“东数西算”专题研究报告-2-版权声明本报告版权属于中国联合网络通信有限公司研究院，并受法律保护。转载、摘编或利用其他方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国联通研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。“东数西算”专题研究报告-3-目录前言.................................................................................................................1一、政策篇....................................................................................................1(一)“东数西算”的政策背景.........................................................................1(二)“东数西算”的政策内涵.........................................................................21.“东数西算”的政策脉络......................................................................22.“东数西算”的发展目标......................................................................33.“东数西算”的建设内容......................................................................44.“东数西算”的战略意义......................................................................6(三)“东数西算”的工程布局.........................................................................71.“东数西算”工程的总体布局..............................................................72.“东数西算”工程的当前进展.............................................................103.地方落实“东数西算”工程的举措.....................................................12二、市场篇...................................................................................................13(一)市场需求...................................................................................................13(二)业务和应用...............................................................................................151.IDC业务................................................................................................152.云计算业务............................................................................................163.行业智慧应用业务................................................................................164.数据存储业务........................................................................................175.算网新型业务........................................................................................18(三)商业模式...................................................................................................191.基于服务的商业模式............................................................................192.基于交易的商业模式............................................................................19三、技术篇...................................................................................................20(一)算力网络：计算和网络融合发展............................................................20(二)“东数西算”对通信网络和算力服务的新需求.....................................241.泛在的云接入与云互联.........................................................................252.多样化的算力资源................................................................................263.高品质的通信网络................................................................................284.算网协同调度........................................................................................32“东数西算”专题研究报告-4-(三)算力网络发展思路...................................................................................321.算网资源层——通信网络.....................................................................322.算网资源层——算力资源.....................................................................373.算网管控层............................................................................................40(四)“东数西算”工程的安全需求及发展思路.............................................411.“东数西算”工程面临的安全需求和风险..........................................422.“东数西算”工程的安全发展思路.....................................................46(五)IDC基础设施绿色低碳发展思路.............................................................501.