邬贺铨院士：数据中心发展需关注四大趋势
△ 中国工程院院士邬贺铨
摘要
数字经济发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深前所未有，正在成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。10 月 18 日，中共中央政治局就推动我国数字经济健康发展进行第三十四次集体学习，习近平总书记强调，要加快新型基础设施建设，加强战略布局，加快建设高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息基础设施，打通经济社会发展的信息“大动脉”。
算力是信息基础设施的重要组成部分，正成为支撑数字经济向纵深发展的新动能，得到世界诸多国家的高度重视。我国算力发展情况如何？目前存在哪些瓶颈，该怎样破局？未来发展趋势如何？作为推动数字经济发展的中坚力量，电信运营企业如何在算网融合时代找准定位、加快转型，助力数字经济做强做优做大？《人民邮电》报记者近日独家专访了我国著名信息通信网络专家、中国工程院院士、中国互联网协会咨询委员会主任邬贺铨，请他就以上问题进行权威解读。
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算力是信息基础设施的重要组成部分
信息化深入渗透生产生活的方方面面，数据量持续增长。据罗兰贝格预测，从 2018 年到 2030 年，自动驾驶对算力的需求将增加 390 倍，智慧工厂需求将增长 110 倍，主要国家人均算力需求将从今天不足 500 GFLOPS，到 2035 年增加到 10000 GFLOPS。据 IDC 报告，全球数据总量 2020 年约为 53 ZB，2025 年预计达到 175 ZB。
“数据已上升为国家的战略资源，数据作为生产要素的作用越来越得到认可，这一作用是通过数据价值的挖掘体现的。”邬贺铨表示，数据、算力与算法是数据挖掘的三大支柱，其中算力指的是计算能力或数据处理能力，代表了计算速度、计算方法、通信能力、存储能力、云计算服务能力等，它是承载数据和算法运行的平台。除了集中的大型算力中心外，通信与计算深度融合使得通信终端、物联网、边缘计算、工业模组、移动通信基站和通信网络设备等网元也都不同程度嵌入计算能力，可以说算力无处不在。
邬贺铨强调，算力是信息基础设施的重要组成部分，算力服务成为新时期业务应用的新增点，算力成为支撑数字经济持续纵深发展的新动能，赋能各行各业的数字化转型升级。“积累数据资源、提升算力水平、做大做强算力产业，已经成为全球主要国家的战略选择。”
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数据中心发展面临五项挑战
根据 IDC 报告，截至 2020 年年底，全球 20 家主要云和互联网服务公司运营的超大规模数据中心总数已增至 597 个，是 2015 年的两倍。全球数据中心高速发展的形势下，我国数据中心面临哪些问题与关卡？邬贺铨认为，主要有五大挑战。
一是我国当前数据中心总体上仍处于小而散的粗放建设阶段，大型数据中心占比低。截至 2020 年年底，全球 20 家主要云和互联网服务公司运营的超大规模数据中心统计中，美国占比 40% 高居榜首，中国以 10% 排名第二，日本、德国、英国和澳大利亚共计占 19%。IDC 报告显示，2020 年中国数据量占全球的 18%。与此相比，我国大型数据中心全球占比 10% 是偏低的。另一组数据，2019 年我国数据中心数量约为 7.4 万个，约占全球数据中心总量的 23%，但其中超大型、大型数据中心数量占比仅为 12.7%。一些大型企业尤其是大型国有企业通常倾向于自己持有数据中心，而非利用电信运营企业的数据中心或其他第三方服务，这也是大型数据中心发展较慢的原因之一。
二是大量的数据中心定位不明确。数据中心在建成一年后的上电率仍未超过 40%，跨运营企业的数据中心交互服务欠缺，没有形成完整的生态，机架租用率低迷，向全社会的外溢作用不明显。许多数据中心出现运维人才短缺、运维能力跟不上数据中心建设速度的情况。
三是“东数西算”面临算力协调挑战。由于区域间科技与经济发展的差异，我国东部地区比西部地区将产生更多的数据，时效性高的“热数据”处理需求的增多使我国数据中心主要集中在北京、上海、广州及周边地区。但算力与能耗是正相关的。我国的能源结构是西电东送，大容量算力装置尤其是“冷数据”适合于设置在能源供应特别是绿色能源丰富的西部地区，“东数西算”是我国资源禀赋与区位优势所决定的。从东部的多个数据源到西部多个计算中心间需要通过网络来互联，实现跨区域的算力协调调度，支撑数据要素的高效流通，基于算网协同的算力网络是盘活算力资源的关键。考虑到 2021 年全球数据中心内部流量占比将达到 71%，数据中心互联和个人用户分别为 14% 和 15%。数据中心内部流量的均衡和优化调度也将是提高数据中心效率的着力方向。
四是数据中心核心技术还不能自主可控。Hadoop、TensorFlow 与 Spark 等大数据产业发展的底层技术架构仍由美国科技巨头掌控，我国在网络安全和信息安全技术方面依然面临严峻挑战。
五是数据中心面临绿色低碳发展挑战。中国电子学会等编写的《中国数据中心可再生能源应用发展报告(2020)》显示，截至 2019 年，全国各类数据中心用电量占全社会用电量的 0.8%~1%。预计到 2030 年将达到 1.5%~2%。数据中心机柜中设备的安装密度不断增加，给机柜的热量管理、电源分配、线缆管理、安装迁移等方面带来巨大挑战。
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数据中心发展需关注四大趋势
