5G商用的到来，不仅深刻影响着人们的生活，也正在重塑数据中心的面貌。数据中心作为支撑5G应用的重要算力基础设施，必须做出相应的变革，以应对5G时代海量数据处理、超低时延、多元连接的需求。本文将从七个方面揭秘5G时代数据中心的变革。
一、算力需求倍增，大规模建设成趋势
5G网络带来的是海量设备连接、爆发式的数据增长和全新的应用场景，对数据中心的算力提出了更高的要求。为支撑5G应用，运营商、云服务商、第三方IDC服务商纷纷加大投入，新建大规模、高等级的数据中心。
据中国IDC圈研究数据，2022年中国数据中心市场规模达1554亿元，同比增长29.8%。预计到2025年，我国数据中心市场规模有望突破3000亿元。超大型数据中心也呈现爆发式增长，数量由2018年的34个增长至2022年底的140个，平均每年增加26个。
可以预见，在5G时代，算力会像水电煤一样成为关键的新型基础设施和战略资源。随着5G应用落地和算力需求持续高涨，建设规模化、集约化的数据中心将成为大势所趋。
二、边缘计算兴起，数据中心下沉
5G应用对时延、带宽等网络性能提出了更高要求，传统的集中式云计算架构难以满足需求。边缘计算应运而生，通过在靠近用户侧部署小型化、分布式的边缘数据中心，将算力、存储等资源下沉，降低时延、提升服务质量。
以自动驾驶为例，车辆行驶过程中需要持续感知、分析路况，做出实时决策，这就要求车载设备能够就近接入边缘节点进行计算。如果数据需要上传至远端云端处理，往返时延可能达到几百毫秒，对行车安全构成隐患。而利用MEC，时延可缩短至个位数毫秒级。
当前，三大运营商已开始在全国范围内大规模部署边缘节点。中国电信规划未来5年内建设3万个边缘节点。中国联通提出要打造30+城市级、300+区县级、3000+楼宇工厂级的“3-3-3”边缘云。中国移动也计划在2023年底前完成2000个边缘节点建设。
随着5G和物联网的发展，边缘计算将成为数据中心新的部署形态。一方面海量终端实时产生的数据需要在网络边缘进行就近处理，另一方面城域内大规模协同需要靠近汇聚点搭建区域数据中心。未来数据中心将呈现出“云边端”协同的格局。
三、全光架构转型，提升网络带宽
5G时代，流量激增对数据中心内部及数据中心互联(DCI)带宽提出了更高要求。全光网络以其超大容量、超低时延的优势，成为数据中心网络架构转型的方向。
在数据中心内部，部署全光交换架构可显著提升East-West向流量调度能力，单机架带宽可达400G到800G。在DCI场景，城域DCI链路速率可从目前的100G提升到400G，骨干网DCI链路速率可从400G提升到600G。
除了提速，光网络还能简化架构、降低功耗。传统数据中心采用分层电气架构，需多次光电转换，带来大量能耗。而全光架构可减少光电转换次数，每比特功耗降低约50%。此外，无源光网络免除了对有源电气设备的供电和散热，进一步降低了能耗。
国内外主流云厂商如阿里云、腾讯云、AWS等已开始采用全光架构改造数据中心内网。DCI链路的全光化进程也在加速，中国电信率先在京津冀地区实现省际数据中心互联全光网。未来，全光网络有望在数据中心大规模落地应用。
四、液冷技术突破，打造绿色数据中心
随着算力密度不断提升，数据中心面临着前所未有的散热压力。传统风冷系统耗电量大、散热效果差，难以应对未来算力激增的散热需求。液冷技术凭借其出色的散热性能和节能减排优势，成为数据中心降本增效的利器。
相比风冷，液冷系统导热效率高出1000倍以上，能耗减少30%-50%。机架功率密度可提升10倍，从4-8kW/机架提升到50kW/机架甚至更高。机房使用面积也因此大幅缩小，土地使用效率提高3-5倍。
英特尔数据显示，到2025年全球将有40%的数据中心采用液冷，中国将成为全球最大的液冷市场。目前，阿里云、百度已开始大规模部署液冷系统，京东、华为等厂商也积极布局液冷业务。