国家枢纽节点的绿色低碳要求.............................................................502.IDC绿色低碳关键技术创新方向.........................................................50四、产业篇...................................................................................................53(一)“东数西算”产业链分析........................................................................53(二)产业链上游：基础环境设施及设备制造.................................................541.空调设备...............................................................................................542.供配电系统............................................................................................563.服务器...................................................................................................584.光通信模块............................................................................................60(三)产业链中游：数据中心、云计算和通信网络服务商..............................611.IDC服务................................................................................................622.云计算...................................................................................................643.通信网络...............................................................................................67(四)产业链下游：算力服务使用者................................................................681.互联网企业............................................................................................682.金融、政府及电力行业.........................................................................68(五)运营商在“东数西算”工程中的角色分析.............................................691.运营商担当建设和运营的双重角色.....................................................692.三大运营商在“东数西算”领域的布局..............................................71五、发展建议...............................................................................................73缩略语.................................................................................................................1参考文献.............................................................................................................3“东数西算”专题研究报告-1-前言历史上的每一次技术革命，都伴随着生产要素和生产力的跨越式发展。迈过农业时代、工业时代、信息时代，人类进入了以数据为关键生产要素、算力为核心生产力的数字经济时代，算力成为支撑数字经济向纵深发展的新动能，数据量的爆发式增长对数据中心的算力提出了更高要求。党中央高度重视数字经济发展，习近平总书记多次对数字中国战略发表重要论述，“十四五”开局之年提出了“不断做强、做优、做大我国数字经济”这一新发展目标，也向世界做出2030、2060年前实现“碳达峰、碳中和”的庄严承诺。在此背景下，2022年2月，国家发展改革委等四部委联合印发通知，同意在8地启动建设国家算力枢纽节点，并规划了10个国家数据中心集群，“东数西算”工程正式全面启动。“东数西算”工程通过构建全国一体化大数据中心体系，有利于提升国家整体算力水平，促进绿色发展，扩大有效投资，推动区域协调发展，这既是推进我国数字经济高质量发展的关键举措、完成碳达峰碳中和目标的有效助力，也是我国在新型基础设施领域建设全国统一大市场的率先探索，具有举足轻重的战略意义。中国联通立足“国家队、主力军、排头兵”新定位，深入贯彻以习近平同志为核心的党中央关于加快建设高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息基础设施决策部署，全面承接“东数西算”工程，“东数西算”专题研究报告-2-将着力构建布局合理、网络先进、数网、数云、云边协同发展的算网一体化生态体系。本报告聚焦“东数西算”工程的政策、市场、技术、产业四个维度，梳理了“东数西算”政策内涵、建设内容及工程进展，分析了主要业务与典型应用场景、商业模式，总结了网络、算力、IDC基础设施等方面的关键技术、安全需求，研究了产业链布局与运营商定位，最后从网络、算力、安全、应用、IDC与双碳等方面提出了实施“东数西算”相关的策略建议。“东数西算”专题研究报告-1-一、政策篇(一)“东数西算”的政策背景当前，新一轮科技革命和产业变革正在重塑全球经济结构，算力作为数字经济的核心生产力，成为全球战略竞争的新焦点，将带动数字经济的创新和发展迈向新台阶。据《2021-2022全球计算力指数评估报告》[1]显示，国家计算力指数与GDP走势呈现正相关关系，美国和中国分列计算力的前两位；而计算力指数平均每提高1个百分点，数字经济和GDP将分别增长3.3‰和1.8‰。近7年来，全社会数据总量呈爆发式增长，我国数据增量年均增速超过30%，算力设施的建设也将持续高速增长，而东西部算力资源差距不断拉大，影响我国区域发展、产业发展、能源发展，乃至全国数字经济的高速均衡发展，因此推动“东数西算”是我国数字经济高质量发展的必然要求。一是破解区域发展不平衡的必然要求。我国目前算力网络区域发展不平衡不充分的问题较为突出，算力主要需求方互联网企业、云计算企业多分布在北上广深等东部地区，导致现有数据中心布局呈东多西少的特点，信通院《中国算力发展指数白皮书》[2]指出，北京、广东、上海的算力规模位列前三，浙江、广东、江苏等东部省份的算力增速超过60%，内蒙古、贵州、甘肃等省在算力规模和增速上并不占优。而东部受土地、电力、能耗等资源制约，大规模发展数据中心已难以为继，各地已经相继出台限制数据中心发展的措施，包括提高PUE指标要求、提升电价、限制土地供应等方面。西部数据中心的利用率又偏低，国内数据中心平均利用率约为55%，主要是西部地区严重拉低该项指标。“东数西算”的出发点在于国内资源供给的不平衡，希望通过跨越地理维度来解决资源分配问题，进而解决区域发展的不平衡问题。二是加快产业互联网创新发展的必然要求。