大數(shù)據(jù)中心和 5G：對(duì)抗還是雙贏？

盡管談?wù)?/span> 5G 與大數(shù)據(jù)中心，5G 網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)中心絕對(duì)是天作之合。

5G 的海量機(jī)器類(lèi)通信 (mMTC) 功能集使專(zhuān)用和公共網(wǎng)絡(luò)能夠支持每平方公里多達(dá) 100 萬(wàn)臺(tái)設(shè)備。?IDC 預(yù)測(cè)，這只是物聯(lián)網(wǎng)和其他連接設(shè)備如何以及為何到 2025 年每年產(chǎn)生約 73 ZB 的一個(gè)例子。

所有這些數(shù)據(jù)都必須送到某個(gè)地方進(jìn)行分析和采取行動(dòng)，這就是大數(shù)據(jù)中心企業(yè)的用武之地。“大數(shù)據(jù)中心企業(yè)”這一名稱(chēng)既反映了他們負(fù)責(zé)的設(shè)施規(guī)?！鶕?jù) IDC 的數(shù)據(jù)，在 10,000 平方英尺或更大的建筑物中至少有 5,000 臺(tái)服務(wù)器。定義——以及它們快速擴(kuò)大規(guī)模以滿足需求的能力。后者包括通過(guò)添加硬件和平方英尺的水平擴(kuò)展或通過(guò)使用現(xiàn)有硬件提高帶寬和效率的垂直擴(kuò)展。

物聯(lián)網(wǎng)正在改變和顛覆電子工程的幾乎所有方面，5G 將以千兆速度、超低延遲、mMTC 連接、波束成形的超密集化和其他更高級(jí)的功能加速這一趨勢(shì)。6G 將提供更強(qiáng)大的功能，包括太赫茲頻段、空間物聯(lián)網(wǎng)和生物納米物聯(lián)網(wǎng)，所有這些都由世界上最先進(jìn)的人工智能 (AI) 引擎控制。然而，如果沒(méi)有大數(shù)據(jù)中心計(jì)算，所有這些轉(zhuǎn)變將永遠(yuǎn)無(wú)法充分發(fā)揮潛力。

與 5G 的 mMTC、增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶 (eMBB) 和超可靠低延遲通信 (URLLC) 功能集一樣，大數(shù)據(jù)中心用戶擁有自己的下一代技術(shù)，可以跟上 IoT 前所未有的流量負(fù)載。例如，800G 系列的光收發(fā)器在數(shù)據(jù)中心和智能邊緣計(jì)算中心之間提供兩倍或四倍的數(shù)據(jù)中心互連 (DCI) 容量。分布式邊緣計(jì)算是關(guān)鍵，因?yàn)樗ㄟ^(guò)使用戶平面應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)功能更接近物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來(lái)減少系統(tǒng)延遲。它也是實(shí)施高級(jí) AI 分析和自動(dòng)化（更靠近行動(dòng)平面）的理想場(chǎng)所。

使用 5G 和大數(shù)據(jù)中心器啟用新的應(yīng)用程序和用例

將 5G 網(wǎng)絡(luò)及其他網(wǎng)絡(luò)與大數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)各種下一代應(yīng)用，這些應(yīng)用在舊技術(shù)中是不可行或不可能的。一些示例包括高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS)、工業(yè) 4.0、無(wú)人數(shù)據(jù)中心和元界應(yīng)用程序。

· 高級(jí)輔助系統(tǒng)。 ADAS 通過(guò)與其他來(lái)源交換數(shù)據(jù)，超越了自動(dòng)制動(dòng)、盲點(diǎn)檢測(cè)和防撞系統(tǒng)等現(xiàn)有應(yīng)用。例如，車(chē)輛到網(wǎng)絡(luò)和車(chē)輛到基礎(chǔ)設(shè)施的通信通過(guò)在司機(jī)看到道路上的碎片或黑冰之前就提醒他們，從而提高安全性和交通流量。這種提前警告對(duì)于牽引拖車(chē)（包括自動(dòng)駕駛拖車(chē)）特別有價(jià)值，因?yàn)檩^大的車(chē)輛需要更多時(shí)間來(lái)停止或改變車(chē)道。在這些場(chǎng)景中，每一秒都很重要，而 5G 的 URLLC 功能通過(guò)將延遲定位為低至一毫秒來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。大數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施可以使用 AI 分析來(lái)自車(chē)輛傳感器的數(shù)據(jù)，然后向附近的所有駕駛員（人類(lèi)或自動(dòng)駕駛）發(fā)出警報(bào)。

· 工業(yè) 4.0。工業(yè) 4.0 利用mMTC 等 5G 功能支持工廠周?chē)鷶?shù)以萬(wàn)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，包括工業(yè)機(jī)器人、自主材料處理機(jī)以及檢測(cè)過(guò)度振動(dòng)、熱量和其他可實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)的條件的傳感器。5G 的 eMBB 和 URLLC 功能分別有助于提供高帶寬和低延遲，以快速將這些海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿接羞吘壴七M(jìn)行分析和操作。這些高水平的智能和自動(dòng)化還使“熄燈”工廠成為可能，在這些工廠幾乎不需要或根本不需要人工。

