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“新基建”赋能大数据中心演进及布局思考

2018年国家提出了新型基础设施建设(“新基建”),并将其列入了2019年政府工作报告;2020年4月,中央明确“新基建”范围,包括5G建设、大数据中心、人工智能等七大领域,受到业界的普遍关注。尤其在新冠肺炎疫情期间,线上办公、远程会议、远程医疗需求再次爆发性涌现,业务上云迎来新的发展期。

在信息技术快速发展的背景下,数据中心作为各行各业的信息基础设施,为数字经济转型提供了重要支撑,也是未来云网融合发展的战略性基础资源,是决定移动、宽带用户体验的内容资源和云计算、大数据等新兴业务的基础承载设施,进而数据中心的规划布局将成为行业关注的重点。同时,资本市场也对“新基建”跃跃欲试,有助于数据中心实现规模建设。

国内数据中心的发展经历了由运营商主导的以通信机楼为主的分散、小规模化发展阶段,逐步向市场驱动的规模化、标准化、高密度、绿色节能方向发展。尽管国内数据中心发展有一定的基础,但数据中心整体布局仍然存在东部资源紧张、西部资源空闲等问题,如何在现有数据中心布局的基础上进一步优化结构、提升效益、精准投入,以应对未来新兴业务发展需求是大数据中心发展演进的关键环节。

大数据中心布局驱动力

5G与云计算、IoT、AI、边缘计算等新兴技术的互促发展,使大数据中心成为未来核心的信息基础设施载体可提供强有力和广泛的基础设施保障。算力、数据存储量以及PUE能效等问题都对数据中心布局提出了新的要求,超大型和大中型数据中心服务采用远端部署,降低成本,处理“冷温数据”和非时效性较高的业务;边缘计算数据中心采用分布式部署,满足超低时延、高实时性、高安全性、本地化等需求场景,这种两极分布将成为未来数据中心产业新形态。

5G、物联网、云计算等新兴技术将带动数据量爆炸式增长,引领数据中心需求猛增。根据思科预测,2025年全球数据流量将会从2016年的16ZB上升至163ZB,带动数据中心总体建设规模持续高速增长,并且集约化建设的大型数据中心比重将进一步增加。新兴技术催生数据量的爆炸式增长,数据中心大型化、园区化、集群化趋势明显。随着云计算技术的规模商用,大型云基础设施要求在相对集中的区域内部署多个大型数据中心园区,满足其超大规模计算和数据存储的需要。

海量的数据处理能力和能耗要求影响数据中心的总体布局。自2012年以来,业界最大规模的人工智能训练(如2012年的AlexNet、2014年的GoogleNet、2017年的AlphaZero等)使用的计算量成指数级增长,过去的六七年间计算量已经增长了30多万倍。因此,未来满足人工智能领域激增的计算需求,作为计算能力主要提供者的数据中心相关技术也面临新的挑战。AI服务器引入新的计算核心和架构以满足人工智能计算负载的需求,将直接关系到与之相匹配的供电、散热、功耗等关键技术。而随着政策对一线城市能耗限制逐渐严格,考虑到中西部地区电价远低于东部地区,使得大型和超大型数据中心需在更大地域范围内布局,以降低综合成本和能耗水平。

2020年国民经济和社会发展计划草案明确实施全国一体化大数据中心建设重大工程,布局10个左右区域级数据中心集群和智能计算中心;十三五规划明确了13个城市群,以及“京津冀协同”“长江经济带”“大数据综合试验区”等多项政策使得区域间的协同发展更加紧密,产业和资源随着人口而聚集,由都市圈引领城市群发展、城市群带动区域发展将是数据中心发展的新模式。

总之,政策引领、行业数字化转型发展以及信息技术的迭代演进将成为数据中心布局的核心驱动力。

大数据中心布局思考

整体布局架构

低时延、高带宽、高并发的业务需求驱使数据中心层次化布局。面向未来,依据服务区域用户分布、业务承接模型、建设运营成本等差异,打造层次化的数据中心布局架构,如图1所示。

大数据中心整体布局架构

大数据中心整体布局架构

国家级数据中心的定位及布局要求

国家级数据中心主要面向全国性经营业务、大型客户托管类业务,且主要为冷数据、离线计算分析以及其他对网络时延要求较低的业务;以建设超大型数据中心园区或集群为主,考虑到建设运营成本,园区优先选择政策利好、能源充足、土地成本低、自然气候适宜、自然冷源充沛、地质稳定的区域规划布局。

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