數(shù)據(jù)中心的未來是怎樣的

隨著5G時(shí)代的到來，為更好地支撐高密度、大帶寬和低時(shí)延業(yè)務(wù)場景，業(yè)界提出從“核心計(jì)算”模式轉(zhuǎn)化為邊緣計(jì)算模式，就近解決網(wǎng)絡(luò)傳輸問題。而推廣邊緣計(jì)算模式迫切需要基礎(chǔ)設(shè)施層面的變革——邊緣數(shù)據(jù)中心成為有效解決方案。目前，邊緣數(shù)據(jù)中心處于發(fā)展初期，但發(fā)展勢頭迅猛，我國基礎(chǔ)運(yùn)營商、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)巨頭及有實(shí)力的IDC服務(wù)商紛紛開始技術(shù)布局。未來幾年，是邊緣數(shù)據(jù)中心發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，迫切需要產(chǎn)業(yè)界進(jìn)行深入研究與產(chǎn)業(yè)合作，共同推進(jìn)我國邊緣數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

一、引言

（1）5G時(shí)代邊緣計(jì)算取代“核心計(jì)算”

近年來，我國移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展迅猛，尤其是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的發(fā)展對網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)提出新的需求，我國從4G時(shí)代進(jìn)入5G時(shí)代。5G的傳輸速率大大提升，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延大大降低。未來5G將廣泛應(yīng)用于生活的各個(gè)方面，如自動駕駛汽車、無人機(jī)飛行、VR/AR、移動醫(yī)療等。這些業(yè)務(wù)場景不僅需要非常低的、確定的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延而且需要海量、異構(gòu)、多樣性數(shù)據(jù)接入。在此背景下，集中式的計(jì)算處理模式將面臨難解的瓶頸和壓力，邊緣計(jì)算模式成為有效解決方案。邊緣計(jì)算模式是在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，構(gòu)建分布式開放平臺，就近提供邊緣智能服務(wù)，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷鏈接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的關(guān)鍵需求。

（2）邊緣計(jì)算模式下基礎(chǔ)設(shè)施層面需要新的技術(shù)支撐——邊緣數(shù)據(jù)中心

在各種新興信息技術(shù)發(fā)展歷程中，其最終落地都需要基礎(chǔ)設(shè)施層面的支撐，通過數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的變革真正實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用。隨著云計(jì)算技術(shù)的推廣，數(shù)據(jù)中心云化，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)虛擬化，促使數(shù)據(jù)中心集約化、高密度發(fā)展，資源利用率大大提高。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的推廣，數(shù)據(jù)中心指數(shù)級提高計(jì)算能力，進(jìn)一步集約化、高密度發(fā)展對大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施支撐。隨著邊緣計(jì)算模式的推廣，又將對數(shù)據(jù)中心提出怎樣的技術(shù)需求呢？

在邊緣計(jì)算模式下，為更好地支撐高密度、大帶寬和低時(shí)延業(yè)務(wù)場景，唯一有效的方式為在靠近用戶的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)構(gòu)建業(yè)務(wù)平臺，提供存儲、計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)等資源，將部分關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用下沉到接入網(wǎng)絡(luò)邊緣，以減少網(wǎng)絡(luò)傳輸和多級轉(zhuǎn)發(fā)帶來的帶寬與時(shí)延損耗。

這種在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)構(gòu)建的新型基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)別于集中化的云數(shù)據(jù)中心，具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

在網(wǎng)絡(luò)傳輸方面：海量的數(shù)據(jù)不再需要上傳至云端進(jìn)行處理，大大降低了網(wǎng)絡(luò)延時(shí);同時(shí)，核心網(wǎng)傳輸壓力下降，避免了網(wǎng)絡(luò)堵塞，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率大大增加。

在可靠性方面：邊緣數(shù)據(jù)中心成為數(shù)據(jù)的第一入口，應(yīng)具備對海量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析處理能力，以及高性能的數(shù)據(jù)處理及傳輸可靠性。

在部署特點(diǎn)方面：邊緣數(shù)據(jù)中心部署非?？拷畔⒃?，具有屬地化（地級市及以下）部署特點(diǎn)，分布極為廣泛，只滿足屬地用戶需求，具有規(guī)模小、數(shù)量多、分散部署等特點(diǎn)。