無(wú)人數(shù)據(jù)中心。與熄燈工廠類(lèi)似，下一代數(shù)據(jù)中心——尤其是在邊緣——將絕大多數(shù)是無(wú)人值守的。這種新模式通過(guò)自己獨(dú)特的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)切片幫助加速了數(shù)據(jù)中心物聯(lián)網(wǎng)垂直領(lǐng)域的發(fā)展。這些數(shù)據(jù)中心將使用重新定義制造工廠、港口、零售中心和城市的相同實(shí)時(shí) 5G 物聯(lián)網(wǎng)傳感和遠(yuǎn)程自動(dòng)化。機(jī)器人或無(wú)人機(jī)可以在中心內(nèi)有效地執(zhí)行重要的測(cè)量任務(wù)，而 URLLC 可用于排隊(duì)自動(dòng)鏈接以進(jìn)行服務(wù)調(diào)度。就像集裝箱內(nèi)的智能港口傳感器一樣，戰(zhàn)略部署的溫度和濕度傳感器可以反饋重要的環(huán)境數(shù)據(jù)，以自動(dòng)化和加速硬件和 HVAC 調(diào)整。

· 元界應(yīng)用。根據(jù)Emergen Research的數(shù)據(jù)，2020 年全球 Metaverse 市場(chǎng)規(guī)模為 476.9 億美元，預(yù)計(jì) 2028 年將達(dá)到 8289.5 億美元，2021 年至 2028 年的收入復(fù)合年增長(zhǎng)率為 43.3% 。這個(gè)雄心勃勃的迷你互聯(lián)網(wǎng)和 AR/VR 應(yīng)用新時(shí)代將高度依賴(lài)于超低延遲、超高密度化、每臺(tái)設(shè)備數(shù)十 GB 的帶寬以及快速的邊緣計(jì)算和存儲(chǔ)。這將是邊緣大數(shù)據(jù)中心的新前沿。

新技術(shù)帶來(lái)新挑戰(zhàn)

要實(shí)現(xiàn)這些和其他好處，還有很多工作要做。例如，隨著 5G 的出現(xiàn)以及對(duì)電信、ICP 和大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用的需求呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，與大數(shù)據(jù)中心計(jì)算相關(guān)的資源限制凸顯了可擴(kuò)展性的挑戰(zhàn)。即使有了 800G DCI 等創(chuàng)新，繼續(xù)橫向擴(kuò)展已被證明在物理和環(huán)境上都是不可持續(xù)的。

每個(gè)數(shù)據(jù)中心的部署或擴(kuò)展還需要成比例地增加光纖數(shù)量，從而增加光纖損壞、污染和故意破壞的風(fēng)險(xiǎn)，這可能導(dǎo)致服務(wù)中斷、嚴(yán)重的 SLA 違規(guī)處罰和昂貴的維修費(fèi)用。事實(shí)上，光纖安裝人員將多達(dá) 20% 的時(shí)間用于故障排除，而 DCI 問(wèn)題因平均修復(fù)時(shí)間和恢復(fù)成本高而臭名昭著。

未來(lái)幾年的一些更艱巨的大數(shù)據(jù)中心挑戰(zhàn)將由分布式、分散和云化的 5G 網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性驅(qū)動(dòng)。正如三重約束理論所保證的那樣，只要規(guī)模和復(fù)雜性繼續(xù)沿著當(dāng)前的軌跡發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的成本就會(huì)繼續(xù)上升。例如，虛擬化 RAN、大規(guī)模 MIMO 和天線波束成形都為企業(yè)和其他最終用戶帶來(lái)了巨大的好處。但這些技術(shù)也使射頻和網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試更加復(fù)雜，引入了新的頻譜分析、解調(diào)和 SLA 一致性挑戰(zhàn)。

為了克服這些挑戰(zhàn)并確保 5G 大數(shù)據(jù)中心融合發(fā)揮其全部潛力，必須為每個(gè)獨(dú)特的垂直領(lǐng)域無(wú)縫協(xié)調(diào)端到端網(wǎng)絡(luò)切片。這一巨大挑戰(zhàn)抵制了任何“轉(zhuǎn)椅”或孤立的網(wǎng)絡(luò)管理方法。過(guò)時(shí)的數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)測(cè)試和保障模式與全自動(dòng)和可編程網(wǎng)絡(luò)切片和邊緣計(jì)算的目標(biāo)背道而馳。關(guān)鍵的 5G 物聯(lián)網(wǎng)用例在 SLA 一致性和可靠性方面沒(méi)有任何錯(cuò)誤余地。

歸根結(jié)底，5G-大數(shù)據(jù)中心融合為企業(yè)、城市、消費(fèi)者和其他人帶來(lái)了很多希望。但要兌現(xiàn)這一承諾，還需要大量的工程工作。