我国陆续出台多项政策，加快数据中心等新型基础设施建设。2021 年 5 月，《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》出台，明确部署“东数西算”工程。7 月，工信部印发《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》，明确用 3 年时间形成布局合理、技术先进、绿色低碳、算力规模与数字经济增长相适应的新型数据中心发展格局。随着国家加大战略布局力度，数据中心未来发展路径与方向如何？邬贺铨给出了判断。
一是在区域上，向西部发展。虽然东部一线城市 IDC 需求持续旺盛，但土地资源、电力资源更为紧缺，北京、上海已出台政策明确限制新建 IDC 机房。截至 2018 年年底，北京、上海、广东三个数据中心聚集区在用机架数的全国占比降低到 31%，中西部地区数据中心在用机架数的全国占比上升到近 39%。数据中心在向西部发展的同时，还是要强调在国家、区域、省市等多个层面按照统一战略、统一方向、统一规划、统一标准等方式统筹数据中心的共建共享，避免不切实际盲目发展。另外，西部地区需要尽快培养数据中心运维人才、改善网络性能、降低连接成本、提升行业服务水平。
二是在存储上，向云数据中心发展。随着企业数字化转型，企业级数据将超过消费者数据。根据 IDC 报告，中国企业级数据占总数据的比例将从 2015 年的 49% 提升至 2025 年的 69%。企业需要对高速增长的海量大数据进行分析，数据存储将从本地设备迁移至云服务器。传统数据中心流量从 2016 年到 2021 年预计增长 1.1 倍，而云数据中心业务流量将增长 2.2 倍，达到 18.9ZB/ 年，预计 2021 年云数据中心流量将占数据中心总流量的 90% 以上。根据中国信通院《云计算发展白皮书（2019）》，从 2018 年到 2022 年中国公有云市场年度复合增长率将达到 41.1%。
三是在技术上，推动基于 IPv6 的分段选路（SRv6）技术在云网融合中应用。以 SRv6 作为云网边端统一承载平台协议，同时应用软件定义广域网（SD-WAN）和包括灵活以太网（FlexE）在内的切片分组网（SPN）技术，简化资源配置，提供业务应用的切片隔离和智能适配，优化云网及多云资源协同，支撑算力高效运用。
四是在运营上，创新数据中心服务模式。数据中心属于重资产，大型数据中心效率高但初期投资大，回报周期较长。数据中心要从现在的主机托管(机位、机架、机柜、机房出租)和管理服务(系统配置、数据备份、故障排除服务等)向提供安全防护(防火墙防护、入侵检测等)和增值服务(负载均衡、智能 DNS、流量监控、应用托管、按需定制) 等高附加值领域发展。增值服务在数据中心业务中的占比已从 2010 年的 29% 增加到 2018 年的 53%，高端增值服务将成为数据中心服务企业的核心竞争力。
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电信运营企业在算力时代的定位
电信运营企业拥有大量机房、骨干网络宽带和国际互联网出口带宽等，具备开展数据中心业务的资源优势，其市场规模约占我国整个数据中心服务市场的三分之二。邬贺铨指出，电信运营企业的数据中心在市场响应速度、满足客户定制化需求方面还需要继续提升。
“随着技术、业务与市场的发展，电信运营企业应该思考在算力时代的定位了。”邬贺铨认为，一方面，5G 的商用加速移动数据的增长，电信运营企业传统的流量经营将因流量的提升被进一步管道化，增量不增收；另一方面，5G 推动网络向以 SDN/NFV 为代表的云化发展，运营企业自身需要云能力，同时可以将云能力作为服务输出，这正适应企业与社会数字化转型的需要。根据 Gartner 和中国信通院报告，2018~2020 年全球 IDC 市场增速约 10%，而中国 IDC 市场增速有望达到 30% 水平。技术与市场结合推动算力成为电信运营企业主业之一的通用化服务。
邬贺铨认为，与第三方数据中心公司相比，算力网络能彰显电信运营企业在算力时代的优势。算力网络是连接与计算深度融合的产物，运营企业利用所拥有的网络资源和运营经验，将网络与云计算能力有机融合，根据应用类型既可提供低时延专线产品和网络切片，也可提供时延不敏感的大带宽通道，也可基于应用信息与云的位置选择对应的 WAN 和满足上云需求的路径，或基于应用信息中的信息安全标识，将数据流量转发至本地云或公有云，保证内部数据不出企业，还可按需提供增值服务和安全服务，实现用户的就近接入和服务的负载均衡，提高业务用户体验。
“算力网络成为 2030 网络最关键的特征之一，在最近 IMT-2030 推进组发布的网络架构白皮书中，已经把算力网络技术作为 6G 的核心技术之一，包括算力服务功能、算力路由功能、算网编排管理功能等。”邬贺铨表示，“很高兴看到，中国移动在 2021 年合作伙伴大会上发布了《算力网络白皮书》，提出构建以算力为中心，网络为根基，网云数智安边端链等多要素融合的立体泛在算网基础设施，推动网络从云网融合、算网融合，再到算网共生。同时，中国移动等企业还牵头提出在网计算、算力感知网络等原创性的技术，为算网融合开发协议和路由体系。”
面向未来，邬贺铨认为，算网时代对电信运营企业是机遇与挑战并存，从现网过渡到全新的算力网络，实现算力运营、建立算力生态、提供算力服务等不仅需要技术创新，还需要在管理体制机制上做更多的探索，这既是电信运营企业转型的必由之路，也是新一代信息基础设施的升级版，将为全社会的数字化、网络化和智能化发展夯实底座，打通经济社会发展的信息“大动脉”。