空间智联网络方向转型已成为业界广泛共识。基于分布式异构计算架构和虚拟化等相关技术的云计算平台，正在使传统计算机与信息通信网络技术朝着“一切皆为服务”的融合模式发展，除了回归网络即服务外还引入了基础设施即服务、平台即服务、软件即服务等在内的新应用体验，试图将广义计算能力 (计算、存储、交换、传输等) 通过互联网作为商品资源进行流通，必然会产生许多与当前大众或普遍服务类型和提供方式不同的新兴应用需求。

任何单一体制网络或转发模式都不可能具备应对发展过程中不确定因素影响的适应与进化能力，新范式以“统一网络支撑环境”为全生命周期内所需的多样化网络体制或转发模式及相关业务，提供计算、存储、交换、管理等可扩展的网络基线技术元素及动态聚合软硬件资源，给网络技术体系及其业务和性能发展提供更为充分的创新空间。

(2) 方法论

数字经济、海陆空天多维万物智联时代必然会对网络技术体制提出更加多样化的需求，新的方法论需要为“如何在一个技术物理环境中支持多元化网络技术体制及服务的共生共存、演进与变革兼容并蓄”问题提供“方法之方法”，并不涉及任何应用网络体制的系统架构、寻址方式、路由控制、传送制式、协议体系、业务形态乃至演进路线等实践规范层面的内容。

面向全新的思维视角，新范式将网络支撑环境与应用网络体制或转发模式及业务相分离，以网络基线技术元素化和资源动态化聚合为基础，以软件定义互连和软硬件协同编排及内生安全架构赋能的网络弹性工程等为基本手段，构建一个多维多元共生的融合环境，支撑其上的各种网络技术体制及相关业务功能和性能，满足多样化的服务需求。

(3) 实践规范

范式决定基础理论，基础理论决定具体理论，理论决定模型，模型决定模式。与传统的网络发展范式研究坐标不同，新范式将研究坐标锁定在“如何为各种类型应用网络提供一体化、可共享、安全的网络基础设施资源环境”上，即如何建构一个能够支撑各类应用网络及相关业务“快速生长或部署”之上的“开放、透明、统一、弹性、智能、安全隔离”的网络基础设施，以及可健康持续发展的技术与产业生态环境。

与现有网络发展范式相比，新范式支持各种应用网络以类似“应用插件”的形式进行快速部署 (或撤收)，极大地降低新兴网络技术及应用快速进入市场的门槛，以网络“平滑升级换代”的新模式取代“oneby one”的陈旧换代模式，打造存量资产利用、网络技术创新、产业发展与市场应用“四位一体”和谐发展格局，营造网络模态与业务应用以及网络基础设施一体化增量发展的全新生态环境，为网络体制及关联服务充分释放创新活力。

2、总体架构

针对超融合算力网络环境对灵活性、柔性化、弹性化的要求，采用元素化方法对网络功能、资源进行细粒度拆分，自顶向下逐层进行需求抽象和逐层映射，形成了基于“业务域、技术体制域、功能域、资源域”的网络功能元素化建模机制。这一机制确保了网络资源的“元素化”，使得在统一的网络物理资源基础上，能够通过资源组合重构的方式实现或生成多种多样的应用网络，如图24所示。业务域：根据网络所服务的业务进行分类，例如电子商务、视频流媒体、云计算等。按照业务类型进行归类，便于业务聚类、管理和优化。

模态域：将业务需要的网络寻址方式、调度策略、安全机制、服务质量、运维管理等定义为一种网络模态，一般是为满足某一部分垂直行业特殊应用需求而由领域专家设计的。

功能域：将各个网络模态需要的网络功能进行基线能力池化，支持基线能力动态释放、重组。

例如：分组调度、流量控制、带宽分配、队列管理、缓存管理等。资源域：将基线能力所需要的资源进行元素化拆分，包括CPU、FPGA、NPU、多核处理卡、SRAM、存储、表项等类型资源。