互联网的发展正在由消费互联网向面向企业级服务的产业互联网发展，全球主要科技公司纷纷转向ToB业务寻求数字经济的新增长空间。据《2022中国企业数智服务市场趋势洞察报告》[3]显示，2021年中国企业数智服务市场规模为3.6万亿元，2020-2025年复合增长率达到20%，预计2022年总体市场规模将达到4万亿。而产业互联网的创新发展则需要有坚实的数字底座，面向企业客户的多样化需求，其建“东数西算”专题研究报告-2-设更为复杂，涉及技术范围更广、互联互通的要求更高、低成本需求更强，如果没有政策的支持和引导，完全依托市场化运作，难以保障有序投资和资源高效利用。因此国家推动“东数西算”，实现资源的有效调控是非常必要的。三是实现能源低碳转型的必然要求。我国已经制定了“双碳”发展目标。总体来看，我国电力行业碳排放占能源领域碳排放一半左右，电力系统碳减排是能源领域碳减排的重中之重。作为高耗能的数据中心，据国家能源局统计，2020年我国数据中心年用电量占全社会用电的2.71%，总能耗超过2000亿千瓦时，相当于燃烧6000万吨煤排放1.6亿吨的二氧化碳的发电量，预计到2025年占比达到4%[4]。贯穿数据中心全生命周期的能耗和碳排放将由其所在地承担。目前，内蒙古、云南、贵州、甘肃等都是发电量大于用电量的省市，而北京、浙江、广东等属于发电量严重不足的省市。为了解决东部电力短缺的困局，国家大力发展“西电东送”工程，“十三五”末的能力已经达到2.7亿千瓦[5]，到2025年，“西电东送”能力达到3.6亿千瓦以上[6]。在当前的技术水平下，2000公里长距离输电的损耗是6%左右[7]，根据电监会《2010年度电价执行及电费结算情况通报》，全国平均的输配电成本占电力成本的30%以上[8]。国内电力资源分布不均，可以说是催生“东数西算”工程的直接诱因。(二)“东数西算”的政策内涵1.“东数西算”的政策脉络在2018年的中央经济工作会议上，我国首次提出了“新基建”的概念，并于2019年3月写入政府工作报告，明确提出了要加强新一代信息基础设施建设。在“新基建”指导下，“东数西算”的构想萌芽于2019年发改委与华为对东中西算力资源布局的联合研究，政策起源于2020年12月下发的《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》[9]，2021年5月国家发改委等四部门联合发布的《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》[10]，标志着“东数西算”工程正式拉开帷幕。近一年以来，国家“东数西算”的系列发文对数据中心能耗指标、上架率、网络服务质量等方面提出了更为细致的规定，推动数据中心集约化与技术创“东数西算”专题研究报告-3-新融合。随着“十四五”数字经济规划的发布，国家加快了对“东数西算”工程的布局，先后批复蒙贵甘宁、粤港澳大湾区、成渝、长三角、京津冀八大地区启动建设全国一体化算力网络国家枢纽节点，至此，“东数西算”建设工作全面启动，正式进入实施阶段。图1“东数西算”政策脉络一览2.“东数西算”的发展目标国家在《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》（下称《实施方案》）中明确提出，要加快实施“东数西算”工程，围绕国家重大区域发展战略，布局建设全国一体化算力网络国家枢纽节点，发展数据中心集群，引导数据中心集约化、规模化、绿色化发展。国家枢纽节点之间进一步打通网络传输通道，提升跨区域算力调度水平。“东数西算”在整个实施过程中要实现网络、能源、算力、数据和应用的“五个一体化”的工程目标；从长远效应来看，要实现关键核心技术自主创新，完成碳达峰碳中和目标，最终推进我国数字经济高质量发展。建设实施层面,“东数西算”首先要通过实现网络的一体化进而带动算力的一体化。网络方面，要增大网络带宽，降低传输费用，加强集群间、集群内外的数据中心互联互通；算力方面，以集群和城区内部两级算力布局为保障，通过算力网络建设，加强各行业数据中心的联通调度，例如多云之间、云和数据中心间、云网间的资源联动，构建可统筹调控的算力服务资源池。其次，要充分利用西部风、光等可再生资源，实现东西部能源一体化，统一调配数据中心集群的能耗指标，扩大清洁能源市场化交易范围，促进建立清洁能源消纳的“东数西算”专题研究报告-4-市场化机制；充分利用西部自然冷源，降低数据中心温控系统能耗占比。最后，要实现数据的价值挖掘，通过建设数据共享开放、政企数据融合应用等数据流通共性设施平台，构建数据可信流通环境，实现数据一体化；通过开展一体化城市数据大脑建设，聚焦公共卫生、自然灾害、市场监管等突发应急场景，如开展“数据靶场”，实现应用一体化。长远效应层面，“东数西算”要攻坚关键核心技术、实现自主创新，打破信息、装备、能源等行业的关键技术瓶颈，例如，解决网络设备核心芯片、算力设备核心芯片、操作系统等核心软件依赖国外产品，算力调度技术不成熟、智能运维有待提升，电、冷等能源利用不平衡、碎片化等问题，实现核心产业链自主可控，加快产业转型升级，带动产业高质量发展。要助力完成“双碳”目标，重点发力高效供配电、制冷、节能协同等绿色节能技术的研究和应用，采用自发自用、微网直供、本地储能等技术手段，着力推动数据中心与绿色低碳产业的深度融合，建设绿色制造和服务体系，构建数据中心全行业全链条的绿色生产方式。要推进数字经济高质量发展，通过科学的顶层设计，引导数据中心东部集约化、西部跨越式发展，夯实数字产业化和产业数字化发展的数字底座，支撑数字社会、数字政府、智慧城市建设，推动数据资源交易及价值挖掘，最终实现数字经济发展质量变革、效率变革、动力变革。3.“东数西算”的建设内容2020年底下发的《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》，首次提出了建设全国一体化大数据中心，明确构建“数网”“数纽”“数链”“数脑”“数盾”五数体系，而“东数西算”作为实现一体化大数据中心协同创新的基础工程，主要是完成体系中的“数网”“数纽”“数盾”建设，在此基础上，推动“数链”和“数脑”的建设和发展。“东数西算”专题研究报告-5-图2全国一体化大数据中心协同创新体系总体框架在构建“数网”体系上，“东数西算”要优化数据中心基础设施建设布局，重点解决算力资源发展不平衡、不充分及区域间割裂严重的问题。一是重构算力网络架构，发展区域数据中心集群，加强区域协同联动及内外互联互通，引导区域范围内数据中心集聚，促进规模化、集约化、绿色化发展。二是充分整合利用全国现有资源，以市场需求为导向，有效引导时延要求不高的应用有序西迁，进而带动西部大型及超大型数据中心发展，实现总体时空布局优化、成本优化、安全管控优化。三是强化能源配套机制，充分利用西部风、光等可再生资源、创新研究绿色节能技术、加强内部能耗数据监测和管理、探索跨省能耗和效益分担、探索建立电力网与数据网协同运行机制等手段，推动绿色数据中心建设。在构建“数纽”体系上，“东数西算”要有效降低算力使用成本和门槛，重点解决当前企业上云面临的安全信任、供需对接、跨云迁移、算力成本高等问题。一是要构建算力网络，加快建立完善云资源接入和一体化的调度机制，实现全国算力资源一体化调度，以云服务的方式为用户提供便捷、灵活的一体化算力服务，降低算力使用成本和门槛。二是构建分级分类的算力资源需求体系，充分发挥云集约调度优势，引导各行业合理使用算力资源，对网络时延要求不高的业务，引导向能源丰富、气候适宜的西部数据中心集群调度；对面向“东数西算”专题研究报告-6-高频次业务调用、网络时延要求极高的业务，引导向城市级高性能、边缘数据中心调度；对于其他算力需求，引导向本区域内数据中心集群调度。在构建“数链”体系上，“东数西算”要加速数据流通融合，打造数字供应链，重点解决当前“政-政”“政-企”“企-企”等各个通道间数据资源流通共享要件体系缺失问题。构建数据质量评估、可信流通、联合建模等数据资源流通调度新型机制，构建覆盖原始数据、脱敏处理数据、模型化数据和人工智能化数据等不同数据开发层级的新型大数据综合交易机制，实现在数据用见分离的前提下数据资源化、资产化、资本化层面的生产要素流通分配。完善数据资源采集、处理、确权、使用、流通、交易等环节的制度法规和机制化运营流程，实现数据供应链化和供应链数据化相结合。在“东数西算”工程中，研究和建设完善的多方数据流通平台，打造数据要素交易新模式，推动数据资源高效的流通和共享。