今年5月,国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发了《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》,明确提出布局全国算力网络国家枢纽节点,启动实施“东数西算”工程,构建国家算力网络体系。这对于推动中国数字经济和西部地区发展意义重大。

何谓“东数西算”?

我们可以先从“南水北调”“西电东输”这些国家战略性工程来了解。所谓“南水北调”,就是建设一张以“四横三纵”为主体的高品质“水网”,实现中国水资源南北调配,将南方充足的水资源运输到北方,使水尽其用、地尽其利。而“西电东输”就是借用水力发电潜力巨大的西部地区,通过一张高品质的“电网”,实现西部发电供给东部企业和居民使用,有效缓解华东、华中地区的用电压力。

“东数西算”也是类似的思路,其核心是以超强的网络运力将西部丰富的算力资源输送到东部,实现东部数据在西部计算,支撑企业数字化转型和社会民生。

东部地区有许多做大数据、人工智能的高信息化企业,每天都会产生大量数据,但东部的算力基础设施资源紧张。数据中心是个“比特”企业,又是个“瓦特”企业,既是高新技术产业的“优等生”,又是能耗领域的“差等生”。一个超大型数据中心每年耗电量近亿千瓦时,在东部一线城市由于能耗指标紧张、电力成本高,大规模发展数据中心难度和局限性大。

与之相对应的是,西部地区有能源、有土地,可再生能源丰富、气候适宜、算力资源丰富。通过构建类似“南水北调”“西电东输”的网络,把东部的数据运输到西部存储、计算,能够改善东中西部数字新型基础设施不平衡的布局。

近年来,“东数西算”在产业层面已有实践,三大运营商、华为、各大互联网厂商等纷纷在贵州、甘肃、宁夏等西部地区布局了数据中心。在全国首个大数据综合试验区贵州,运营及在建的数据中心已达23个,形成了行业集聚效应。

“东数西算”如何构筑?

首先,“东数西算”要关注“算”。对于贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等可再生能源丰富、气候适宜、数据中心绿色发展潜力较大的节点,可以重点提升算力服务品质和利用效率,积极承接全国范围内后台加工、离线分析、存储备份等算力需求,打造面向全国的算力保障基地。

其次,“东数西算”有了超强“算力”,那更需要关注“运力”,解决数据“从东部运送到西部”的问题。2015年以来,我国数据增量年均增速超过30%,这些数据包含很多机密数据,譬如政务类包含很多人民群众的社保、居住地等信息,银行数据包含个人的账户和存储信息,医疗数据包含患者的诊疗等信息,这些都需要高安全性网络。对于金融交易、车联网、工业互联网等领域,对数据中心网络的时延要求极高。千行百业产生的数据信息从东部运输到西部,就需要强大、安全、可靠的运力网络来保驾护航。

“东数西算”运力网如何构筑?

既然提到数据“运力”,就不得不提全光网。1966年,华人高锟提出了光纤传输理论,1976年,光纤技术的持续发展,使得光纤损耗已减小至0.47dB/km,推动了光传送技术的蓬勃发展,广泛应用于数据传输。

为何选择光来传输?

首先,光传输安全性最高,抗干扰能力最强。光纤只传光,不导电,不受电磁场的作用,因此光纤对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力,也正是这个原因,使得光纤中传输的信号不易被窃听,因而保密性强。光传输提供以波长λ和子通道ODUk为代表的刚性“硬”管道,具有天然硬隔离的属性,是安全性最高的信息传输技术。

其次,光传输可靠性高。光纤本身的材料是石英(SiO₂),外包装材料一般为特种工程塑料,都具有极强的耐腐蚀性。而在网络层面,可配合自动交换光网络(ASON)技术,光缆发生故障时,业务可自动快速恢复,支持最高可达99.999%的安全性,大幅提升网络韧性。

最后,光纤传输容量大,传输距离长。密集波分(WDM)技术早已成熟,且在不断挖掘光纤的传输能力。当下,单纤传输的最大容量已达到200G × 120波(24Tbps)。光是目前传输最快的技术,在光纤中可以达到每秒20多万公里。基于端到端的全光网,数据一跳直达,可以提供确定性的低时延保障,“东部-西部”之间的传输时延可达毫秒级。

东数西算,全光网虚位以待

在“东数西算”里面,全光网的价值点主要有四个方面。

第一,全光交叉OXC跟数据中心IDC直连,实现数据中心之间的超低时延传输。超低时延是云业务和数据中心双活的重要指标,因此对承载网提出苛刻的要求。金融类业务同城容灾备份要求时延在1ms以内;在线视频类业务的时延一般要求在20ms左右,桌面云业务的要求约为30ms。OXC跟IDC直连为任意数据中心提供可保证的超低时延和超大带宽,并简化交付和运维流程,从而推动“以数据中心为中心”的骨干网重构。

第二,省干的传输网络向200G升级,实现了超大带宽传输。在不久前中国移动省际骨干传送网十三期项目中,中国移动在东部区域平面中携手华为全面引入单波200G传输技术,再次掀起国内200G的规模建设浪潮。该项目的技术指标要求极具标杆意义,据了解,中国移动在此次集采中重点增加了新技术的评分比例,包括单波200G的应用能力、扩展C波段技术、全光交叉OXC以及云化架构下的网络管控能力等,以牵引上下游产业链的持续创新。尤为值得一提的是,200G﹢扩展C波段的组合是当前香农极限下的业界最优选择。

第三,围绕数据中心所在城市实现OTN站点广覆盖,保障了城域超低时延传输,与省干协同,构建城际超低时延圈。比如内蒙古移动呼和浩特分公司打造了一站接入、一跳入云、一网多用、一键运营的全光智慧城市,发布了全光城域网络“1-2-5-10”时延圈战略布局,这标志着内蒙古自治区首个“全光智慧城市”正式落地,树立了全光智慧城市建设的标杆。

第四,全光网的绿色节能与西部数据中心本身的节能互补,进一步践行“双碳”战略。如全光交叉OXC技术相比传统的ROADM可以节省90%的机房空间,降低60%的设备功耗;通过构建从综合业务接入节点到数据中心一跳直达的全光网络架构,大幅简化网络层次,实现网络架构上的整体节能。

近期各地落实“双碳”战略(中国提出二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和)的步伐逐渐加快。在“双碳”和“数字中国”的背景下,“绿色化”与“数字化”“智能化”的协同成为“十四五”规划纲要的主旋律。

城市是“双碳”目标实现的最大应用场景,智慧城市建设则成为“双碳”战略全面落实的强有力抓手。全光城市、绿色光网成为智慧城市网络建设的首要选择。光纤,本身就是一种绿色介质,相比铜缆,可以减少60%~75%的能耗。创新科技的绿色成果还将进一步实现通信产业绿色节能的可持续发展目标。在未来,以绿色光纤为媒介,通过建设绿色全光城市,实时关注碳足迹,从而让实现“低碳城市”和“零碳城市”成为可能。(达涌)