3、运行逻辑

超融合算力网络通过生成式网络架构支持各种网络体制以类似“应用插件APP”的形式进行快速部署或撤收。这种架构适配已有或未来的网络体制，满足多样化的垂直行业应用需求，同时充分保障多种或多个网络体制之间有足够的安全隔离度，确保网络环境的稳定可靠。该架构运行逻辑包括以下两个关键环节。

第一个环节是多维异构标识网络体制按需生成，负责完成网络体制所需的语义表征，实现面向业务的网络体制需求与公共云网资源可识别标识之间的转译映射。这项技术不仅实现了不同网络体制之间的标识转译映射，还建立并支撑了网络体制承载与保障优化所需的参数信息规范化模型表征。

在多维异构标识网络体制按需生成技术中，多维度网络体制的异构标识融合转译方法是一个重要组成部分。这种方法针对网络体制生成过程中，多维度网络体制业务标识体系在公共云网资源环境下的语义识别问题进行了研究。它实现了多维度网络体制在业务与网络之间的标识融合转译，以及网络体制之间的转译。

具体来说，就是从网络体制的标识语义出发，对多维度的业务网络体制标识进行映射，并根据网络体制的传输需求，将其所涉及到的转发、路由、封装、隧道等传输行为转译为云网资源层中具备共识的、可识别的、可执行的多网络体制标识。此外，多空间的需求网络体制生成表征模型也是多维异构标识网络体制按需生成技术中的重要一环。

这个模型针对多维度的网络体制在资源与服务需求表征上存在的差异化问题进行了研究。它建立了网络体制从语义到资源与保障需求表征的能力，通过对网络体制的具体需求进行解构表述，将网络体制的承载需求与优化需求拆分为具体的资源描述与服务质量描述。这与标识融合转译共同构建了多维度网络体制面向公共云网资源的标识体系、承载体系与编排体系的模型表征能力，完成了网络体制从需求到云网可识别表征模型的实例化生成。

第二个环节是网络体制动态承载，根据网络体制的需求，决策对应于网络体制语义模型的承载策略，并对网络体制的配置信息进行下发放置。在网络体制的放置过程中，这项技术实现了纵向层面的分类网络体制业务需求承载与横向层面的网络体制均衡承载，如图26所示。其中，异构网络体制数据流特性与资源需求分析技术是一个关键部分。

它面向网络体制多维度与异构需求的分析问题，研究了多样化的数据流特性与资源需求分析技术，引入了多队列理论、网络微积分来模拟网络中承载的不同类型数据流，分析了网络中不同网络体制和服务质量类型流量的资源占用情况，并模型化表述了各业务之间的需求冲突模型，为网络体制承载放置决策提供了需求信息输入。

基于这些分析，线性与非线性融合网络体制动态承载放置算法应运而生。这项算法面向异构网络体制业务的优先级、时延需求和带宽等要求，根据不同业务场景和流量特点，动态调整和优化网络资源的分配方式，实现了网络资源的集中管理和动态配置，以适应不同业务的实时需求变化，保障了自动化的网络体制放置，支撑了网络体制的无感承载。

三、超融合算力网络环境的关键技术

1、网络全维可定义技术

网络全维可定义技术通过打破传统网络刚性架构，建立网络各层功能全维度可定义的开放、灵活、通用架构，通过将“软件定义”思想从服务层下沉到控制层、数据层，能够对开放架构下基础网络的软/硬件、协议、接口、芯片等进行全维可定义，真正在各层面实现功能可定义，资源高效自动适配，支持各层功能在全维可定义功能平台上的动态加载和演进发展，支持异构网络的柔性互连，通过网络结构自组织和业务自适配来动态灵活适配业务发展需求，从而为网络的柔性化组织和功能多模态呈现提供平台支撑。

网络全维可定义技术具体包括软件定义硬件 (Software-Defined Hardware，SDH)、软件定义互连 (Software-Defined Interconnection，SDI)、软件定义计算 (Software-Defined Computation,SDC)、软件定义功能编排 (Software-DefinedOrchestration，SDO)、软件定义转发软件定义功能(Software-Defined Forwarding，SDF)、软件定义协议 (Software-Defined Protocol，SDP)、拟态计算 (Mimic Computing，MSC) /领域专用架构 (Domain-Specific Architectures，DSAs) 等。全维可定义技术要求网络必须具备三大能力。

