ICT新技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)中心的影響

高 巖 中國(guó)信息通信研究院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所高級(jí)工程師

唐 煒 中國(guó)信息通信研究院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所副主任

孫翠鋒 中移信息技術(shù)有限公司工程師

1 引言

當(dāng)前，全球ICT技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)入新一輪加速期，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、VR/AR等新一代信息技術(shù)快速演進(jìn)。單點(diǎn)技術(shù)和單一產(chǎn)品的創(chuàng)新正加速向多技術(shù)融合互動(dòng)的系統(tǒng)化、集成化創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，創(chuàng)新周期大幅縮短，新業(yè)態(tài)、新模式快速涌現(xiàn)。從技術(shù)所屬類別角度劃分，ICT新技術(shù)包括應(yīng)用技術(shù)、數(shù)據(jù)技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、設(shè)備/終端技術(shù)、電子核心基礎(chǔ)技術(shù)等，新技術(shù)的發(fā)展將帶動(dòng)新產(chǎn)品、新服務(wù)的加速應(yīng)用（見(jiàn)圖1）。

圖1 ICT新技術(shù)概覽

2 我國(guó)高度重視ICT新技術(shù)發(fā)展

我國(guó)高度重視ICT新技術(shù)研發(fā)和戰(zhàn)略布局，5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、VR/AR紛紛作為關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)入國(guó)家戰(zhàn)略視野，相關(guān)扶持政策不斷出臺(tái)，具體情況如表1所示。

國(guó)家戰(zhàn)略扶持為ICT新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供了良好的政策環(huán)境和持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力。

3 ICT新技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)中心的影響

數(shù)據(jù)中心是支撐ICT新技術(shù)及應(yīng)用的重要載體和信息交換處理樞紐。伴隨著ICT新技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的不斷深入，數(shù)據(jù)中心的產(chǎn)業(yè)地位將繼續(xù)提升，ICT新技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)中心將帶來(lái)哪些方面的影響，成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

3.1 5G帶動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量井噴，驅(qū)動(dòng)IDC需求猛增

表1 我國(guó)ICT新技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策總覽

5G以全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提供至少10倍于4G的峰值速率、毫秒級(jí)的傳輸時(shí)延和千億級(jí)的連接能力，催生出更多高流量密度應(yīng)用，開(kāi)啟萬(wàn)物廣泛互聯(lián)、人機(jī)深度交互的新時(shí)代。當(dāng)前，5G是各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)和重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。我國(guó)也高度重視5G的標(biāo)準(zhǔn)化推動(dòng)和商用前準(zhǔn)備：2018年2月，華為在世界移動(dòng)通信大會(huì)上發(fā)布了全球首款基于3GPP標(biāo)準(zhǔn)的5G商用芯片和終端；中國(guó)移動(dòng)將建設(shè)世界規(guī)模最大的5G試驗(yàn)網(wǎng)，2018年將在杭州、上海、廣州、蘇州、武漢5個(gè)城市開(kāi)展外場(chǎng)測(cè)試，每個(gè)城市將建設(shè)超過(guò)100個(gè)5G基站，并將在北京、成都、深圳等12個(gè)城市進(jìn)行5G業(yè)務(wù)和應(yīng)用示范。中國(guó)信息通信研究院預(yù)測(cè)，隨著2020年5G的商用，中國(guó)5G連接數(shù)（不包括物聯(lián)網(wǎng)連接）將會(huì)隨著時(shí)間的推移迅速擴(kuò)大，2025年將達(dá)到4.28億。

