ICT新技术对数据中心的影响

ICT新技术对数据中心的影响作者：高岩 唐炜 孙翠锋 来源：信息通信技术与政策 2018年第5期1 引言当前，全球ICT技术创新进入新一轮加速期，云计算、大数据、物联网、移动互联网、人 工智能、VR/AR等新一代信息技术快速演进。单点技术和单一产品的创新正加速向多技术融合 互动的系统化、集成化创新转变，创新周期大幅缩短，新业态、新模式快速涌现。从技术所属 类别角度划分，ICT新技术包括应用技术、数据技术、组网技术、设备/终端技术、电子核心基 础技术等，新技术的发展将带动新产品、新服务的加速应用（见图1）。2我国高度重视ICT新技术发展我国高度重视ICT新技术研发和战略布局，5G、人工智能、物联网、大数据、区块链、 VR/AR纷纷作为关键技术进入国家战略视野，相关扶持政策不断出台，具体情况如表1所示。国家战略扶持为ICT新技术的发展和应用提供了良好的政策环境和持续发展的动力。3 ICT新技术对数据中心的影响数据中心是支撑ICT新技术及应用的重要载体和信息交换处理枢纽。伴随着ICT新技术研 发和应用的不断深入，数据中心的产业地位将继续提升，ICT新技术对数据中心将带来哪些方 面的影响，成为业界关注的焦点。3.1 5G带动移动互联网流量井喷，驱动IDC需求猛增5G以全新的网络架构，提供至少10倍于4G的峰值速率、毫秒级的传输时延和千亿级的连 接能力，催生出更多高流量密度应用，开启万物广泛互联、人机深度交互的新时代。当前， 5G 是各国竞争焦点和重点发展领域。我国也高度重视5G的标准化推动和商用前准备：2018年2 月，华为在世界移动通信大会上发布了全球首款基于3GPP标准的5G商用芯片和终端；中国移 动将建设世界规模最大的5G试验网，2018年将在杭州、上海、广州、苏州、武汉5个城市开 展外场测试，每个城市将建设超过100个5G基站，并将在北京、成都、深圳等12个城市进行 5G业务和应用示范。中国信息通信研究院预测，随着2020年5G的商用，中国5G连接数（不 包括物联网连接）将会随着时间的推移迅速扩大， 2025年将达到4.28 亿。5G促进高带宽和高速率要求的移动互联网和物联网业务跨越式发展，包括eMBB、mMTC、 URLLC三大应用场景。增强移动宽带（eMBB）场景主要面向3D和4K/8K高带宽超高清视频、云 办公和游戏、VR/AR等移动互联网业务，要求5G网络提供高速率、低时延能力。海量机器类通 信（mMTC）场景主要面向环境监测、智能农业、智慧城市、智能家居等以传感和数据采集为目 标的物联网应用场景，具有小数据包、低功耗、海量连接的特点。超高可靠低时延通信（URLLC） 场景主要面向车联网、工业控制、移动医疗等物联网及垂直行业的特殊应用需求，为用户提供 毫秒级的端到端时延和/或接近100%的业务可靠性保证。5G从“量”和“质”双方面影响数据中心建设布局。在“量”方面，5G激发移动互联网 流量井喷，带动数据中心需求爆发。在“质”方面，5G对数据中心的性能和位置布局提出新的 要求。5G网络上承载大量高时效性、高可靠性应用，云桌面的端到端时延为10ms，在线游戏的 时延为1540ms，URLLC应用场景要求毫秒级时延。用户聚集、应用领先、网络完善的地区将 成为数据中心的布局重点。3.2 物联网缔造“云计算+边缘计算”的新型数据处理模型智能手机、智能家居、可穿戴设备、智能安防等泛终端蓬勃发展，低成本高效的“互联” 传感器产品研发快速推进，高速泛在的通信网络、云加速和边缘计算快速发展，基于海量数据 的先进分析能力不断提升，各方面要素共同作用联合推进物联网时代全面开启。未来5 年，我 国物联网整体规模将保持持续增长。工信部信息通信行业发展规划物联网分册（20162020 年）预测，中国2020 年物联网连接数将突破17 亿。从产业规模来看，20092015 年中国 物联网产业规模由1700亿元跃升至7500 亿元，年复合增长率超过25%，预计2020年市场规模 将超过1.8万亿元。