在构建“数脑”体系上，“东数西算”能够深化各行业数据智能应用创新，重点针对当前经济社会运行感知能力不足、宏观决策和风险研判水平不高等问题。随着网络与算力不断融合，“东数西算”将提供多层次多维度算网融合服务，更好地服务于“行业数据大脑”和“城市数据大脑”建设，推动大数据在各行业领域的融合应用，促进提升城市治理水平和服务能力。在构建“数盾”体系上，“东数西算”要强化对算力和数据资源安全防护，重点解决当前数据安全领域出现的一系列全新挑战和问题。主要围绕服务器芯片、云操作系统、云数据库、中间件等产业链安全，分布式计算与存储、数据流通模型等环节数据信息安全，推动关键核心技术突破及应用，通过建立网络和数据一体化安全防护体系和面向数据、算法、算力等资源流通的综合监管体系，在数据开放共享、大范围多方融合应用的需求和场景下实现端到端的安全，有效促进国产化数据安全产业发展。4.“东数西算”的战略意义“东数西算”与“南水北调”“北煤南运”“西气东输”“西电东送”相似，作为国家的又一重大跨区资源调配工程，在推动数据中心合理布局、优化供需、绿色集约和互联互通等方面具有重要的战略意义。国家发改委提出，“东数西算”工程的实施一是有利于提升国家整体算力“东数西算”专题研究报告-7-水平。通过全国一体化的数据中心布局建设，扩大算力设施规模，提高算力使用效率，实现全国算力规模化集约化发展。二是有利于促进绿色发展。加大数据中心在西部布局，将大幅提升绿色能源使用比例，就近消纳西部绿色能源，同时通过加大自然冷源利用、技术创新、以大换小、低碳发展等措施，持续优化数据中心能源使用效率。三是有利于扩大有效投资。数据中心产业链条长、投资规模大，带动效应强。通过算力枢纽和数据中心集群建设，将有力带动产业上下游投资。四是有利于推动区域协调发展。通过算力设施由东向西布局，将带动相关产业有效转移，促进东西部数据流通、价值传递，延展东部发展空间，推进西部大开发形成新格局。从更高的站位来说，“东数西算”还有四个有利于。一是有利于国家双碳目标达成，从数据中心自身减排和算力赋能传统产业降本提质增效两方面，整体上降低社会的总碳排放；二是有利于加快构建全国统一大市场，促进数据要素流通，从数字经济层面加快全国一盘棋的市场布局；三是有利于促进东西部共同富裕，通过东西部优势互补，充分挖掘西部在能源、土地、气候方面的优势，转化为市场效益；四是有利于国家安全，通过统筹数据中心布局和数据规范使用和流动、促进产业链自主可控、打造“数盾”安全体系，将提高数字新型的基础安全保障能力，进而提升国家整体安全防控能力。(三)“东数西算”的工程布局1.“东数西算”工程的总体布局2022年2月，随着国家发改委等四部门对8个国家算力枢纽节点和10个国家数据中心集群完成批复，“东数西算”工程正式全面启动。按照全国一体化大数据中心体系的布局，枢纽节点将作为我国算力网络的骨干连接点，发展数据中心集群，开展数据中心与网络、云计算、大数据之间的协同建设，并作为国家“东数西算”工程的战略支点，推动算力资源有序向西转移，促进解决东西部算力供需失衡问题。下一步，国家发改委将会同有关部门大力推进“东数西算”工程实施，一是推动各枢纽节点尽快建立健全工作协调推进机制，明确责任部门，细化时间表、路线图。二是强化数据中心绿色发展要求，在建设模式、技术、标准、可“东数西算”专题研究报告-8-再生能源利用等方面进一步挖掘节能潜力，推进“以大换小”，促进节能降碳，推动更多数据中心向可再生能源更富裕的西部转移。三是加强网络、电力、用能等方面的政策支持力度，围绕枢纽节点布局新型互联网交换中心、互联网骨干直连点等网络设施，视情协调安排能耗指标予以适当支持。四是推动各枢纽节点制定切实有效的政策措施和改革举措。1.1“东数西算”工程的总体思路推动全国数据中心适度集聚、集约发展。通过在全国布局8个算力枢纽，引导大型、超大型数据中心向枢纽内集聚，形成数据中心集群。发挥规模化、集约化效应，加大政策支持力度，提升整体算力规模和效率，带动数据中心相关上下游产业科技创新和发展。在算力枢纽之间，打通数据高速传输网络，强化云网融合、多云协同，促进东西部算力高效互补和协同联动，实现全国数据中心的合理布局、优化供需、绿色集约和互联互通。促进数据中心由东向西梯次布局、统筹发展。一方面，加快推动数据中心向西大规模布局，后台加工、离线分析、存储备份等对网络时延要求不高的业务，可率先向西转移，由西部数据中心承接。另一方面，受限于网络长距离传输造成的时延，以及相关配套设施等因素影响，对网络要求较高的业务，比如：工业互联网、金融证券、灾害预警、远程医疗、视频通话、人工智能推理等，可在京津冀、长三角、粤港澳大湾区等东部枢纽布局，枢纽内部要主要推动数据中心从一线城市向周边转移，确保算力部署与土地、用能、水、电等资源的协调可持续。实现“东数西算”循序渐进、快速迭代。在当前起步阶段，8个算力枢纽内规划设立了10个数据中心集群，划定了物理边界，并明确了绿色节能、上架率等发展目标。比如，集群内数据中心的平均上架率至少要达到65%以上，可再生能源使用率要有显著提升。通过多方指标约束，促进集群高标准、严要求，最小化起步。对集群发展情况将进行动态监测，科学评估集群算力的发展水平和饱和程度。结合发展情况，今后还将不断优化完善布局，适时扩大集群边界或增加集群，论证新设算力枢纽，实现算力统筹有序、健康发展。“东数西算”专题研究报告-9-1.2国家枢纽节点布局国家发改委等四部门在京津冀等8大枢纽节点启动建设的复函中要求，“东数西算”工程的10个国家数据中心集群起步区要实现数据中心平均上架率不低于65%，东部枢纽电能利用效率指标（PUE）控制在1.25以内、西部为1.2以内。目前，在没有经过第一批集群建设效益、经验评估之前，国家将不考虑第二批国家枢纽和集群的建设。表1八大枢纽节点集群起步区边界东西部枢纽节点集群起步区边界西部贵州枢纽贵安数据中心集群贵安新区贵安电子信息产业园内蒙古枢纽和林格尔数据中心集群和林格尔新区，集宁大数据产业园甘肃枢纽庆阳数据中心集群庆阳西峰数据信息产业聚集区宁夏枢纽中卫数据中心集群中卫工业园西部云基地东部京津冀枢纽张家口数据中心集群张家口怀来县、张北县、宣化区长三角枢纽长三角生态绿色一体化发展示范区数据中心集群上海市青浦区、江苏省苏州市吴江区、浙江省嘉兴市嘉善县芜湖数据中心集群芜湖市鸠江区、戈江区、无为市粤港澳大湾区枢纽韶关数据中心集群韶关高新区成渝枢纽天府数据中心集群成都市双流区、郫都区、简阳市重庆数据中心集群重庆市两江新区水土新城、西部（重庆）科学城璧山片区、重庆经济技术开发区“东数西算”专题研究报告-10-图3八大枢纽节点业务规划值得注意的是，《实施方案》要求数据中心集群端到端单向网络时延原则上在20毫秒范围内；城市内部数据中心，数据中心端到端单向网络时延原则上在10毫秒范围内。时延是涉及应用、算力、网络多个层面的参数，由于政策层面没有给出具体解释，市场各参与主体对其理解不一，目前看来，该参数的提出作用是促进降低端到端的时延，使得更多的业务能够西迁。2.“东数西算”工程的当前进展据国家发改委透露，今年以来，全国10个国家数据中心集群中，新开工项目25个，数据中心规模达54万标准机架，算力超过每秒1350亿亿次浮点运算，约为2700万台个人计算机的算力，带动各方面投资超过1900亿元[11]。其中，西部地区投资比去年同期增长6倍，投资总体呈现出由东向西转移的良好趋势。从2022年3月起，有关情况每季度末需向四部门汇报，动态监测建设情况，体现政策执行落地的决心。“东数西算”专题研究报告-11-2.1示范项目2022年1月5日，国家发改委下发《关于开展全国一体化大数据中心协同创新体系示范工程建设的通知》，开展“东数西算”示范项目申报。打造国家“东数西算”工程的有效落地示范标杆。重点支持3个方向，包括数据中心绿色节能、算力高效调度和算力安全可控，详情如下图所示。目前三类项目均已进入分批评审阶段，国家会给申请成功的牵头企业15%以内的补贴。下一步，各个枢纽节点可召集企业进行项目申报，申请成功后，国家会有单独的能耗指标给予补贴，补贴到东部节点中，不占用地方指标，有利于吸引企业西迁。目前企业申请方式未定，大概率由发改委面向社会发布。图4数据中心绿色节能示范项目图5算力高效调度示范项目“东数西算”专题研究报告-12-图6算力安全可控示范项目2.2考核方式国家明确对“东数西算”工程的实施效果进行年度考核和评价，确保三年建设期中，年年有进展，最终有成效，但目前考核体系仍在研究制定中，验收标准也暂未明确。3.地方落实“东数西算”工程的举措各地紧抓“东数西算”战略机遇，结合市场需求和自身区域特点，推行各类创新举措，助力数字经济高质量发展。