5G促進(jìn)高帶寬和高速率要求的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)跨越式發(fā)展，包括eMBB、mMTC、URLLC三大應(yīng)用場(chǎng)景。增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMBB）場(chǎng)景主要面向3D和4K/8K高帶寬超高清視頻、云辦公和游戲、VR/AR等移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，要求5G網(wǎng)絡(luò)提供高速率、低時(shí)延能力。海量機(jī)器類通信（mMTC）場(chǎng)景主要面向環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能農(nóng)業(yè)、智慧城市、智能家居等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標(biāo)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，具有小數(shù)據(jù)包、低功耗、海量連接的特點(diǎn)。超高可靠低時(shí)延通信（URLLC）場(chǎng)景主要面向車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、移動(dòng)醫(yī)療等物聯(lián)網(wǎng)及垂直行業(yè)的特殊應(yīng)用需求，為用戶提供毫秒級(jí)的端到端時(shí)延和/或接近100%的業(yè)務(wù)可靠性保證。

5G從“量”和“質(zhì)”雙方面影響數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局。在“量”方面，5G激發(fā)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量井噴，帶動(dòng)數(shù)據(jù)中心需求爆發(fā)。在“質(zhì)”方面，5G對(duì)數(shù)據(jù)中心的性能和位置布局提出新的要求。5G網(wǎng)絡(luò)上承載大量高時(shí)效性、高可靠性應(yīng)用，云桌面的端到端時(shí)延為10ms，在線游戲的時(shí)延為15～40ms，URLLC應(yīng)用場(chǎng)景要求毫秒級(jí)時(shí)延。用戶聚集、應(yīng)用領(lǐng)先、網(wǎng)絡(luò)完善的地區(qū)將成為數(shù)據(jù)中心的布局重點(diǎn)。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)締造“云計(jì)算+邊緣計(jì)算”的新型數(shù)據(jù)處理模型

智能手機(jī)、智能家居、可穿戴設(shè)備、智能安防等泛終端蓬勃發(fā)展，低成本高效的“互聯(lián)”傳感器產(chǎn)品研發(fā)快速推進(jìn)，高速泛在的通信網(wǎng)絡(luò)、云加速和邊緣計(jì)算快速發(fā)展，基于海量數(shù)據(jù)的先進(jìn)分析能力不斷提升，各方面要素共同作用聯(lián)合推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代全面開(kāi)啟。未來(lái)5年，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)整體規(guī)模將保持持續(xù)增長(zhǎng)。工信部《信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃物聯(lián)網(wǎng)分冊(cè)（2016—2020年）》預(yù)測(cè)，中國(guó)2020年物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)將突破17億。從產(chǎn)業(yè)規(guī)模來(lái)看，2009—2015年中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模由1700億元躍升至7500億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)25%，預(yù)計(jì)2020年市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)1.8萬(wàn)億元。

隨著萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的到來(lái)，物聯(lián)設(shè)備、智能機(jī)器和應(yīng)用系統(tǒng)將迎來(lái)新一輪發(fā)展浪潮，進(jìn)一步催生出海量物聯(lián)數(shù)據(jù)，引領(lǐng)數(shù)據(jù)中心需求猛增。思科發(fā)布的云計(jì)算市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告中預(yù)測(cè)，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)量將達(dá)到海量規(guī)模，2020年物聯(lián)網(wǎng)生成的總數(shù)據(jù)量將達(dá)到每年600ZB，是終端用戶或設(shè)備在數(shù)據(jù)中心生成數(shù)據(jù)量預(yù)期的275倍，是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心生成總數(shù)據(jù)流量的39倍。

“云計(jì)算+邊緣計(jì)算”成為萬(wàn)物物聯(lián)時(shí)代新的數(shù)據(jù)處理模型。物聯(lián)網(wǎng)需要位于網(wǎng)絡(luò)骨干的大型數(shù)據(jù)中心和位于網(wǎng)絡(luò)邊緣的微型數(shù)據(jù)中心共同支撐相關(guān)應(yīng)用，大型數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)海量物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)、處理、分析并支撐應(yīng)用，為微型數(shù)據(jù)中心提供災(zāi)備?？拷W(wǎng)絡(luò)邊緣的微型數(shù)據(jù)中心用于支撐實(shí)時(shí)工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)交通運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控等對(duì)時(shí)效性要求較高、無(wú)法通過(guò)骨干層面數(shù)據(jù)中心提供及時(shí)響應(yīng)的業(yè)務(wù)。