業(yè)界將這種在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)部署的新型基礎(chǔ)設(shè)施稱為邊緣數(shù)據(jù)中心，即邊緣數(shù)據(jù)中心位于用戶端和集中化的云數(shù)據(jù)中心之間，提供小型化、分布式、貼近用戶的數(shù)據(jù)中心環(huán)境。因此，網(wǎng)絡(luò)支撐層次由原來的兩層（集中式云數(shù)據(jù)中心：用戶端）轉(zhuǎn)變?yōu)?層（集中式云數(shù)據(jù)中心：邊緣數(shù)據(jù)中心：用戶端）。

二、主要技術(shù)應(yīng)用場景

邊緣數(shù)據(jù)中心是為支撐更低延遲的5G新業(yè)務(wù)開展而生。由于5G所支持的終端密度非常大，其帶來的數(shù)據(jù)量也會非常驚人。通過邊緣數(shù)據(jù)中心，把云數(shù)據(jù)中心的IT資源遷移到靠近用戶側(cè)，將更加靠近此類數(shù)據(jù)，方便數(shù)據(jù)的處理。同時(shí)，邊緣數(shù)據(jù)中心可有效促進(jìn)5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的落地，加速新興技術(shù)在各傳統(tǒng)領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用，促使新業(yè)務(wù)形態(tài)產(chǎn)生。例如，在交通領(lǐng)域中與5G、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合發(fā)展，促進(jìn)智能駕駛汽車業(yè)務(wù)規(guī)?；l(fā)展;在醫(yī)療領(lǐng)域中與5G、AR/VR技術(shù)融合發(fā)展，促使遠(yuǎn)程醫(yī)療（包括遠(yuǎn)程手術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)等）業(yè)務(wù)規(guī)?；l(fā)展。

（1）5G移動通信技術(shù)

邊緣數(shù)據(jù)中心的建設(shè)有助于支持更低延遲的5G新業(yè)務(wù)開展。通過把中心局的IT資源遷移到基站側(cè)，將更加靠近用戶，可以有效減少延遲。邊緣數(shù)據(jù)中心與5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)融合發(fā)展，加速走向規(guī)?；瑢⒋偈剐碌臉I(yè)務(wù)形態(tài)產(chǎn)生，如智慧交通（如無人駕駛汽車）、智能金融（如無人值守金融網(wǎng)點(diǎn)）、智慧教育（如未來教室）、智能安防（如平安城市）等。

基礎(chǔ)運(yùn)營商將借助NFV及MEC技術(shù)，將CDN網(wǎng)元云化并下沉到靠近終端用戶側(cè)的邊緣節(jié)點(diǎn)，部署到下一代端局中的邊緣數(shù)據(jù)中心里，可以確保資源的彈性和最大化利用，一定程度上將有效緩解網(wǎng)絡(luò)壓力，為用戶提供更優(yōu)良的體驗(yàn)感。

（2）車聯(lián)網(wǎng)

邊緣數(shù)據(jù)中心可以很好地助力車聯(lián)網(wǎng)，通過把車聯(lián)網(wǎng)云“下沉”至邊緣數(shù)據(jù)中心，如通信基站、小基站、匯聚站點(diǎn)的邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，為車聯(lián)網(wǎng)平臺提供網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲、應(yīng)用的核心能力，解決延時(shí)、帶寬和計(jì)算性能的問題。通過運(yùn)行移動邊緣計(jì)算應(yīng)用，可以就近提供各種車聯(lián)網(wǎng)功能，實(shí)現(xiàn)安全避讓、速度引導(dǎo)、路徑優(yōu)化、區(qū)域交通流量分析等，為最終實(shí)現(xiàn)自動駕駛提供服務(wù)。

（3）CDN

CDN與生俱來的邊緣節(jié)點(diǎn)屬性令其在邊緣計(jì)算市場具備先發(fā)優(yōu)勢，CDN本身就是邊緣計(jì)算的雛形。未來的CDN需要大量的邊緣設(shè)備，無論是從CDN轉(zhuǎn)向邊緣計(jì)算，還是在原有的CDN體系中加入邊緣計(jì)算的概念，利用邊緣計(jì)算來提升CDN自身競爭力都是不錯(cuò)的選擇，邊緣計(jì)算模式能夠助力CDN更智能、高效和穩(wěn)定。構(gòu)建邊緣數(shù)據(jù)中心，借助NFV及MEC技術(shù)，將CDN網(wǎng)元云化并下沉到靠近終端用戶側(cè)的邊緣節(jié)點(diǎn)，可以確保資源的彈性和最大化利用，一定程度上將有效緩解網(wǎng)絡(luò)壓力，為用戶提供更優(yōu)良的體驗(yàn)感。