此外，数据中心还将更多使用可再生能源，提高清洁能源使用比例。充分利用风能、太阳能等新能源发电，并就近选址建设数据中心，缩短输电距离，降低线损。同时加强余热回收利用，通过热泵、换热器等设备将废热用于供暖、制冷、发电等。
在“碳达峰碳中和”目标的驱动下，PUE低于1.2将成为新建数据中心的基本要求。绿色节能将成为5G时代数据中心发展的新常态。
五、人工智能赋能，实现自动驾驶
5G的到来催生了大量的人工智能应用，数据中心作为AI算力的载体，将率先享受到AI技术带来的效率提升。
当前，不少头部企业已开始将AI应用于数据中心的规划设计、运营维护等各个环节。比如：
规划设计阶段，利用AI算法优化机房布局，模拟机柜布置、制冷系统设计等，使PUE值最优；
运行阶段，AI可实时监测IT设备运行状态，智能调节供电、制冷系统，在保证服务质量的同时最大限度节约能耗；
运维阶段，AI可预测故障发生的时间和位置，引导运维人员提前检修，将意外停机时间缩短80%。
展望未来，数据中心将进一步加大AI技术的应用，实现从L1级辅助决策到L4级完全无人值守的跃迁。IDC预测，2025年全球50%的数据中心将部署智能运维系统。数据中心的自动驾驶时代正在到来。
六、算力成为服务，促进融合创新
随着5G、AI、云计算等新技术的快速发展，各行各业对于算力的需求不断增长。然而，并非所有企业都有能力自建数据中心。为了满足行业数字化的算力需求，算力即服务(Computing-as-a-Service)应运而生。
通过算力租赁、软硬一体、按需拓展等模式，数据中心可以更好地把自身能力及资源输出给各行业用户，用算力的规模化、服务化、普惠化助力经济社会数字化转型。
政府部门也高度重视算力资源的统筹整合与开放共享。2021年，国家发展改革委等十部委联合印发《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》，旨在加强算力资源一体化服务，更好满足经济社会发展的算力需求。
未来，数据中心将成为产业互联网的关键节点。一方面通过建设算力大脑平台，提供行业解决方案。另一方面通过对外开放共享，实现数据汇聚、算法复用、应用创新，催生新业态、新模式，为数字经济发展注入新动能。
七、安全保障至关重要，构筑韧性基础设施
5G改变了传统的安全边界，使攻击面大幅扩大。随着联接数激增，攻击者可利用虚拟化、网络切片、MEC 等新技术，对网络、平台、应用发起更隐蔽的攻击。
作为承载海量数据的枢纽，数据中心面临的安全挑战尤为严峻。一旦发生故障或遭到入侵，可能导致业务中断，造成重大经济损失和社会影响。因此安全成为5G时代数据中心的头等大事。
首先，新建大型数据中心须统筹规划，合理布局，远离地质灾害多发区，提高抗灾等级，强化物理隔离。
其次，全方位加强系统防护。在网络层做好DDoS防御、入侵检测、安全域隔离等；在平台层严格访问控制、及时修复漏洞、部署威胁情报系统；在数据层做好静态脱敏、动态加密、可监管等。同时，完善应急预案，定期开展攻防演练，提升数据中心的系统韧性。
再者，保障供应链安全至关重要。应加强对关键设备、元器件的溯源管理，对重点厂商、产品进行安全审查，并探索可信供应链体系建设。
此外，数据中心的建设运营涉及诸多主体，需明晰各方安全责任，健全行业标准规范和监管体系，筑牢新型基础设施的安全底座。
综上，5G正在重塑数据中心格局，使其向大规模、智能化、绿色化、服务化、安全可信的方向发展。站在数字经济新起点，数据中心必须加快创新突破、完善顶层设计、强化安全防护，在算力这一数字时代的新战场奋勇争先，助力中国经济高质量发展。
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