随着万物互联时代的到来，物联设备、智能机器和应用系统将迎来新一轮发展浪潮，进一 步催生出海量物联数据，引领数据中心需求猛增。思科发布的云计算市场调研报告中预测，物 联网数据量将达到海量规模，2020年物联网生成的总数据量将达到每年600ZB,是终端用户或 设备在数据中心生成数据量预期的275倍，是传统数据中心生成总数据流量的39 倍。“云计算+边缘计算”成为万物物联时代新的数据处理模型。物联网需要位于网络骨干的大 型数据中心和位于网络边缘的微型数据中心共同支撑相关应用，大型数据中心实现海量物联网 数据的集中存储、处理、分析并支撑应用，为微型数据中心提供灾备。靠近网络边缘的微型数 据中心用于支撑实时工业生产质量监测、实时交通运行状态监控等对时效性要求较高、无法通 过骨干层面数据中心提供及时响应的业务。3.3大数据驱动IDC向大型化、安全化发展党中央、国务院高度重视大数据在经济社会发展中的作用，各地政府也高度重视大数据发 展，地方政策规划密集出台。在良好的宏观政策引领下，我国大数据产业未来将持续高速增长， 预计到2020 年，大数据产业直接产值规模将接近万亿元，通过大数据为核心的信息技术在其 他产业领域的应用，将带动其他产业产值规模扩大、生产效率提高和运营管理成本的降低，增 加间接产值 4.3 万亿元。大数据发展应用推动全球数据流量持续爆发性增长，对数据中心计算 存储能力产生巨大需求。据国际数据公司（IDC）的预测，2020年全球数据总量将达到44ZB, 年增长率达到50%。大数据驱动数据中心向大型化、安全化方向发展，数据的存储和应用以本地服务为主。大 数据海量数据规模引导数据中心迈向大型化，发挥规模效应优势降低数据中心成本。数据被定 义为网络时代关乎国家安全的核心战略资产，对数据中心的安全可靠性和IDC企业的运营能力 提出了更高要求。在布局方面，为满足地方招商引资、发展产业的要求，各地一般会要求数据 本地留存（特别是政府部门数据），本地服务的数据中心更具选择优势，我国东部地区因大数 据产业、技术、应用领先，对数据中心的需求相对更为旺盛。3.4人工智能引发I DC供电、制冷系统技术变革人工智能是用机器模拟和实现人类的感知、思考、行动等人类智力与行为能力的科学与技 术，目标在于模仿、延伸、拓展人的智慧与能力，使信息系统或机器胜任一些以往需要人类智 能才能完成的复杂任务。人工智能包括机器视觉、语音识别、人脸识别、指纹识别、情感模拟、 智能控制、自动规划、自然语音理解等基本技术领域。在全球范围内，人工智能正在掀起第四 次工业革命浪潮，并被认为是未来10 年对人类社会影响最为深远的技术。人工智能与广告、 媒体、医疗、制造等传统领域相融合，催生出多种真实应用场景。人工智能发展对数据中心建设和布局形成深刻影响。从布局来看，训练类业务和推断类业 务两个业务类别对数据中心布局提出差异化需求。训练类业务时效性要求相对不高，需要超大 规模分布式并行计算能力，数据中心可以适当远端部署。推断类业务时效性要求高，需要靠近 用户就近部署，某些业务场景还需要部署分布式微型数据中心满足用户对业务的极致体验要求。 从建设来看，人工智能将会引发I DC供电、制冷技术变革。人工智能应用推动服务器功耗大幅 提升，2台2U、8块GPU卡服务器用电即接近5kW机柜耗电量，未来针对人工智能应用的单机 架供电规模将朝着812kW甚至更高用电规模方向发展。3.5 VR/AR对IDC就近服务能力提出更高要求虚拟现实(Virtual Reality)是指通过模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供用户关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让用户如同身临其境一般，可以及时、不受限制地观察三度 空间内的事物。