3.3 大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)IDC向大型化、安全化發(fā)展

黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視大數(shù)據(jù)在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的作用，各地政府也高度重視大數(shù)據(jù)發(fā)展，地方政策規(guī)劃密集出臺(tái)。在良好的宏觀政策引領(lǐng)下，我國(guó)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)未來(lái)將持續(xù)高速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2020年，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)直接產(chǎn)值規(guī)模將接近萬(wàn)億元，通過(guò)大數(shù)據(jù)為核心的信息技術(shù)在其他產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，將帶動(dòng)其他產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值規(guī)模擴(kuò)大、生產(chǎn)效率提高和運(yùn)營(yíng)管理成本的降低，增加間接產(chǎn)值4.3萬(wàn)億元。大數(shù)據(jù)發(fā)展應(yīng)用推動(dòng)全球數(shù)據(jù)流量持續(xù)爆發(fā)性增長(zhǎng)，對(duì)數(shù)據(jù)中心計(jì)算、存儲(chǔ)能力產(chǎn)生巨大需求。據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)公司（IDC）的預(yù)測(cè)，2020年全球數(shù)據(jù)總量將達(dá)到44ZB，年增長(zhǎng)率達(dá)到50%。

大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)中心向大型化、安全化方向發(fā)展，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和應(yīng)用以本地服務(wù)為主。大數(shù)據(jù)海量數(shù)據(jù)規(guī)模引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心邁向大型化，發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)優(yōu)勢(shì)降低數(shù)據(jù)中心成本。數(shù)據(jù)被定義為網(wǎng)絡(luò)時(shí)代關(guān)乎國(guó)家安全的核心戰(zhàn)略資產(chǎn)，對(duì)數(shù)據(jù)中心的安全可靠性和IDC企業(yè)的運(yùn)營(yíng)能力提出了更高要求。在布局方面，為滿足地方招商引資、發(fā)展產(chǎn)業(yè)的要求，各地一般會(huì)要求數(shù)據(jù)本地留存（特別是政府部門數(shù)據(jù)），本地服務(wù)的數(shù)據(jù)中心更具選擇優(yōu)勢(shì)，我國(guó)東部地區(qū)因大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)、技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)先，對(duì)數(shù)據(jù)中心的需求相對(duì)更為旺盛。

3.4 人工智能引發(fā)IDC供電、制冷系統(tǒng)技術(shù)變革

人工智能是用機(jī)器模擬和實(shí)現(xiàn)人類的感知、思考、行動(dòng)等人類智力與行為能力的科學(xué)與技術(shù)，目標(biāo)在于模仿、延伸、拓展人的智慧與能力，使信息系統(tǒng)或機(jī)器勝任一些以往需要人類智能才能完成的復(fù)雜任務(wù)。人工智能包括機(jī)器視覺(jué)、語(yǔ)音識(shí)別、人臉識(shí)別、指紋識(shí)別、情感模擬、智能控制、自動(dòng)規(guī)劃、自然語(yǔ)音理解等基本技術(shù)領(lǐng)域。在全球范圍內(nèi)，人工智能正在掀起第四次工業(yè)革命浪潮，并被認(rèn)為是未來(lái)10年對(duì)人類社會(huì)影響最為深遠(yuǎn)的技術(shù)。人工智能與廣告、媒體、醫(yī)療、制造等傳統(tǒng)領(lǐng)域相融合，催生出多種真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景。