东部地区，“北上广”以算力为着力点，强化统筹、智能调度和多样化供给，例如，北京市将加强算力算法平台等新型基础设施建设，打造高级别自动驾驶全场景运营等20个[12]重大应用场景，建成数字经济标杆城市；上海市以提供普惠算力资源、扶持国产算法框架、打造算法孵化平台、创新数据应用模式为目标，试点打造全国首个人工智能公共算力服务平台；广东省构建先进算力集群，统筹全省算力网络建设布局。成渝地区定位国家超算中心，以推进成渝（兴隆湖）综合性科学中心和西部（成都）科学城建设为举措，强化天府新区创新策源功能。西部地区积极承接东部算力需求，大力发展数字产业。例如，甘肃省充分发挥本地能源和算力资源优势，定向承接上海、深圳等地算力需求，打造西北人工智能数据中心集群和人工智能数据治理基地，构建算力精准对接机制和“东数西算”专题研究报告-13-算力资源共享通道。贵州省实施数字产业大突破行动，打造数据产业“五区”，包括承接“贵州-粤港澳”、“贵州-长三角”两线算力需求的“引领区”；推动数据资源汇聚、流通交易、打造数据供应链，培育超大规模数据要素市场的“先行区”；建成决策大脑、行业大脑、城市大脑的“示范区”；推动安全产品和机制防范，打造大数据中心集群多副本中心和战略安全基地的“后备区”；连接成渝及湾区，构建西部数据中心走廊，建成西部陆海大通道连接中心的“核心区”。宁夏中卫积极构建完整的“云生态”，着力打造以东数西移、东数西储、东数西算，信息技术应用创新开发和区域数字经济发展为主的西部云基地，积极承接东部算力服务，打造国家“东数西算”示范基地，加强与甘肃、内蒙古枢纽的密切协作，联手打造算力“金三角”。内蒙古呼和浩特培育以大数据、云计算为特色的电子信息技术产业集群，实施高性能计算机算力翻番计划，先后建成4家[13]超算应用平台，实现高性能运算总能力和规模位居全国前列，数据处理不断提级。二、市场篇(一)市场需求“东数西算”工程和“南水北调”“北煤南运”“西气东输”“西电东送”最大的不同点是，“南水北调”等工程有非常明确和强烈的市场需求驱动，但“东数西算”工程是由政策牵引，市场需求尚待挖掘。随着“东数西算”工程配套政策出台，在西部形成显著政策、成本优势，吸引企业将满足业务性能要求的一些算力能力迁移到西部。随着“东数西算”工程的深入推进，供需双方的业务形态、商业模式、客户类型都会发生较大的变化。从用户体验来看，时延是影响业务和应用的关键因素。根据时延需求可将业务分为低时延业务、中时延业务和高时延业务。低时延业务对时延要求在30ms以内，约占60-70%，如金融交易、部分工业互联网、车联网等应用；中时延业务对时延要求在30~100ms之间，约占20-30%，如视频转播、医疗影像等应用；高时延业务对时延要求在100ms以上，约占10%[14]，如网页浏览、AI训练等。从运算效率来看，算力类型与计算需求匹配是影响效力的关键因素。根据“东数西算”专题研究报告-14-算力的特点，可将算力分为基础算力、智能算力、超算算力、存储算力等。中国信息通信研究院2021年发布的《中国算力发展指数白皮书（2021）》，在算力结构上，基础算力依旧是主力，但其占比已经由2016年的95%下降至2020年的57%，智能算力增长迅速，占比已超过40%，智能算力当前已成为我国算力快速增长的主要驱动力，预计到2023年智能算力的占比将提升至70％。超算算力在整体算力中的占比较为稳定，约为2%[15]。图7算力安全可控示范项目[15]⚫基础算力应用场景极为广泛，几乎囊括了传统服务器提供的全部业务应用。包括网络游戏、网络购物、移动视频、移动支付等交互类业务；大数据挖掘、数字孪生仿真模拟、图像渲染、视频渲染等离线分析类业务。基础算力业务成熟度高，对时延要求不高的基础算力业务是“东数西算”起步阶段最主要的应用场景。⚫智能算力主要用于图像计算服务、数据推理、强化学习训练等场景。这些应用场景对实时性要求不高，但是算力强度需求大，可部署在西部地区。随着人工智能、大数据等技术向应用领域的推广，智能算力业务也将迎来爆发式发展，西部地区的智能算力应用前景广阔。⚫超算算力主要用于科研计算中的流体力学、物理化学、生物信息等科研领域，常见的超算应用场景领域包括气象分析预测、高海拔宇宙线观测、空气动力学、车辆碰撞测试仿真实验、药品实验数据分析等，处理的数据量非常庞大，很适合在西部地区部署。目前，我国有8大超算中心，均部署于中部或东部地区。随着国家对基础科研的投入力“东数西算”专题研究报告-15-度加大，超算算力的需求也在逐年增加。超算算力在整体算力中占比较小，但发展相对稳定，此类算力也非常适合“东数西算”。⚫存储算力用于数据存储，存储类业务是“东数西算”工程的主要业务类型，随着“东数西算”工程的进展，将迎来一个高速发展期。从运营服务来看，“东数西算”将大量的算力服务迁移到西部，需要西部有较高的支持这些设施高效、高可靠运营服务的能力。包括数据中心运营维护、云资源运营维护等，这需要西部数据中心集群加强服务能力和人才队伍建设。(二)业务和应用1.IDC业务IDC业务是“东数西算”的基础业务，也是电信运营商的传统业务。我国IDC业务主要聚集在京津冀、长三角和大湾区。虽然近年来在宁夏、青海、贵州、内蒙古、甘肃建设一些大型的数据中心，但是总体仍然呈现出东部发达、西部落后的特点。2021年3家电信运营商在京津冀、长三角和大湾区3个热点区域的IDC资源占比超过了1/3。2022年中国电信和中国移动在京津冀、长三角和大湾区新增IDC机柜占全国新增的90%，中国联通新增占比也高于2021年存量IDC机柜占比。据此推测，短期内京津冀、长三角和大湾区的IDC业务增速迅猛，且远高于全国平均水平。互联网公司、金融机构和各级政府是IDC业务的主要客户群体。以某运营商IDC机房为例，互联网公司、金融机构和政府3类客户收入占44.9%，其中互联网客户占38.9%，是IDC业务主要收入来源。金融机构为了满足高频交易需求，倾向于东部或本地部署资源。数字政府业务受限于属地化管理等政策性要求，短期不会跨省部署，国家级数字政府业务有可能率先参与“东数西算”工程。大量的互联网业务（如门户业务、浏览业务等）对时延的要求不高，是“东数西算”潜在的最主要客户群之一。阿里、腾讯、华为、百度等大型云服务商持续加在国际枢纽集群的大数据中心投资，将会对目前的IDC市场带来冲击，一方面IDC提供商的这些传统客户将逐步转为运营自有数据中心，另一方面，随着公有云服务市场的高速增长，大型云服务商将通过公有云服务抢占大量“东数西算”专题研究报告-16-IDC提供商的互联网客户。“东数西算”工程对在国家枢纽集群建设的数据中心要求很高，也对IDC服务模式产生一些影响，IDC业务将更多基于客户需求采用定制等长期合作方式，并以中等以上客户为主，以满足集群内数据中心高标准PUE指标的要求。2.云计算业务云计算业务是“东数西算”的主要算力业务，根据《2021年中国基础云服务行业数据报告》[16]，2021年，我国公有云市场规模为1235亿元，同比增速为48.8%，占整体云市场规模的76.2%，是当前云计算业务的主力。其中IaaS是主要业务形态。高速增长的云计算业务和“东数西算”政策对东部数据中心发展的限制，将推动西部数据中心业务快速发展。公有云市场的主要客户，集中在泛互联网行业，包括：电商、游戏、音视频、短视频、游戏等，占比接近50%。其次是金融、政府和教育类客户，占比约35%；非公有云市场以政府和金融企业为主，占比达到59.9%，其次是工业和医疗领域，占比达到26.4%，近几年私有云市场一直保持20%以上的增长率[16]。政府和金融行业的私有云应用增长得益于业务和政策的双轮驱动，中国私有云市场将迎来持续发展。公有云市场由以阿里和腾讯为代表的互联网公司、以华为为代表的IT设备厂商、以中国电信、中国移动和中国联通为代表的运营商、以及以AWS和微软为代表的外资公司组成。市场向头部企业集中的趋势明显。国内主要云供应商的资源部署与“东数西算”国家枢纽节点的契合度较高[16]。但整体呈现东强西弱的特点，投放在西部4个节点周围的云资源不足7%。“东数西算”工程实施后，西部数据中心巨大的成本优势势必吸引更多的企业将时延要求不高的业务迁移到西部。（云计算产业及市场发展情况详见下文“产业篇云计算产业分析”）3.行业智慧应用业务行业智慧应用是推动“东数西算”的抓手，受数字化基础设施、数据智能与行业结合度影响，行业智慧应用在不同行业的渗透率均不同。