（4）AR/VR

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）技術(shù)包含了多媒體、三維建模、實(shí)時(shí)視頻顯示及控制、多傳感器融合、實(shí)時(shí)跟蹤及注冊、場景融合等新技術(shù)與新手段。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，VR）也是多種技術(shù)的綜合，包括實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、廣角（寬視野）立體顯示技術(shù)、對觀察者頭眼和手的跟蹤技術(shù)，以及觸覺/力覺反饋、立體聲、網(wǎng)絡(luò)傳輸、語音輸入/輸出技術(shù)等。AR/VR體驗(yàn)是資源密集型的，需要快速的響應(yīng)時(shí)間?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)限制了AR/VR的發(fā)展，未來邊緣數(shù)據(jù)中心技術(shù)架構(gòu)增強(qiáng)了AR/VR的運(yùn)算能力，大大降低了網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，對用戶體驗(yàn)有很大的提升。

三、技術(shù)發(fā)展趨勢

（1）我國邊緣數(shù)據(jù)中心發(fā)展現(xiàn)狀

目前，邊緣數(shù)據(jù)中心處于發(fā)展初期，但其應(yīng)用前景廣闊，我國通信、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)紛紛開始布局。從ODCC 2018年度峰會上看，業(yè)內(nèi)各科研機(jī)構(gòu)、運(yùn)營商及設(shè)備廠商等均在關(guān)注邊緣計(jì)算、邊緣數(shù)據(jù)中心。

在峰會上，ODCC發(fā)布的研究成果《邊緣數(shù)據(jù)中心應(yīng)用場景白皮書》受到行業(yè)極大關(guān)注?；A(chǔ)運(yùn)營商分別開始在全國范圍內(nèi)大規(guī)模啟動邊緣數(shù)據(jù)中心規(guī)劃建設(shè)工作;華為搭建邊緣計(jì)算開發(fā)測試平臺，并在工業(yè)無線、數(shù)據(jù)集成、SDN、安全等關(guān)鍵領(lǐng)域展開技術(shù)研究;阿里等互聯(lián)網(wǎng)巨頭開始推廣針對不同的計(jì)算場景的邊緣計(jì)算產(chǎn)品;部分有實(shí)力的IDC服務(wù)商也開始與基礎(chǔ)運(yùn)營商合建邊緣數(shù)據(jù)中心。

（2）邊緣數(shù)據(jù)中心技術(shù)發(fā)展趨勢

未來數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)將呈現(xiàn)“邊緣數(shù)據(jù)中心+云數(shù)據(jù)中心”兩極化發(fā)展模式。一方面，受云計(jì)算、新型運(yùn)維等技術(shù)推動及市場競爭影響，云數(shù)據(jù)中心資源逐步整合，呈現(xiàn)規(guī)?；?、高密度發(fā)展趨勢;另一方面，將涌現(xiàn)大量小型、微型邊緣數(shù)據(jù)中心，以保障邊緣側(cè)的時(shí)延敏感型業(yè)務(wù)。

邊緣數(shù)據(jù)中心將采用分布式架構(gòu)。物理分散的邊緣數(shù)據(jù)中心在邏輯上形成一個(gè)整體，它們之間將會通過更大帶寬的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，需要有綜合調(diào)度平臺將不同地理位置的邊緣數(shù)據(jù)中心進(jìn)行統(tǒng)一管理、動態(tài)調(diào)度。

未來幾年甚至更長時(shí)間內(nèi)，集中化的云數(shù)據(jù)中心不會消失。集中存儲、數(shù)據(jù)挖掘分析等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量和計(jì)算量巨大，仍然需要強(qiáng)大的云平臺對相關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)行集中高效處理，將所有計(jì)算轉(zhuǎn)移到邊緣處理會引發(fā)分布的、無擔(dān)保的混亂情況出現(xiàn)。