用户进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的三维世界图像 传回产生临场感。增强现实(AugmentedReality, AR)是通过计算机系统提供的信息增加用户 对现实世界感知的技术，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中， 从而实现对现实的“增强”。相比虚拟现实，增强现实设备与真实世界的联系并未被切断，交 互方式更加自然。VR/AR的时代业已开启，依托内容生产丰富业务形态成为下一阶段发展的重点之一。在ToC 层面，VR/AR主要聚焦于游戏/场景、影视/直播两大领域。在ToB层面，虚拟现实业务形态丰 富，产业潜力大、社会效益强，目前主要应用于医疗保健、房地产、零售、教育、工程和军事 等行业，并正在加速向生产与生活领域渗透。中国将成为VR/AR的重要市场。艾媒咨询数据显 示，2015 年中国虚拟现实行业市场规模为15.4 亿元，预计在2016 年将达到56.6 亿元， 2020 年国内市场规模预计将超过550 亿元，我国虚拟现实产业正在高速发展中。VR/AR需要在用户终端和云端之间实现图像、声音的处理和传输，对分辨率、刷新率、全景要求苛刻，要将周围的环境进行多维的数字仿真，将环境的变化数据和互联网上的环境数据 进行有目的的融合，这个过程需要复杂的数据计算，产生的数据量和需要的网络带宽是普通视 频需求的几十倍。VR/AR对时效性要求较高，要求时延小于20ms以消除眩晕感。基于上述要求, 数据中心应尽量靠近用户就近部署，并由大型数据中心提供海量计算、存储、渲染、内容灾备 能力，对于密集交互型应用场景，还需要在网络边缘部署微型数据中心提供本地处理能力，以 进一步降低时延、提高用户体验。3.6 区块链要求分布式部署的数据中心基础设施区块链是一种高度可信的数据库技术，由众多节点共同组成一个端到端的网络，每个节点 都能获得一份完整的数据库拷贝，从而提供了一种在不可信网络中进行信息与价值传递交换的 可信机制。当前，区块链行业应用向多领域渗透，全球各国政府、企业充分重视区块链技术， 积极投入研究和产业布局。美国银行通过行业内应用实践申请大量区块链专利；欧洲商学院等 学术机构设置区块链课程并与互联网金融巨头合作；韩国证券交易所计划通过区块链升级相关 系统；新加坡金融管理局为区块链设置“监管沙盒”。世界经济论坛调查报告预测，到2025 年，全球GDP中有10%左右的相关信息将用区块链技术保存。区块链是一种高度可信的数据库技术，由众多节点共同组成一个端到端的网络，具有去中 心化的特点，每个节点都能获得一份完整的数据库拷贝，使用分布式存储，决定了区块链不必 要一定存在一个中心化的硬件和机构，因此无需集中部署数据中心，对数据中心的规模大小也 没有特别的硬性要求。从对数据中心布局的影响来看，由于区块链技术创新和产业萌芽主要集 中在我国东部发达地区，北京、上海、广州、深圳、杭州等经济科技发达地区对区块链密切关 注，已启动相应探索和研究，其应用在东部核心经济区的落地更为广泛，因此在东部核心经济 区建设数据中心配套设施更有利于推进区块链发展和应用。同时，区块链以数据共享和实时交 易业务为主，时延敏感，数据中心的地理位置越靠近用户，越能提供更佳的用户体验。4 结束语总体来看，ICT技术催生高带宽、大流量、低时延、海量数据应用，对大型数据中心需求 增加，并激发边缘数据中心建设需求。未来IDC布局将同时呈现出两大发展方向：一方面，大 型数据中心建设将向集约化方向演进，并根据业务属性不同选择适宜的区域布局，促进我国 IDC布局向均衡化方向发展；另一方面，分布式部署的边缘化微型数据中心作为大型数据中心 的必要补充。对于部分对时延极为敏感的业务，如VR/AR、车联网等，需要最大限度贴近用户 分布式部署微型数据中心，直达小区、企业办公场所等部位，满足用户极致体验的要求。（收稿日期： 2018-04-13）