从行业应用场景来看，互联网、金融、政府与公共服务引领产业发展，属于数据智能应用的高渗透行业，金融已经能够实现基于数据的智能决策，并逐步向数据驱动阶段过渡，较为成熟的应用场景有智能营销、智能风控等；政府与公共服务领域的“东数西算”专题研究报告-17-数据智能场景主要有智慧政务、智慧安防等；工业与能源等传统制造领域数据来源与形式复杂，数字化程度较低，数据智能渗透率低，整体行业处于数据智能应用的起步阶段。部分原本数字化程度很低的领域出现了基于数据智能技术应用的新业态，例如自动驾驶、在线教育等。当前正是大数据、人工智能、VR、5G、区块链等新技术加速融合的时期，智慧应用将逐步深度融入各行业、各领域，促进产品的技术架构、形态和服务模式加快转变。无论是智慧应用渗透率较高的电信业、金融业、政府与公共服务，还是处于起步阶段的工业、农业、交通物流、能源等行业，都会逐步成为智慧应用激增的新机遇。智慧应用需要大量的智能算力进行模型训练，这种应用对时延要求不高，但对算力需求高，是典型的“东数西训”场景。以智慧医疗为例，智慧医疗涉及的应用很广，低时延应用有远程手术、远程超声，中时延应用有远程会诊、手术示教，高时延应用有远程护理、导诊机器人、医疗影像、医学研究。在算力需求方面，除基础算力外，对智能算力和超算算力也有较强的需求。未来智慧医疗系统可采用“两地多中心”架构，即在本地和西部建设多个数据中心。本地数据中心部署远程操控类、远程手术等低时延应用，西部数据中心部署药物系统、辅助诊疗类、电子病历、远程护理、智能医疗模型训练等高时延应用，本地和西部数据中心联合处理监测护理类、诊断指导类、远程会诊等中时延要求应用。此外，还可根据需求寻找智能算力中心和超算中心部署AI诊疗和医学研究系统。4.数据存储业务数据存储业务是“东数西算”的一项关键业务，存档数据、灾备数据和生产数据是常见的3类数据存储业务。目前多数灾备中心选址主要集中在交通便利、经济发达的地区，以京津冀、长三角、大湾区3个区域为典型代表。随着“东数西算”工程的实施，以及市场化“双碳”机制的牵引，预计未来会有更多的数据存储和灾备业务迁移到西部。我国各行业信息化水平参差不齐，数据存档、数据灾备建设与信息化水平大相径庭。金融行业信息化程度较高，数据灾备体系建设相对较为完善。据悉[17]，6大国有大型银行和12家股份制银行已完成两地三中心的在灾备建设，“东数西算”专题研究报告-18-正在向多活多中心的技术方向发展，金融行业数据备份建设比例已经达到约92%。制造业等领域，对数据灾备认识不足，预算投入低，没有提供足够资源及预算来保证灾备方案充分实施。我国仍有23%的大型企业，48%的中小型企业和27%的微型企业依靠磁带备份作为主要数据保护措施，严重缺乏独立备份系统，容灾建设严重不足。随着产业数字化的进一步发展，数据存储和灾备业务市场规模和潜力是非常巨大的。5.算网新型业务ITO服务（信息技术外包）：ITO服务不是新业务，但是在“东数西算”背景下会带来新的机会。预计，有两类ITO服务的需求较大，一类是数据迁移和系统迁移服务，“东数西算”初期会有大量的“东数西迁”工程，大量的数据和系统需要从现有数据中心迁移至西部数据中心；另一类是硬件设备和系统代维服务，大量的硬件设备和系统部署在西部数据中心，远离客户，需要大量的代维服务。数据要素服务：“东数西算”工程将推动数据进一步的集约化存储，在政策的指引下，势必促进数据治理、共享应用的发展。随着web3.0、NFT、区块链等技术的成熟，数据资产化、数据确权将得到技术保障，势必促进数据交易迅速发展，基于数据要素的价值服务将成为可能。算网协同服务：“东数西算”涉及算力和网络两类资源，算力资源由云服务商提供，网络资源由电信运营商提供，两种资源隶属两类运营商，在资源协同的组织上存在一定的不足。但运营商有着央企背景，具有丰富的网络资源，同时也在大力发展云服务，能够面向全网整合东、西部枢纽集群，以及城市边缘等数据中心的算力，可为客户提供灵活的资源选择和组合配置，实现算网资源统一编排，让算网协同服务成为可能。面向大规模跨域流动的数据安全服务：随着“东数西算”工程推进，用户会在全网配置资源，算数分离、网业分离可能成为常态，用户对数据安全的要求将提升到很高的等级。定制化数据加密、新形态传输加密等技术服务，可以保障东西数据动脉安全稳定，将成为新的安全服务业务。基于智能化管控的集成服务：“东数西算”工程会促进数据高效治理，算力随取随用，将为智慧化应用的发展创造良好的资源条件。当前基于IT基础“东数西算”专题研究报告-19-设施的传统集成服务会演进到基于智能化管控的集成服务，通过数据、算力、网络与业务感知的协同，智能化整合碎片资源，以一站式集成方式，实现全程无感式的业务服务。(三)商业模式“东数西算”工程将以市场主导和政府引导并重，政府主要是提供土地和能源政策支持，不直接参与建设和运营工作。因此，“东数西算”工程的商业模式将是在现有算网商业模式基础上的一种完善与发展。基于“东数西算”工程将出现两类商业模式，一类是基于服务，另一类是基于交易。1.基于服务的商业模式基于服务的商业模式是当前算网资源比较常见的商业模式，未来很长一段时间内也将是“东数西算”工程的主流商业模式。在基于服务的商业模式中，用户比较性能指标和服务体验，但对资源的所有者并不关心，即“不为所有，但为所用”。运营商的带宽租赁、云计算业务都是典型的基于服务的商业模式，已被人们接纳广泛接纳。“东数西算”产业链中，算力、存储、网络、数据、平台、软件、安全等资源均可作为服务内容，为用户提供服务。随着“东数西算”工程的推广，用户与资源分离将成为常态，势必为ITO服务创造较好的市场环境，预计ITO服务将在“东数西算”业务中占一定的比例。2.基于交易的商业模式随着技术的成熟，“东数西算”工程会孕育出一种全新的商业模式，即基于交易的商业模式。在基于服务的商业模式下，服务提供方比较单一，且相对比较固定。然而，在基于交易的商业模式下，服务提供方趋向多样化，变化也比较频繁，且贡献双方的角色可互换。在“东数西算”工程推动下，算力网络会加速发展，随着算力度量、算力标识、算力检测等技术的成熟，数据中心之间的算力调度将成为常态。不同数据中心的算力性能、成本也会有所不同。在充分的市场竞争中下，才会助推算力交易发展。同时，“东数西算”工程将促进数据中心互联、算力协调、和数据融通，这又会促进数据交易。因此可见，基于交易的商业模式是“东数西算”工程高度发展后可能出现的商业模式。未来，数据交易和算力交易将是两种主要的基于交易的商业模式，但是随着元宇“东数西算”专题研究报告-20-宙、WEB3.0、NFT、数字产品等新一代信息技术的普及，“东数西算”工程还会孕育出新的商业模式。无论那种商业模式，运营商都起到举足轻重的作用。当前基于服务的商业模式下，运营商可依托自身资源禀赋将网络、算力、存储、数据以及服务打包为产品对外提供服务。未来基于交易的商业模式下，运营商可以在算力交易、数据交易过程中，以第三方撮合者的身份，为交易双方提供公平公正的环境。三、技术篇(一)算力网络：计算和网络融合发展“东数西算”工程的推进，将提升我国数据跨区域算力调度能力，推动我国新型算力网络体系构建。2021年以来，国内信息通信行业掀起了算力网络研究的热潮。中国联通先后发布《中国联通算力网络架构与技术体系白皮书》、《中国联通云网融合向算网一体技术演进白皮书》、《中国联通异构算力统一标识与服务白皮书》、《算力网络可编程服务SIDasaService(SIDaaS)白皮书》，提出算力网络是在计算能力不断泛在化发展的基础上，通过网络手段将计算、存储等基础资源在云-边-端之间进行有效调配的方式，以此提升业务服务质量和用户的服务体验。中国联通提出的算力网络架构，如下图8所示，基于CUBE-NET3.0网络创新体系，包括服务层、调度层、能力层等功能模块。其中服务层主要实现面向用户的服务能力开放，为客户提供云网边一体化产品；调度层负责对算力服务资源和网络资源的纳管、能力封装和协同编排，实现云网边一体化的算力网络调度；能力层包括算力资源层和算力管理层，网络转发层和网络控制层。算力资源层包括云侧算力中心和边缘侧算力，算力管理层解决异构算力资源的建模、纳管与交易等问题；网络转发层是指在全光传送底座基础上的算力承载网，包括产业互联网（CUII）、169公众互联网、智能城域网、OTN政企精品网等，网络控制层实现对端到端的网络协同，包括云内/云外网络，算力网络就是结合网络中计算处理能力与网络转发能力的实际情况和应用效能，实现各类计算、存储资源的高质量传递和流动。