低碳方向已定，光通信技術(shù)助數據中心“變綠”

  近期，我國多地進(jìn)入“燒烤”模式。上海出現了連續9天的持續高溫紀錄，最高氣溫達40.9℃，追平了1873年以來(lái)的最高紀錄。成都成了麻辣燙系熱。要說(shuō)誰(shuí)最熱?江浙有望得第一，“非洲獅在杭州熱成狗”、“杭州大樹(shù)熱得發(fā)火冒煙”等情況屢見(jiàn)不鮮，然而多地高溫天氣仍在持續發(fā)酵中。不可否認的是，面對今年的高溫天氣，科學(xué)家們也一直在尋找應對的方法，許多國家正在努力想要在2050年前后實(shí)現完全的碳中和。因此，發(fā)展低碳經(jīng)濟，已經(jīng)是刻不容緩的大事!

  “力爭到2025年基本實(shí)現本市存量數據中心能效碳效水效水平全面達到本市地方標準，集約高效、綠色低碳的數據中心高質(zhì)量發(fā)展格局初步形成?！?

  2022年5月7日，北京市發(fā)展和改革委員會(huì )、北京市經(jīng)濟和信息化局近日聯(lián)合印發(fā)《北京市低效數據中心綜合治理工作方案》，為北京市存量低效數據中心的節能改造和治理工作提供了明確指導，助力實(shí)現數據中心綠色低碳發(fā)展。

  數據中心低碳方向已定

  低碳數據中心的治理改造已不是第一次被提起，國家早已多次出臺相關(guān)政策，優(yōu)化數據中心建設布局。

  此前，國家發(fā)改委等多部委聯(lián)合印發(fā)《貫徹落實(shí)碳達峰碳中和目標要求推動(dòng)數據中心和5G等新型基礎設施綠色高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案》，提出到2025年，數據中心和5G基本形成綠色集約的一體化運行格局。數據中心運行電能利用效率和可再生能源利用率明顯提升，全國新建大型、超大型數據中心平均電能利用效率降到1.3以下，國家樞紐節點(diǎn)進(jìn)一步降到1.25以下，綠色低碳等級達到4A級以上。

  國務(wù)院印發(fā)的《“十四五”數字經(jīng)濟發(fā)展規劃》提出，按綠色、低碳、集約、高效原則，持續推進(jìn)綠色數字中心建設，加快推進(jìn)數據中心節能改造，持續提升數據中心可再生能源利用水平。

  在中國 “雙碳”目標已確立、數據中心行業(yè)能耗逐年增加的背景下，政府對數據中心的指標開(kāi)始以控制能耗為主，主要包括電能利用效率(PUE)、結構比例、碳排放量這三個(gè)維度，其中PUE(總能耗比IT設備能耗，即為PUE值)是主要抓手，各地政府對PUE監管日益嚴格， 2021年上海要求存量數據中心PUE不高于1.4，新建數據中心PUE限制在1.3以下;深圳要求PUE在1.4以下。山東、山西、廣西、云南等省也紛紛將PUE等能效指標寫(xiě)入相關(guān)政策。

  今年2月“東數西算”工程的正式全面啟動(dòng)，也給數據中心提出了更高的低碳發(fā)展要求。 “東數西算”通過(guò)構建數據中心、云計算、大數據一體化的新型算力網(wǎng)絡(luò )體系，將東部算力需求有序引導到西部，優(yōu)化數據中心建設布局，將大幅提升綠色能源使用比例，同時(shí)通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新、以大換小、低碳發(fā)展等措施，持續優(yōu)化數據中心能源使用效率。

  數據中心是節能降耗的關(guān)鍵環(huán)節

  數據中心是公認的高耗能行業(yè)。近年來(lái)，中國數據中心行業(yè)整體用電量以每年超過(guò)10%的速度遞增，占全社會(huì )總耗電量比重逐年升高。2020年，數據中心行業(yè)耗電量更是突破2000億千瓦，約占全社會(huì )用電量的2.71%。

  從數據中心行業(yè)能耗構成來(lái)看，主要包括四部分：IT設備能耗、制冷系統能耗、供配電系統能耗、照明及其他能耗，其中傳統數據中心的IT設備能耗占比最大。

  同時(shí)，數據中心在自身發(fā)展過(guò)程中，需要不斷解決三個(gè)方面的問(wèn)題：隨著(zhù)數據中心規模不斷擴大，供電系統功耗持續增加成為了限制數據中心快速發(fā)展的瓶頸;有效降低PUE，如何有效降低數據中心電力功耗，做到綠色可持續發(fā)展; 第三，解決不斷提升數據中心的傳輸速率、提升用戶(hù)體驗和降低功耗、降低PUE的矛盾。

  光通信技術(shù)助力網(wǎng)絡(luò )“變綠”

