一、背景概况
(一)正式落地:八大枢纽、十大集群启动
八大枢纽、十大集群落地,“东数西算”正式启动。2月6日,国家发改委等四部门联合下发通知,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点。同时,规划在和林格尔、中卫、庆阳、天府、重庆、贵安、韶关、芜湖、张家口以及长三角生态绿色一体化发展示范区共10个区域布局国家数据中心集群。
其实早在2016年,工信部首次公布《全国数据中心应用发展指引(2017)》中就对数据中心均衡分布有考虑。以北京及周边地区为例,指引提出北京地区数据中心资源紧缺,相关应用需求可转移至河北、内蒙古、天津等地数据中心承接。此次通知可视为2021年5月24日《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》的正式落地。
此次工程本质目标是实现算力资源的“腾笼换鸟”。此次工程明确了八大枢纽的不同算力需求承接:其中粤港澳大湾区、成渝地区、长三角地区、京津冀地区主要负责有低时延要求的数据处理,如以工业互联网、自动驾驶、金融证券、智慧城市等代表的创新性应用。而贵州、内蒙古、甘肃、宁夏这4个西部节点将负责承接全国范围的后台加工、离线分析、存储备份等非实时算力需求。长远来看,东部地区承接的应用多契合产业数字化转型的大方向,对经济增长有强带动效应;而西部地区在此过程中,也将逐渐实现“瓦特变比特”,东西部总体实现高质量发展。
(二)重点指标:提高上架率、降低PUE
通过对“东数西算”主要文件的梳理,“东数西算”有以下两大核心要点:
(1)提高上架率,供给端有序增长:目前算力资源结构性不足问题突出,工程明确强调集群内数据中心的平均上架率至少要达到65%以上。同时,贵州、内蒙古、甘肃等地2021年末也陆续出台建设全国一体化算力网络国家枢纽节点的建设指引,明确要求数据中心平均上架率≥65%。
(2)“双碳”背景下,能效指标更加严格。2018年全国数据中心耗电量达到1608.9亿千瓦时,占我国全社会用电量的2.35%。如此需求下,我国对耗能指标早有要求。此前工信部《新型数据中心发展三年行动计划(2021中心发展三年)》规定,到2021年底,新建大型及以上数据中心PUE降低到1.35以下;到2023年底,新建大型及以上数据中心PUE降低到1.3以下,严寒和寒冷地区力争降低到1.25以下。此次各地区东部地区PUE目标基本在1.25,西部地区不超过1.2,能效指标更严格。
(3)容易被忽略的隐含目标:网络低时延。根据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》指引:将推进超大型、大型数据中心集聚发展,构建数据中心集群。数据中心端到端单向网络时延原则上在20毫秒范围内,同时车联网、联网无人机、智慧电力、智能工厂、智能安防等实时性要求高的业务需求,数据中心端到端单向网络时延原则上在10毫秒范围内。
(三)行业发展瓶颈
1、数据中心:中西部大型/超大型数据中心分布不足
地区分布来看,西部大型/超大型数据中心较少。当前我国数据中心主要集中在北京、上海、广州及周边地区,整体呈现“东部沿海居多,核心城市集中,中、西、北部偏少”的格局。造成这一现象的主要原因是下游需要求占比较大的互联网企业大多分布在核心城市,满足这一需求的核心网建设也大多在一线城市。2019年我国北京、上海地区可用机架数分别约为65、62万个,而中、西部2019年整体可用机架数为30、46万个,差距仍然较大。
上架率角度,西部地区IDC上架率最低,明显低于平均水平。目前全国整体上架率在50.1%,华东、华北、华南约为65%-68%,而西部地区的西北和西南分别为34%和41%,远低于平均水平。大型、超大型数据中心来看,据《全国数据中心发展指引2018》统计,目前我国超大型数据中心上架率仅为34.4%,总体水平仍有较大提升空间。
2、网络传输:西部跨域远距离流通能力仍有待提高
东部地区严格的用水用电指标一定程度上加剧了数据中心的发展瓶颈,所以近年来我国有序在内蒙古、宁夏等地区建设超大型数据中心。虽然西部具备较为明显的耗能优势,但从上架率角度看实际效果远不及东部平均水平,我们认为主要在于西部地区网络的跨域远距离流通能力仍有提升空间。
(1)首先是西部地区核心骨干网数量依然较少。在网络建设过程中,降低时延的最有效方法之一就是核心骨干网增加、光纤直连、跨运营商互联节点,可以降低网络传输过程中的跳数,从而大大降低时延。但当前国家级互联网骨干直联点主要分布在北京、上海、广州、成都、武汉、西安、南京贵阳和福州等地,西部地区超大型数据中心集聚的内蒙古呼和浩特、宁夏中卫、河北张北等地均无网络直联点布局,由于其远离骨干网,铺设专线成本较高,将影响网络时延体验,也就难以承担东部分流的算力需求。
(2)长距离传输会造成一定网络时延。网路时延主要包含四类:节点处理时延、排队时延、传输时延、传播时延。其中传输时延是路由器推出分组所需要的时间,它是分组长度和链路传输速率的函数,传播时延是一个比特从一台路由器传播到另一台路由器所需要的时间,与两台路由器之间距离有关。长距离传播下回造成一定网络时延,但可以通过引入边缘计算、核心网功能下沉等方案降低时延,满足“低时延”要求。
(3)西部地区网络传输速率仍不及东部、中部水平。过去我国西部地区网络速率低于平均水平,2019年Q2我国西部地区平均移动宽带下载速率为22.88Mbit/s,低于全国平均速率的23.58Mbit/s。主要原因之一为西部地区的带宽较小,而带宽越宽,也就是我们能以更多的频率在网上传输数据,同一时刻可以传输的信号就有更多的频率可以去表示,传输的信息就越多。综合来看,中西部地区骨干网、带宽等建设仍有空间。