用戶端的能力有限，為更好地支撐業(yè)務(wù)推廣，邊緣數(shù)據(jù)中心更勝一籌。以自動駕駛汽車為例，如果不引入邊緣數(shù)據(jù)中心，而是給單一汽車配置足夠的傳感設(shè)備、大計(jì)算力及大容量的車載計(jì)算單元使其具備足夠的處理各種環(huán)境數(shù)據(jù)、及時(shí)與其他車輛通信的能力，將面臨大量的車輛軟硬改造及安規(guī)監(jiān)測費(fèi)用，耗費(fèi)更多的電力，大大增加機(jī)器故障概率，不適合產(chǎn)業(yè)化推廣。

邊緣數(shù)據(jù)中心不僅僅是小型數(shù)據(jù)中心。未來，邊緣數(shù)據(jù)中心是數(shù)據(jù)的第一入口，且部署環(huán)境往往開放、復(fù)雜、惡劣，需要先進(jìn)制冷、高安全可靠性解決方案、無人值守、自動化運(yùn)維、分布式架構(gòu)、指數(shù)級提高的計(jì)算能力等技術(shù)支撐。

四、我國存在問題分析

邊緣數(shù)據(jù)中心規(guī)模雖小，但數(shù)量多，總量巨大，物理分散，將對我國數(shù)據(jù)中心行業(yè)造成巨大影響。我國基礎(chǔ)運(yùn)營商、IDC服務(wù)商、設(shè)備廠商等紛紛開始布局，但在其技術(shù)研究及推廣應(yīng)用過程中面臨諸多問題。

（1）難以適應(yīng)現(xiàn)行數(shù)據(jù)中心布局政策及市政管理辦法

目前，國家及各地政府相關(guān)數(shù)據(jù)中心布局政策均針對集中式云數(shù)據(jù)中心制定，提倡數(shù)據(jù)中心合理布局、綠色發(fā)展，而邊緣數(shù)據(jù)中心具有規(guī)模小、數(shù)量多等特點(diǎn)難以適應(yīng)相關(guān)政策。以北京地區(qū)為例，在北京市政府公布的《北京市新增產(chǎn)業(yè)的禁止和限制目錄（2015）版》中規(guī)定禁止新建和擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心（PUE值在1.5以下的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心除外）;在其2018版中將此項(xiàng)更改為禁止新建和擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心。

邊緣數(shù)據(jù)中心根據(jù)業(yè)務(wù)需求將有多樣化的部署模式?？梢蕾噦鹘y(tǒng)機(jī)房環(huán)境、5G基站、生產(chǎn)車間、樓頂、公園、倉庫等多種空間環(huán)境，在這些空間環(huán)境中大量部署邊緣數(shù)據(jù)中心將帶來市政與環(huán)境、供電、供網(wǎng)、供水等一系列問題。

（2）研究資源難以同向發(fā)力，形成合力

基礎(chǔ)運(yùn)營商、數(shù)據(jù)中心服務(wù)商、通信及大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等各角色企業(yè)在邊緣數(shù)據(jù)中心技術(shù)研究及推行方面都有各自優(yōu)勢及資源。但目前基于各自業(yè)務(wù)特點(diǎn)，這些企業(yè)對邊緣數(shù)據(jù)中心理解層面各不相同，研究方向各有不同，無法實(shí)現(xiàn)資源共享和優(yōu)勢互補(bǔ)。

5G、邊緣數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、車聯(lián)網(wǎng)等新型信息化技術(shù)只有實(shí)現(xiàn)融合發(fā)展，才能展示其真正的魅力。但從事這些技術(shù)的研究單位、團(tuán)體，所屬領(lǐng)域各不相同，對邊緣數(shù)據(jù)中心理解層面各不相同，缺乏統(tǒng)一的溝通交流平臺。最重要的是，邊緣云與邊緣數(shù)據(jù)中心概念混淆，部分廠商忽略對基礎(chǔ)設(shè)施的研究，盲目追求新概念，造成數(shù)據(jù)中心技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)同步發(fā)展，無法真正實(shí)現(xiàn)技術(shù)落地。

（3）增量建設(shè)、存量改造均面臨兩難境地

在增量建設(shè)方面，業(yè)務(wù)需求難以預(yù)估，短期大規(guī)模建設(shè)恐造成資源浪費(fèi)。一是未來業(yè)務(wù)發(fā)展很難準(zhǔn)確估算，大部分業(yè)務(wù)需求，如物聯(lián)網(wǎng)對IT設(shè)備的需求還處于理論計(jì)算或驗(yàn)證中，加之IT設(shè)備、數(shù)據(jù)中心性能在不斷提高，需求難以準(zhǔn)確量化;二是部分業(yè)務(wù)會逐步下沉，業(yè)務(wù)需求將隨著技術(shù)不斷發(fā)展逐步呈現(xiàn)。在某一時(shí)期內(nèi)業(yè)務(wù)需求難以準(zhǔn)確估算。