首先，为了保护现有业务和网络设施能够适应网络的演进，开放架构下的全维可定义构件及其运行平台必须具有良好的稳定性，也就是说构件能够在保持新的网络协议或应用增量部署的同时也能够保证原有应用的正常运行；其次，为了保证网络能够在多维评价指标上呈现良好的变化以满足业务的变化以及新型应用的部署，构件必须具有可变化的内在结构，也就是说包处理的方式以及网络协议的运行方式可以动态改变；最后，在构件结构可变的基础上，构件要能够以某种“柔性”的方式对其结构进行调整。进一步地，柔性是构件针对应用要求对其内在结构、资源做出隐性调整，以实现网络服务效果对应用需求的动态、紧密跟随。

全维可定义技术可改变当前网络固化的运行模式，由其作为“网络功能构件市场”机制的提供者，允许多样化应用动态装配、构建与之匹配的定制化服务构件链，动态部署个性化应用，实现全网业务的灵动适配。此时，网络的功能和工作机理将不再受制于具体的协议，其服务能力不再依赖节点的初始植入设计，其服务能力空间将超越已知协议和机制的限制，从而实现由已知协议定义的网络到需求驱动的网络形态和服务能力转变，充分满足新型网络不断演进的业务需求。

2、网络技术体制编译与加载技术

以全维可定义的网络环境为支撑，各种技术体制可以通过标准化软硬件接口从网络支撑环境中获得所需的计算/存储/交换资源，除了能够实施期望的软件编程操作外，还可以对网络技术体制所分配的硬件资源进行构造/算法/性能等的软件定义。

各种技术体制在超融合网络环境中自持发展，可充分发挥各种网络体制的内在特性和优势，并不断发展、完善。如图28所示，通过标准化的软硬件接口，超融合网络环境可以通过智能、自动或手动等加载/卸载方式，配置各种网络协议，构成各种可能的网络寻址方式、路由方式、转发方式、安全保障方式等，从而能支持各种可能的网络应用，包括工业、军事、能源、交通、金融、政务、电力、农业、移动通信、卫星通信等，提供高效能、高通量、时敏性、可靠性、移动性、安全性、可扩展性等多样化、个性化的领域专用需求。

超融合网络环境支持各种网 络技术体制以类似“应用插件APP”的形式进行快速部署或撤收，各种网络体制的技术演进、业务发展、应用创新及运维管理均属于网络技术体系的创建者或拥有者，各自均可以独立部署或演进发展。超融合网络环境不但能适配已有或未来的网络技术体制以及多样化的垂直行业应用需求，而且能充分保障多种或多个网络体制间有足够的安全隔离度。

3、多模态路由与寻址技术

多模态寻址与路由技术在网络体系结构中内嵌新型的寻址与路由功能要素，支持IP、内容标识、身份标识、地理空间标识等多模态标识的共存与协同，采用计算和数据分离方法将基于上述标识的多种寻址与路由机制自然配合、联合起效、融为一体，从而在根本上突破传统网络IP单一承载的制约瓶颈，满足多元化和专业化的高效服务需求。

具体来说，多模态寻址与路由技术面向多模态标识空间灵活组网与高效扩展需求，支持跨模态的资源协同与资源分解，实现面向多样化标识空间的协议定义与适配，实现对网络状态、用户需求、服务类型、安全需求具有不同粒度要求的多模态寻址路由的按需切换和互联互通。多模态寻址与路由的基本逻辑示意如图29所示，支持终端以多模态标识混合接入，基于全维可定义网络功能基础平台实施基于多模态标识的混合寻址与路由。在路由建立阶段，用户终端可直接指定标识类型，或由网络根据资源状态、业务类型、安全需求等反馈标识类型选择结果；在数据传输阶段，网络亦可智能进行标识空间切换。