人工智能發(fā)展對(duì)數(shù)據(jù)中心建設(shè)和布局形成深刻影響。從布局來(lái)看，訓(xùn)練類業(yè)務(wù)和推斷類業(yè)務(wù)兩個(gè)業(yè)務(wù)類別對(duì)數(shù)據(jù)中心布局提出差異化需求。訓(xùn)練類業(yè)務(wù)時(shí)效性要求相對(duì)不高，需要超大規(guī)模分布式并行計(jì)算能力，數(shù)據(jù)中心可以適當(dāng)遠(yuǎn)端部署。推斷類業(yè)務(wù)時(shí)效性要求高，需要靠近用戶就近部署，某些業(yè)務(wù)場(chǎng)景還需要部署分布式微型數(shù)據(jù)中心滿足用戶對(duì)業(yè)務(wù)的極致體驗(yàn)要求。從建設(shè)來(lái)看，人工智能將會(huì)引發(fā)IDC供電、制冷技術(shù)變革。人工智能應(yīng)用推動(dòng)服務(wù)器功耗大幅提升，2臺(tái)2U、8塊GPU卡服務(wù)器用電即接近5kW機(jī)柜耗電量，未來(lái)針對(duì)人工智能應(yīng)用的單機(jī)架供電規(guī)模將朝著8～12kW甚至更高用電規(guī)模方向發(fā)展。

3.5 VR/AR對(duì)IDC就近服務(wù)能力提出更高要求

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）是指通過(guò)模擬產(chǎn)生一個(gè)三度空間的虛擬世界，提供用戶關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓用戶如同身臨其境一般，可以及時(shí)、不受限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。用戶進(jìn)行位置移動(dòng)時(shí)，電腦可以立即進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，將精確的三維世界圖像傳回產(chǎn)生臨場(chǎng)感。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）是通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的信息增加用戶對(duì)現(xiàn)實(shí)世界感知的技術(shù)，并將計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體、場(chǎng)景或系統(tǒng)提示信息疊加到真實(shí)場(chǎng)景中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)的“增強(qiáng)”。相比虛擬現(xiàn)實(shí)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備與真實(shí)世界的聯(lián)系并未被切斷，交互方式更加自然。

VR/AR的時(shí)代業(yè)已開(kāi)啟，依托內(nèi)容生產(chǎn)豐富業(yè)務(wù)形態(tài)成為下一階段發(fā)展的重點(diǎn)之一。在ToC層面，VR/AR主要聚焦于游戲/場(chǎng)景、影視/直播兩大領(lǐng)域。在ToB層面，虛擬現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)形態(tài)豐富，產(chǎn)業(yè)潛力大、社會(huì)效益強(qiáng)，目前主要應(yīng)用于醫(yī)療保健、房地產(chǎn)、零售、教育、工程和軍事等行業(yè)，并正在加速向生產(chǎn)與生活領(lǐng)域滲透。中國(guó)將成為VR/AR的重要市場(chǎng)。艾媒咨詢數(shù)據(jù)顯示，2015年中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為15.4億元，預(yù)計(jì)在2016年將達(dá)到56.6億元，2020年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將超過(guò)550億元，我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)正在高速發(fā)展中。

VR/AR需要在用戶終端和云端之間實(shí)現(xiàn)圖像、聲音的處理和傳輸，對(duì)分辨率、刷新率、全景要求苛刻，要將周圍的環(huán)境進(jìn)行多維的數(shù)字仿真，將環(huán)境的變化數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)上的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行有目的的融合，這個(gè)過(guò)程需要復(fù)雜的數(shù)據(jù)計(jì)算，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量和需要的網(wǎng)絡(luò)帶寬是普通視頻需求的幾十倍。VR/AR對(duì)時(shí)效性要求較高，要求時(shí)延小于20ms以消除眩暈感?；谏鲜鲆?，數(shù)據(jù)中心應(yīng)盡量靠近用戶就近部署，并由大型數(shù)據(jù)中心提供海量計(jì)算、存儲(chǔ)、渲染、內(nèi)容災(zāi)備能力，對(duì)于密集交互型應(yīng)用場(chǎng)景，還需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣部署微型數(shù)據(jù)中心提供本地處理能力，以進(jìn)一步降低時(shí)延、提高用戶體驗(yàn)。

