算力时代下数据中心发展趋势研究

算力时代下数据中心发展趋势研究

黄继华

中国电信股份有限公司广西分公司 广西南宁市530000

摘要:数字经济的发展，新兴技术的应用，对算力基础设施提出更高的要求及挑战，数据中心作为算力服务的重要承载基础之一，本文基于算力时代背景下介绍我国数据中心的发展现状特点及数据中心服务的要求，分析数据中心布局规划的模型思考、算网协同的内涵特点、绿色低碳的目标要求等发展趋势。

关键词:算力时代;数据中心;低碳安全;云网融合

引言

算力作为数字经济时代新生产力，推进数字经济持续向前，赋能数字经济发展。围绕数据中心的云网融合算力基础设施是“新基建”的核心组成部分，也是算力的物理载体，重要性日益凸显。近期国家出台了数据中心一体化布局、绿色双碳等一系列文件，推动“东数西算”工程实施，算力基础设施在高效协同、绿色发展等方面面临新的形势和要求。与此同时，从技术上看，算力多样泛在、算网深度融合一体服务、算力基础设施绿色化趋势日趋明显，对后续算力基础设施建设及算力服务方式将产生深远影响。本文重点分析算力基础设施的重要组成部分-数据中心的发展趋势。

1.数据中心发展现状

数据中心主要由计算及存储设备、网络设备、配电系统和空调系统组成，随着数字经济发展的深入，产业数字化及新兴技术的发展也使得数据中心的内涵不断扩大、外延。从发展历程来看，初始阶段以基础电信企业提供为主，主要为行业大客户、大型企业等提供机架资源、网络资源，整体的服务性质包括公共资源租用、物理独立IDC等类型；随着互联网的快速发展，数据中心业务需求更加广泛，数据中心的服务提供方更加多元化，服务对象涉及各领域大中小企业，需求规模、云网一体化服务逐步受到重视[2]。

我国数据中心机架规模持续稳步增长，大型以上数据中心规模增长迅速。近年来，我国数据中心机架规模以超30%的年均复合增速快速发展, 截止2021年年底，我国在用数据中心机架规模达到520万架（2.5KW标准架），其中，大型以上数据中心机架规模占比达到80%。我国数据中心机架规模近五年发展趋势如图1[4]：

图1我国数据中心机架规模发展情况

2.数字化的发展对数据中心提出更高的要求

算力已成为数字经济的核心生产力，算力每投入1元，将形成经济总带动产出3-4元的经济效益，数字经济下的算力呈现出多样化、网络化、智能化、绿色化、安全化等特点，并在以超摩尔定律（芯片性能翻倍周期小于18个月）的速度发展演进。当前随着云计算、大数据、人工智能、虚拟现实、元宇宙等新兴技术多元化发展，对智算、超算等高阶算力的需求不断提高，高速泛在、智能敏捷、低碳安全成为数据中心的新发展要求。工业信息化部《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年)》提出新型数据中心是以支撑经济社会数字转型、智能升级、融合创新为导向，以5G、工业互联网、云计算、人工智能等应用需求为牵引,汇聚多元数据资源、运用绿色低碳技术、具备安全可靠能力、提供高效算力服务、赋能千行百业应用，与网络、云计算融合发展的新型基础设施[5]。

3.数据中心发展趋势分析

3.1布局规划迭代优化，有效匹配资源分布及算力需求

数据中心在布局上需要同时考虑内外部各方面影响因素，总体上要接应国家相关发展战略，能力规模及算力等级要与区域产业发展的需求相匹配，技术上要考虑云计算、大数据、元宇宙等新兴技术的应用及算力需求匹配。企业在规划数据中心布局阶段需要深入分析服务对象、云网能力匹配、低碳安全要求、建设及运营成本等直接影响数据中心合理建设和应用的因素。影响数据中心布局的因素如图2：