多模态寻址与路由互通技术通过多种标准寻址路由协议以及自定义协议的互联互通，形成“领域专用、功能互补、多模共存、确定性能”的寻址与路由机制，通过多样化标识空间的协同技术创新和优势互补，解决现有网络存在的诸多弊端，综合有效提升网络服务能力、安全性、移动性、资源利用率等。多模态寻址与路由系统可支持身份标识空间与现有网络融合，提升多样化终端接入的灵活性和服务一致性，从本质上解决终端移动性问题，有效提高网络管控能力；

支持内容标识空间与现有网络融合，在网络节点中融入计算、存储和传输的能力，实现以“内容”为中心的网络数据自适应流动和汇聚机制，使用户获得高效的内容获取体验；支持地理空间标识空间与现有网络融合，建立地理空间标识与网络编码的转换关系，实现不同地理空间位置的互联互通，为跨平台的多源空间数据高效交互提供支持；支持用户自定义标识空间与现有网络融合，在网络基础寻址与路由功能层面上体现出多元融合发展，并由此构建出基于基因信息表达的体系化网络功能生成和按需演化机制，为新型网络技术创新和功能的快速部署提供基础环境支撑。

四、发展愿景展望

1、技术发展愿景

依托超融合算力网络环境，面向人‒网‒物泛在互联的行业垂直应用场景，将数据驱动的智能计算融入网络之中，预期将在以下三个方向形成技术优势。

(1) 多样化协议支撑

超融合算力网络环境具备灵活、动态的多样化协议处理和计算能力，部署轻量级智联计算网元前端设备，解决协议不兼容，功能逻辑不一致等问题，支持各类型应用业务和终端的“即插即用”和“共同部署”。

数据平面提供通用或专用的应用程序接口，同时将大规模定制服务基于行业场景进行封装，将智能终端、边缘设备及云计算服务器等实体进行灵活接入，通过物联网及智联计算网络的深度融合，实现对行业应用服务场景的异构海量数据的实时处理。超融合算力网络环境通过可定义的协议支撑能力，可以适应多种接入标准与技术的要求，支撑多样化的设备连接和服务需求。超融合算力网络环境具备网络感知能力，可以主动地感知各类接入终端，感知网络状态和用户需求等，再依据网络当前的系统资源智能地配置网络资源，按需提供服务。

(2) 网算存一体化控制

超融合算力网络环境支持数据处理过程中的存储计算与转发的一体操作，支持分级量化计算，优化处理海量内容的可靠传输以及高质量服务保证与网络基础设施所能提供的存储、计算和传输能力之间的关系。超融合算力网络环境数据层采用存储计算与转发一体协同技术，支持加速处理的软硬件协同处理，控制和调度物理资源以优化应用性能和系统性能。

同时，超融合算力网络环境能够协同调度各种网算存资源，通过应用驱动部署分级计算模型，计算任务调度数据归集传送，使得数据在网络的高效存储计算与转发。超融合算力网络环境将通信纳入计算的资源体系，突破计算的网络连接瓶颈，实现数据的按算归集、分级智能处理。网元设备同时具有“计算+连接”能力，实现计算调度与网络连接的精准、一致匹配。

(3) 服务功能智能编排

超融合算力网络环境以多样应用为核心驱动力增强网络感知能力，包括对用户行为、意图及业务的感知、分析及按需部署，实现网络运行、功能编排等自适应的承载，从覆盖范围、性能指标、业务场景等角度，动态自主调度网络资源，实现对用户的精准及个性化按需服务。将用户网络业务需求进行抽象化建模，依据业务基本参数与效益期望等指标对用户发起的业务进行详细规划，并依赖业务与服务之间的拟合关系实现业务需求到智慧化服务策略的映射，采用服务动态编排与业务自适应承载等机制，形成智慧化网络服务策略，并根据当前网络状态对已有决策进行迭代优化更新。按需服务的超融合算力网络环境可以无缝切换服务方式及内容，降低应用响应时延，简化应用的部署流程，实现高适应性和灵活敏捷的弹性网络。