在存量改造方面，部分機(jī)房建設(shè)級別低，改造困難?；A(chǔ)運(yùn)營商有大量的電信機(jī)房，但不同層級數(shù)據(jù)中心機(jī)房條件差異較大，對于地市級、區(qū)縣級數(shù)據(jù)中心，機(jī)房條件相對較好。但對于匯聚級和接入級數(shù)據(jù)中心，需求量大但機(jī)房面積普遍較小，機(jī)房條件相對較差，改造難度較高。

五、未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議

（1）建議政府制定切實(shí)可行的邊緣數(shù)據(jù)中心發(fā)展政策

未來幾年，是構(gòu)建新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵時(shí)期，迫切需要結(jié)合我國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)整體綠色發(fā)展目標(biāo)，在保證現(xiàn)有云數(shù)據(jù)中心相關(guān)政策持續(xù)貫徹落實(shí)的條件下，制定切實(shí)可行的邊緣數(shù)據(jù)中心發(fā)展政策。首先，應(yīng)基于整體發(fā)展規(guī)劃，鼓勵(lì)、支持邊緣數(shù)據(jù)中心技術(shù)推廣應(yīng)用，從政策層面給與相應(yīng)的扶持，支撐5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推動物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新產(chǎn)業(yè)發(fā)展。其次，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，促進(jìn)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的課題研究，從基礎(chǔ)技術(shù)層面推動邊緣數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。

（2）建議行業(yè)制定推廣邊緣數(shù)據(jù)中心相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

在邊緣數(shù)據(jù)中心方面尚缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。一是行業(yè)對邊緣數(shù)據(jù)中心缺乏統(tǒng)一的定義，對云數(shù)據(jù)中心與邊緣數(shù)據(jù)中心界限認(rèn)識不清楚;二是未來邊緣數(shù)據(jù)中心有不同的部署方式，如現(xiàn)有的邊緣數(shù)據(jù)中心類型有電信運(yùn)營商改造的端局機(jī)房數(shù)據(jù)中心，正在大批量建設(shè)的小區(qū)物業(yè)數(shù)據(jù)中心，5G基站外置機(jī)柜。亟需對不同部署方式的邊緣數(shù)據(jù)中心進(jìn)行歸類;三是部分邊緣數(shù)據(jù)中心用戶認(rèn)為邊緣數(shù)據(jù)中心級別不需要很高，如CDN業(yè)務(wù)用戶;部分用戶認(rèn)為邊緣數(shù)據(jù)中心需要較高的級別，如車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)用戶。因此，對邊緣數(shù)據(jù)中心建設(shè)、運(yùn)維和分級標(biāo)準(zhǔn)的編制是目前比較急迫的問題。

（3）建議產(chǎn)業(yè)界進(jìn)行深入研究與產(chǎn)業(yè)合作

由于邊緣數(shù)據(jù)中心與云數(shù)據(jù)中心技術(shù)架構(gòu)差異較大，需要高安全可靠性解決方案、更嚴(yán)格的遠(yuǎn)程運(yùn)維及訪問控制技術(shù)、分布式架構(gòu)實(shí)現(xiàn)等，不適用原有云數(shù)據(jù)中心相關(guān)的技術(shù)路線。因此，一方面建議產(chǎn)業(yè)界開展邊緣數(shù)據(jù)中心相關(guān)的技術(shù)攻關(guān)，內(nèi)容應(yīng)包括但不局限于邊緣數(shù)據(jù)中心的能效指標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、運(yùn)維及訪問控制、安全可靠等方面;另一方面建議數(shù)據(jù)中心上下游產(chǎn)業(yè)鏈的各路廠商，包括基礎(chǔ)電信運(yùn)營商、第三方IDC服務(wù)商及IT設(shè)備等產(chǎn)業(yè)界廠商進(jìn)行深入合作，實(shí)現(xiàn)資源共享和優(yōu)勢互補(bǔ)，產(chǎn)學(xué)研用共同推進(jìn)我國邊緣數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展。