  光通信技術(shù)具有綠色天賦，可以“帶寬換算力”，提升分布式計算性能。除了能夠不斷增加數據中心之間互聯(lián)帶寬的規模，光通信技術(shù)對提升數據節點(diǎn)的算力水平可起到積極作用。一方面利用大容量、低時(shí)延特性，支撐廣域分布的計算資源協(xié)同運行，進(jìn)而釋放算力設施的服務(wù)能力;另一方面，可提供低能耗高質(zhì)量的算力資源，在專(zhuān)用計算業(yè)務(wù)場(chǎng)景中實(shí)現規模應用。

  光通信的“天職”是接入+傳送+交換=光層聯(lián)網(wǎng)。與無(wú)線(xiàn)、銅纜、IP等技術(shù)相比，針對節能降碳需求，光通信技術(shù)本身具有綠色天然優(yōu)勢，主要體現在以下三個(gè)方面：

  接入方面，基于PON的光接入系統能效水平較傳統的接入方式可改善超過(guò)50%。PON憑借無(wú)源化特征具有顯著(zhù)的低能耗優(yōu)勢，已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò )邊緣寬帶接入場(chǎng)景中得到了廣泛應用。根據統計數據，中國FTTH/B接入滲透率在2018年已經(jīng)達到80.1%，在寬帶接入方面呈現出明顯的“光進(jìn)銅退”趨勢。

  傳送方面，基于OTN/OXC的光傳送網(wǎng)較IP骨干網(wǎng)也具有顯著(zhù)的能耗優(yōu)勢，從分組到OSU單元，助力數據傳送高效節能。隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)流量和連接數量的增長(cháng)，骨干網(wǎng)中IP路由器相關(guān)的能耗尤為突出。為了應對該挑戰，光業(yè)務(wù)單元技術(shù)正在推動(dòng)光傳送網(wǎng)由面向管道服務(wù)模式向面向業(yè)務(wù)服務(wù)模式發(fā)展。相較于傳統OTN技術(shù)，光業(yè)務(wù)網(wǎng)技術(shù)的帶寬顆粒更小，可以到2M級別，且具有無(wú)損調整能力，未來(lái)將極大擴展網(wǎng)絡(luò )的聯(lián)接規模，并同時(shí)將業(yè)務(wù)連接的范圍由骨干網(wǎng)擴展到網(wǎng)絡(luò )邊緣，減少I(mǎi)P路由器交換需求，從而降低傳送網(wǎng)的能耗。

  交換方面，光電路交換的能耗水平約為傳統電分組交換的1%，可降低數據中心能耗水平。傳統基于電的交換設備的能耗占到數據中心網(wǎng)絡(luò )設備能耗的40%，且正隨著(zhù)交換速率的上升非線(xiàn)性地增長(cháng)，未來(lái)將會(huì )對數據中心網(wǎng)絡(luò )的能耗問(wèn)題造成極大挑戰。最新的光交換技術(shù)把交換重配置時(shí)延由毫秒級降到亞納秒級，已經(jīng)與電分組交換的性能非常接近，但1Gbps的交換功率僅為1-2mW。

  此外，光網(wǎng)絡(luò )還可以在其他方面為數據中心降碳。光網(wǎng)絡(luò )可以和電力系統進(jìn)行協(xié)同，在“東數西算”工程中，大容量高可靠的光纖網(wǎng)絡(luò )使數據中心可以隨著(zhù)電力生產(chǎn)設施分布進(jìn)行優(yōu)化設置，提高清潔能源使用比例，實(shí)現信息傳輸和電力傳輸的置換，減少長(cháng)途電力傳輸的損耗。光網(wǎng)絡(luò )還可以與算力系統進(jìn)行協(xié)同，提升數據中心的跨域協(xié)作能力，使閑置算力設施得到充分利用，間接實(shí)現ICT系統降碳。

  康寧光通信技術(shù)助力打造綠色低碳的數據中心

  康寧 EDGE 數據中心解決方案提供了4U光纖配線(xiàn)架，采用單芯連接器，達到576芯，提高了通道線(xiàn)槽的利用率，促進(jìn)空氣流動(dòng)，從而降低數據中心制冷成本。同時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )物理層可以平滑向400G躍遷，并且能夠做到光纖100% 的利用率，滿(mǎn)足未來(lái)下一代數據中心更高帶寬、更高速率的訴求。

  康寧的預端接方案，通過(guò)在工廠(chǎng)中做好端接，提供質(zhì)量保證、兼容性、應用環(huán)境穩定性，成本投入低，對數據中心安全穩定運營(yíng)至關(guān)重要?？祵帪?A href="http://joq5k4q.cn/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e6%95%b0%e6%8d%ae%e4%b8%ad%e5%bf%83&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">數據中心推出的抗彎曲光纖產(chǎn)品，能夠有效避免由于鏈路安裝環(huán)境復雜等情況造成損耗增加的風(fēng)險，有力地保證了數據中心的綠色和節能。

  康寧的RocketRibbon超高密度光纜和創(chuàng )新性的光纜接頭盒及硬件能夠在最具挑戰的環(huán)境中滿(mǎn)足持續增長(cháng)的帶寬需求，對比市場(chǎng)上同類(lèi)解決方案，可減少安裝時(shí)間高達50%。