2、应用部署愿景

随着物联网、车联网、VR/AR的蓬勃发展，互联网不断涌现新的业务形态，也不断产生出越来越多样化和个性化的网络需求。同时，伴随互联网与工业、能源、交通、医疗等传统领域的深度融合，网络的实时性、服务能力、服务等级等方面也面临一系列新的挑战。在超融合网络环境的基础上，通过网算存智一体编排和调度，面向多样化算网场景构建服务化、定制化的应用网络，并可拓展适配各类垂直行业需求，打造多样化算网应用生态。下面以智慧园区网络、垂直行业网络、数据中心网络三大典型算网融合应用场景为例，明确超融合算力网络环境的应用模式。

(1) 智慧园区网络场景

智慧园区作为一种信息化服务网络平台，网络是建设智慧园区的基础。园区内相关资源和人员通过互联网、移动通信等信息技术实现有效地整合与衔接，促进园区内人、物间的协调发展。在超融合算力网络环境“智慧园区”应用模式中，网络环境支持多样化边缘网络协议按需定制，实现园区网络柔性互联，有效提高园区资源配置效率，降低园区运营成本。

通过部署轻量级网元前端设备，解决协议不兼容、功能逻辑不一致等问题，支持园区内各类检测业务和终端的“即插即用”和“共网部署”。在靠近业务现场的“边缘”实施网内计算、存储等处理操作，减少园区内业务处理时延，节省网络带宽，实现实时高效和低能耗及简化部署。超融合算力网络环境支持园区网络各类型终端的接入可控，基于零信任和边界安全架构实施网络安全隐私保护，满足园区对网络信息服务质量和能力的要求。

(2) 垂直行业网络场景

新型行业应用场景如沉浸式城市空间服务、精准医疗、智能工业物联网、智能电网等全新业务将广泛深入应用，进一步实现社会治理精准化、公共服务高效化、人民生活多样化。其中，智能电网在电网信息化加速发展的浪潮中已成为国家抢占未来低碳经济制高点的重要战略措施。在超融合算力网络环境“智能电网”应用模式中，利用其计算与网络按需定义、逐级计算、分级部图30　超融合算力网络环境部署形态署、多样化业务的整形和调度等特性对网络、存储及计算资源按需灵活部署，提升面向智能电网场景的计算效率及用户响应速度等性能。

利用存储计算与转发一体协同调度，使边缘设备具备数据采集、处理、现场控制三大能力，将大大削减通过网络骨干部分上传的流量，避免数据上传下达所产生的时延弊端，提升网络处理能力。通过多样化异构终端灵活接入技术，提供通用或专用的应用程序接口，同时将大规模定制服务基于行业场景进行封装，将智能电网终端、边缘设备及云计算服务器等实体进行灵活接入，通过物联网及智联计算网络的深度融合，实现对智能电网场景中的异构海量数据的实时处理、同时提供分布式感知及控制能力，实现对网络的智能化配置、态势预测及安全控制。

(3) 数据中心网络场景

随着云计算数据中心的快速发展，云计算应用对数据中心网络延迟和带宽提出了越来越严格的要求，减少延迟，缓解拥塞就成为关键问题。然而传统数据中心网络节点只能完成数据交换功能，所有的计算任务都要在服务器上执行，对于All-reduce、参数聚合等复杂的集合运算而言，网络中需要传输大量的数据，这将增加延时和消耗更多的CPU周期，并且显著降低应用的可扩展性。

将超融合算力网络环境引入到数据中心网络中，赋予交换节点计算和存储的能力，将数据规约卸载到交换节点，服务器将数据发送给交换节点，交换节点在网络中执行数据规约操作，再将规约结果返回给服务器，无论系统大小如何，网络延时都可以保持在很低且可预测的状态，不仅可以降低数据规约计算的整体延时，而且可以大幅降低网络中传输数据的规模，有效缓解网络拥塞。此外，超融合算力网络环境可以充分利用网元节点“存、算、网”一体的优势，将分布式机器学习中的参数服务器的功能卸载到智联计算网元平台，利用交换节点高吞吐率来加速参数更新，对于增强学习等需要进行大量参数迭代的应用可以起到显著的加速效果。

来源：人工智能与先进计算融合创新学术会议暨中国工程院工程科技学术研讨会“生成式变结构计算与高效能先进计算新路径研究”，人工智能与先进计算融合创新关键技术与基础支撑体系研究蓝皮书，2025年8月”。思瀚。