图2影响数据中心布局规划的主要因素

数据中心的布局并不是一成不变，特别是当外部因素在出现较大改变时，由于技术的发展、市场内生算力需求驱动、国家及地区相关政策的指引，数据中心的布局也应持续优化调整[4],提升数据中心协同一体化服务能力。伴随“新基建”、“双碳”等国家战略的提出，数字经济的快速发展，我国适时启动了“东数西算”工程，基于数据中心布局规划模型，充分发挥中西部地区的气候环境、土地、电力等低成本优势，以高速、低时延的数据中心骨干承载网络为传输介质，将东部地区需求旺盛的计算、存储能力跨越骨干网“高速公路”转移到中西部数据中心承载，实现东西部数据中心资源互补、协同一体，共同提供算力服务。从“东数西算”工程十大枢纽的数据中心布局来看，我国数据中心算力供给正在以绿色算力为先、集中为主、分散为辅的多种类型数据中心以规模化、多样化的服务模式，支撑数字经济的发展。因此，在数据中心布局优化过程中，特别是针对国家区域性、枢纽节点范围以外的数据中心布局优化，重点在于老、小、散能力整合，对于新增数据中心节点，要充分评估业务需求、局址定位、绿色低碳等各方面的因素，确保数据中心布局得到有效的优化，避免过度建设导致资源闲置、资产浪费。

3.2算网协同不断深化，促进数据中心服务更加多元化

由于数据中心类型的多样性、服务提供方多元化、业务需求多样化，算力网络面临的问题是如何通过信息网络实现业务泛在接入、信息高速承载，使得不同区域数据中心之间互联一体，实现算网协同、资源敏捷调度和智能管理、数据中心协同一体化，最终实现算力网络化，由此云（计算）网融合势在必然。

云网融合是通信技术和信息技术深度融合所带来信息基础设施的深刻变革，最终使传统上相对独立的云计算资源和网络机车设施融合，形成一体化供给、一体化运营、一体化服务的体系[6]。但是数字化时代业务需求的变化、云网技术的演进、网络安全及双碳等国家战略的提出，云网融合在“云、网、数据中心”的基础上，增加大数据/AI、绿色安全等更多要素能力集成，通过不同云网能力的组合集成创新，适配不同的业务需求，实现云网资源“1+1>2”的能力增值。算力时代下云网融合各个要素具有更丰富的内涵，例如“云”从狭义上灵活扩展的虚拟化计算资源延伸到分布式的算力建设、智能敏捷的资源调用，技术上更关注IAAS硬件极简设计、PAAS组件与SAAS应用自主可控等新技术新要求；“网”从基础连接提升到广覆盖、大带宽、低时延、低成本、可确定、可视化等更多要求，架构上以云为中心扁平化组网，满足业务就近接入，在网络运营方面能够实现端到端的动态调整、适配业务的能力；“数据中心”在基础的机房能力以外，绿色低碳、安全可靠等附加因素已成为数据中心竞争力的重要组成因素；“AI算力、大数据”等要素是云网能力在智算、超算、数据再利用等新业务方面的应用体现。

3.3绿色低碳成为数据中心发展的战略指标

双碳目标及可持续发展战略将长期驱动我国数据中心产业绿色低碳发展，在政策上PUE、节能降碳等方面提出严格的要求，针对存量数据中心也分阶段推进资源整合及节能降碳整改。各企业纷纷提出企业自身的“双碳”战略，在数据中心方面考虑能力服务提供的同时，在绿色低碳指标管控、空调制冷技术应用及效率提升、光伏及风电等绿色电力的研究及应用，多角度全方位促进绿色数据中心的建设发展，通过从源头促进数据中心绿色供电、制冷高效、资源高效利用，实现绿色可持续发展[7]。

4.结束语

区块链、元宇宙等新技术的提出及应用，数据中心未来将以提供智算、超算等高阶算力服务为主，那么在数据中心的定位和布局规划、算网协同、绿色低碳方面需要更加科学合理、智能敏捷，才能发挥数据中心的“算力服务底座”的作用。

【参考文献】

[1]黄舍予.加速建设算力网络 全面开启算力时代[N].人民邮电,2022-02-10(001).

[2]李正茂，雷波，孙震强，王桂荣，陈运清.《云网融合-算力时代的数字信息基础设施》，北京：中信出版社，2022-04.

[3] 赵倩颖,邢文娟,雷波,周国强,李志强.算力时代下的算力服务需求与特征思考[J].信息通信技术,2022,16(02):14-18+26.

[4]中国信息通信研究院.《数据中心发展白皮书（2022年）》，2022-04。

[5]政策文件. 工业和信息化部关于印发《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》的通知（工信部通信〔2021〕76号）。

[6]中国电信.中国电信云网融合2030技术白皮书，2020-11.

[7]刘晶.低碳高效成为下一代数据中心方向[N].中国电子报,2022-06-07(007).

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