3.6 區(qū)塊鏈要求分布式部署的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N高度可信的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，由眾多節(jié)點(diǎn)共同組成一個(gè)端到端的網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能獲得一份完整的數(shù)據(jù)庫(kù)拷貝，從而提供了一種在不可信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行信息與價(jià)值傳遞交換的可信機(jī)制。當(dāng)前，區(qū)塊鏈行業(yè)應(yīng)用向多領(lǐng)域滲透，全球各國(guó)政府、企業(yè)充分重視區(qū)塊鏈技術(shù)，積極投入研究和產(chǎn)業(yè)布局。美國(guó)銀行通過(guò)行業(yè)內(nèi)應(yīng)用實(shí)踐申請(qǐng)大量區(qū)塊鏈專利；歐洲商學(xué)院等學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)設(shè)置區(qū)塊鏈課程并與互聯(lián)網(wǎng)金融巨頭合作；韓國(guó)證券交易所計(jì)劃通過(guò)區(qū)塊鏈升級(jí)相關(guān)系統(tǒng)；新加坡金融管理局為區(qū)塊鏈設(shè)置“監(jiān)管沙盒”。世界經(jīng)濟(jì)論壇調(diào)查報(bào)告預(yù)測(cè)，到2025年，全球GDP中有10%左右的相關(guān)信息將用區(qū)塊鏈技術(shù)保存。

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N高度可信的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，由眾多節(jié)點(diǎn)共同組成一個(gè)端到端的網(wǎng)絡(luò)，具有去中心化的特點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能獲得一份完整的數(shù)據(jù)庫(kù)拷貝，使用分布式存儲(chǔ)，決定了區(qū)塊鏈不必要一定存在一個(gè)中心化的硬件和機(jī)構(gòu)，因此無(wú)需集中部署數(shù)據(jù)中心，對(duì)數(shù)據(jù)中心的規(guī)模大小也沒(méi)有特別的硬性要求。從對(duì)數(shù)據(jù)中心布局的影響來(lái)看，由于區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)萌芽主要集中在我國(guó)東部發(fā)達(dá)地區(qū)，北京、上海、廣州、深圳、杭州等經(jīng)濟(jì)科技發(fā)達(dá)地區(qū)對(duì)區(qū)塊鏈密切關(guān)注，已啟動(dòng)相應(yīng)探索和研究，其應(yīng)用在東部核心經(jīng)濟(jì)區(qū)的落地更為廣泛，因此在東部核心經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)數(shù)據(jù)中心配套設(shè)施更有利于推進(jìn)區(qū)塊鏈發(fā)展和應(yīng)用。同時(shí)，區(qū)塊鏈以數(shù)據(jù)共享和實(shí)時(shí)交易業(yè)務(wù)為主，時(shí)延敏感，數(shù)據(jù)中心的地理位置越靠近用戶，越能提供更佳的用戶體驗(yàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

總體來(lái)看，ICT技術(shù)催生高帶寬、大流量、低時(shí)延、海量數(shù)據(jù)應(yīng)用，對(duì)大型數(shù)據(jù)中心需求增加，并激發(fā)邊緣數(shù)據(jù)中心建設(shè)需求。未來(lái)IDC布局將同時(shí)呈現(xiàn)出兩大發(fā)展方向：一方面，大型數(shù)據(jù)中心建設(shè)將向集約化方向演進(jìn)，并根據(jù)業(yè)務(wù)屬性不同選擇適宜的區(qū)域布局，促進(jìn)我國(guó)IDC布局向均衡化方向發(fā)展；另一方面，分布式部署的邊緣化微型數(shù)據(jù)中心作為大型數(shù)據(jù)中心的必要補(bǔ)充。對(duì)于部分對(duì)時(shí)延極為敏感的業(yè)務(wù)，如VR/AR、車聯(lián)網(wǎng)等，需要最大限度貼近用戶分布式部署微型數(shù)據(jù)中心，直達(dá)小區(qū)、企業(yè)辦公場(chǎng)所等部位，滿足用戶極致體驗(yàn)的要求。