从网络角度看，算力网络“东数西算”专题研究报告-21-是面向计算和智能服务的新型网络体系，“IPv6﹢”和全光底座是算力网络的技术基石，增强网络内生算力是算力网络演进的重要方向；从算力角度看，算力网络是网络化的算力基础设施，是依托网络构建的多样化算力资源调度和服务体系；从服务角度看，算力网络的目标是提供算网一体服务，是云网融合服务的新阶段，是数字基础设施服务的新形态；从技术角度看，算力网络包含了众多的具体技术方案，涉及IP承载、光传输、网络虚拟化、算力管理与交易、算网业务调度、算网业务编排等多个技术领域。图8中国联通算力网络架构[18]中国移动发布了《中国移动算力网络白皮书》[19]，提出将以算力为中心，网络为根基，打造网、云、数、智、安、边、端、链（ABCDNETS）等多要素融合的新型信息基础设施，推动算力成为与水电一样“一点接入、即取即用”的社会级服务。图9是中国移动提出的算力网络架构，主要包括算网底座的算网基础设施层、具备“算网大脑”的编排管理层、以及进行算网运营的运营服务层。中国移动计划把算力网络的建设发展分为泛在协同（起步阶段）、融合统一（发展阶段）、一体内生（跨越阶段）3个阶段。在起步阶段，核心理念是“协同”，将打造具有网随算动、协同编排、协同运营和一站服务等“协同”特征的网络，让算力更立体和泛在。在发展阶段，则将打造具有算网融合、智能编排、统一运营和融合服务等“融合”特征的网络，让网络连接云、边、端泛在的算力资源，满足各类新型业务需求。在跨越阶段，推动“以网强算”，用网络实“东数西算”专题研究报告-22-现聚集算力、发挥算力集群的优势；跨越阶段的核心就是“一体”，实现算网一体、算网共生、智慧内生、创新运营和一体服务，实现“网在算中，算在网中”的体系。图9中国移动算力网络架构[19]中国电信则是以“云网融合”作为算力网络发展的目标，强调以“网是基础、云为核心、网随云动、云网一体”为原则，实现网络、算力和存储三大资源的融合，让云和网发生化学反应，实现技术底座、运营管理和供给方式的三统一，形成真正的数字化平台，实现各种能力服务化。架构上包括云网基础资源、云网操作系统和数字化平台等三个层面，提供三个维度的一体化能力：一是一体化供给，对网络资源和云资源统一定义、封装和编排，形成统一、敏捷、弹性的资源供给体系；二是一体化运营，实现云网全域资源感知、一致质量保障、一体化规划和运维管理；三是一体化服务，云网业务可以统一受理、统一交付、统一呈现。“东数西算”专题研究报告-23-图10中国电信云网融合目标技术架构[20]2021年7月，国内通信企业联合在ITU-T发布了第一个算力网络技术的国际标准《算力网络框架与架构标准（Y.2501）》[21]，将算力网络体系分为4个层面，分别是算力网络资源层、算力网络控制层、算力网络服务层以及算力网络编排管理层，如图11所示，该架构反映了国内信息通信产业对算力网络的基本共识。2022年初，中国通信标准化协会正式成立“算网融合产业及标准推进委员会”（TC621）和“多样性算力产业及标准推进委员会(CCSATC622)”；中国通信学会2022年成立“中国通信学会算力网络专业委员会”，致力于算力网络技术的学术研究、算网融合产业技术创新，推动算力网络标准、规范制定与研发实践，推广算力网络技术、产业创新成果。“东数西算”专题研究报告-24-算力网络服务层交易、计费原子功能/服务n原子功能/服务1算力网络控制层资源信息收集资源分配网络连接调度算力网络资源层计算资源网络资源存储资源服务资源其他算力网络编排管理层算力网络编排算力网络安全算力建模算力OAM图11算力网络技术体系[21]从网络运营商的角度看，算力网络是面向计算和智能服务的新型网络体系，算力网络以算力为核心、以网络为平台，利用无处不在的网络连接将多级、多方的算力资源联接在一起，提供一体化服务和最优化资源供给。“IPv6+”和全光底座是算力网络的技术基石，增强网络内生算力是算力网络演进的重要方向，推动网络从纯粹的数据传输管道，逐步升级为承载更多价值可能性的数字经济中枢。在此方向下，实现对算力资源的标准化和智能调度是算力网络发展的关键点。从算力服务商（主要是云服务商）的角度看，更倾向于算力网络应是朝着分布式云方向发展，将不同地理位置的云计算节点统一到一个云管平台上，提供标准统一、高效便捷、安全可靠的云服务，通过分地区、分隔离域等方式提高业务的可靠性，例如大型公有云提供商主导云边缘模式。在此方向下，如何实现不同云服务商资源的统一纳管和调度，如何随需调用网络资源提供分布式云的协同服务是两大难点。上述两个观点略有差异，但共同点是考虑如何解决“东数西算”带来的算力集约化、算力阶梯式部署、业务分布式协同等新型架构下的一体化服务问题。主要包括算力设施与服务如何演进与发展、网络如何演进与发展、算网如何协同、如何保证业务的安全等方面。(二)“东数西算”对通信网络和算力服务的新需求随着“东数西算”工程的实施和应用的推进，用户对算力和网络的需求呈“东数西算”专题研究报告-25-现新特征。对算力的需求是在任何场景都能够获得及时、可靠、高性能的算力服务，但用户并不十分关注算力提供的地点、算力服务的底层技术，这恰恰是对算力服务提出的最高要求，在服务类型上包括算力容量、算力多样化、算力调度与分配、算力服务的安全可靠等方面；对通信服务的需求主要包括泛在联接需求和低成本、高可靠、高性能、低时延等性能方面需求。1.泛在的云接入与云互联对通信网络联接的需求主要来自两个方面，一方面是客户入云的需求，包括：终端客户访问云端资源、获取云端算力服务的需求，云租户接入云资源池，对云上应用和业务进行运营和维护的需求，算力设施服务商接入云资源池，对算力设施进行运营和维护的需求等；另一方面是数据中心间或云间互联的需求，其中云间互联需求包括公有云内部互通、混合云间互通、多公有云间互通、数据迁移与备份等。（1）公有云内部互通。公有云内租户之间数据交互，例如同一企业不同部门在某云商分别各建立相互独立的虚拟专有云，但两部门之间可跨账号互访。（2）混合云互通。部分企业采用混合云架构，通过私有云或者自建数据中心与公有云间分工协作实现企业层面的资源最优配置，例如银行、金融、保险等行业需符合监管合规要求，交易、流水等在自建合规机房完成，应用及前端则部署于公有云内。混合云互通需要配置高效互联通路，以实现公有云与私有云/数据中心的高效对接，近年来混合云互通已成为行业热点，部分场景下与SD-WAN融合发展。（3）公有云互通。考虑到云服务并非绝对安全可靠，同时为避免被单一云商锁定的风险，很多企业选择在多个公有云部署业务，存在多云间互通流量的需求。但是，公有云间不兼容、不互通，现行多云技术又相对复杂，管理、运维、升级难度大，因此公有云互通整体有待完善。（4）多云或分布式云协同服务带来的数据迁移，数据备份和存储等。云互联得到产业界广泛关注，目前主要以云商为主导、通过第三方集中交互的模式。国际上，主流云商发布专用云互联平台，推出合作伙伴计划，与网络运营商、交换中心广泛合作。云交换平台成为云互联重要枢纽，云商、企业“东数西算”专题研究报告-26-数据中心加速与云交换中心互联。在我国，随着国内企业上云步伐加快，云互联也受到多方关注，发展模式与国际类似，例如阿里发布高速通道，与国内诸多具有网络条件的企业建立合作关系。此外，传统交换中心、基础电信运营商、数据中心和云平台将云互联作为新业务增长点，纷纷发布云互通产品，涌现出一批云互联平台。2.多样化的算力资源开放数据中心委员会（ODCC）数据显示，截至目前，我国数据中心规模已达500万标准机架，算力达到130EFLOPS，预计全社会对算力需求每年仍将以20%以上的速度快速增长[22]。当前，我国数据中心在东西部的发展整体差异较大，呈现出东密西疏、东热西冷的特点。我国东部地区数据中心需求旺盛，机架数全国占比约为60%，且供不应求[23]，其中东部5省市（广东、浙江、江苏、上海和北京等）算力需求占到了全国的70%以上[24]。与此同时，西部地区数据中心市场需求不多，目前在用机架数在全国的占比不到20%，且存在供给过剩的情况[23]。“东数西算”规划主要是在数据中心布局层面进行完善，初步计划到2023年底，国家枢纽节点算力规模占比超过70%。“东数西算”工程规划中，东部节点定位于满足实时算力需求；西部节点定位于承接全国范围需后台加工、离线分析、存储备份、平台互联网等非实时或时延不敏感算力需求。大量高度实时性的业务则通过各区域或城市的数据中心、边缘计算模块承担。“东数西算”下，算力需求呈现泛在化和多样性趋势：（1）阶梯化、泛在化算力服务需求集约化云计算可以满足大量应用的对计算和网络的需求，是“东数西算”主要的算力供给方式。近年来我国互联网企业在公有云上的投入不断扩大，推动了超大规模数据中心的快速发展。根据国务院发展研究中心的白皮书，预计到2023年我国政府和大型企业上云率将超过60%[25]。从产品结构看，我国IaaS发展成熟，PaaS增长高速，SaaS潜力巨大，从一定程度上反映了算力使用情况和算力服务发展的方向。边缘计算是互联网应用创新和发展的必然需求。根据IDC的数据，估计到2025年大概75%的数据在边缘产生、在边缘处理[26]，多数数据不需要在云“东数西算”专题研究报告-27-端存储，如车联网、智能制造、VR/AR、移动医疗等应用，对边缘算力要求不断提升，需要通过区域或城市的数据中心、城市内的边缘计算模块承担。边缘计算将能够减少网络传输和多级转发带来的带宽与时延损耗。（2）算力多样性需求算力主要由服务器进行提供，核心是计算芯片技术，随着云计算和互联网应用的发展，算力技术朝通用算力和智能算力两个方向发展。通用算力主要指由CPU为代表的通用计算能力，主要用于基础通用计算。近几年我国通用算力规模快速增长，2021年发布的《中国算力发展指数白皮书》[27]从2015年的23EFLOPS增长到2020年的77EFLOPS。但随着应用需求的变化，我国算力结构不断演化，通用算力在总体算力中的比重不断降低，由2016年的95%下降至2020年的57%。通用算力基于CPU的计算处理能力，可以满足对时延要求不高的基础计算需求，其应用场景较为广泛，不仅包括网络购物、移动视频、移动支付等交互类业务，也包括大数据挖掘、图像渲染、视频渲染等离线分析类业务。智能算力主要指由GPU、FPGA、ASIC等AI芯片的加速计算平台提供的算力，利用CPU与加速芯片的异构组合可以满足高吞吐量互联的需求，主要用于人工智能的训练和推理计算等高性能计算，如自然语言处理、计算机视觉、语音交互、信号处理、大数据分析等。智能计算能力可分为云端智能计算能力、边缘智能计算能力。边缘智能计算用于车联网、无人驾驶、智能网联汽车等需要提供超低时延智能算力的业务，适用于就近计算。对实时性不强且计算量大的数据推理、强化学习训练等也可以放在西部数据中心进行计算。据信通院《中国算力发展指数白皮书》显示，智能算力占比在2016年至2020年持续增长，预计2023年智能算力需求占比达到70%，多种类型芯片构建异构算力架构是提高计算效率的重要方式。在“东数西算”场景下，需要加强异构算力布局，提高算效。而超算算力主要用于尖端科学领域的计算，虽然也采用CPU，但与云计算有明显的区别。在技术架构上，超算的核心计算能力由高性能CPU或协处理器提供，注重双精度通用计算能力，追求精确的数值计算。在应用方面，超算中心主要应用于重大工程或科学计算领域的通用和大规模科学计算，如新“东数西算”专题研究报告-28-材料、新能源、新药设计、高端装备制造、航空航天飞行器设计等领域的研究。超算算力在整体算力中的占比较为稳定，约为2%。[27]从行业需求角度看，互联网是最大的算力需求行业，占整体算力近50%的份额。政府、服务、电信、金融、教育、制造等行业分列二到七位，其中，电信、金融行业数字化程度较高，对算力的需求处于领先水平；制造业处于数字化转型的初期，需要更多规模化、普惠型的算力基础设施。图12各行业算力需求占比[27]从产业链安全方面考虑，“东数西算”将推动算力资源更加集约化，进口芯片的安全风险影响会更大。国家政策层面在积极推动加大使用国产算力芯片，但国产算力芯片种类多，算力服务需要兼容多种技术的算力芯片，并通过云技术屏蔽算力芯片的差异，满足各种业务部署的需求。3.高品质的通信网络“东数西算”工程对通信网络的需求主要体现在超大带宽、低时延、高可靠、安全性、灵活性等方面。3.1大带宽中国联通《算力时代的全光底座白皮书》[28]指出，“东数西算”工程的10大集群节点总计规划600多万机架（标准机架），西部集群规划机架数达到200万架以上，东部集群规划机架数达400万架以上；东部DC以服务本区域算力需求为主，西部DC以服务全国算力需求为主，西部DC预计出省带宽在“东数西算”专题研究报告-29-70%以上。当完成“东数西算”规划的机架数时，预计骨干网的传输带宽将达到现有运营商骨干带宽的3倍左右，东西部的骨干网带宽将达到2000T以上。随着西部承接算力比重逐步增加，东西向骨干网带宽将以远高于骨干网平均增幅的速度增长。3.2低时延时延是影响用户对算力服务体验的关键参数之一，不同类型的算力服务对时延的要求差异较大。如下表所示，不同类型业务对时延有不同要求，其中对时延要求超过30ms的温冷业务占比在30%以上。根据时延需求可将业务分为热业务（低时延业务）、温业务（时延相对敏感业务）、温冷业务（时延不敏感业务）、冷业务（时延不敏感、数据读写频度极低）四个层级。热业务对时延要求在10ms以内，占比5%-10%，这类业务一般部署在边缘算力设施；温业务对时延要求在30ms以内，占比55%-60%，这类业务可部署在边缘算力设施或区域数据中心集群内；温冷业务对时延要求在100ms以内，占比20%-30%，冷业务对时延要求在100ms以上，占比10%，这两类业务均可部署在西部数据中心。随着东西部间网络优化，网络传输时延可进一步缩短，这样将会有更多业务可采用“东数西算”，从而催生更多的创新服务模式，如多云协同、存算分离、云边协同等。表2不同类型业务对时延的要求业务分类时延业务部署建议典型应用/服务及算力需求占比热业务<10ms城域部署5%-10%金融交易、AI推理、直播、游戏、工业控制、低时延物联网、车联网等；温业务<30ms区域部署55%-60%政务网站、智慧城市、协同办公、部分工业互联网等；温冷业务＜100ms东数西算20%-30%异地容灾、视频转播、医疗影像、基因测序、大数据、云会议等；冷业务>100ms东数西算10%数据备份、归档、门户浏览、社交、邮件、电商、AI训练等中国运营商骨干网的核心节点和骨干节点主要是在省会城市及部分重点“东数西算”专题研究报告-30-城市（深圳、大连、厦门等），但“东数西算”工程10大数据中心集群中，韶关、中卫、庆阳、张家口、芜湖等节点为地市级城市，业务到这些节点需要经省会等骨干节点转接，造成传输时延增加。因此需要骨干网络通过结构调整和优化，将国家数据中心枢纽提升为骨干节点，降低业务数据经省会城市绕转的传输时延。并对光缆网络的路由和传输承载网络的组网结构进行优化，减少数据在网络上的绕转和转发时延。3.3高可靠“东数西算”工程推动数据中心的集约化发展、多云或云边算力协同等新型算力服务的部署，网络或算力服务的故障对数字经济日常运营的影响或危害越来越大、越来越显性。对网络可靠性的要求主要包括网络无故障、网络无丢包、网络无突发拥塞、故障快速自愈、网络性能确定（路由、时延、带宽等）等方面。“东数西算”的一些业务场景，如多云协同、存算分离、业务远程集约化部署等，将本属于数据中心内部的网络连接，或者城域、区域内的连接，扩展为长途传输连接。通常数据中心内部网络的可靠性远高于长途网络的可靠性，因此“东数西算”应用场景将对长途网络可靠性提出更为严苛的要求。3.4低成本“东数西算”工程将推动东西向长途传输需求高速增长，但长途传输费用是IDC产业和互联网、云服务产业中的主要成本之一，客户采用“东数西算”模式部署业务，势必带来长途传输需求大量增加，企业运营成本也因此提高。为推动“东数西算”工程实施，《全国一体化大数据中心协同创新算力枢纽实施方案》中专门提出要“降低长途传输费用”，提出要建立新型的互联网交换中心降低互联的费用。为此，运营商一方面需要采取措施多方面降低网络建设和运营成本，从而降低网络带宽租用成本；另一方面需要通过智能管控系统提供按需开通、按需动态调整带宽等灵活、实时、以小时或天为单位的短租网络连接服务，扩大市场空间、提高网络利用效率，降低长途传输费用。“东数西算”专题研究报告-31-3.5智能管控与编排“东数西算”工程，将推动打造一批算力高质量供给、数据高效率流通的大数据发展高地。跨网、跨地区、跨企业的算力高效调度，需要智能、感知、灵活、确定的高速网络支撑，网络需要基于算力和网络的全局资源视图，根据网络部署状况进行全局的编排调度。运营商及大型云服务商和互联网公司一直在研究和推动网络智能管控与调度技术，“东数西算”工程的实施对网络的智能管控和统一协同调度服务能力提出了更高要求。（1）智能高效提供差异化路由。“东数西算”工程实施，将带动大量的东西向专线业务需求，包括长途入云业务、云间协同和数据传输业务等，对现有以东部地区为主、以三大区域经济圈为主的网络业务分布模型带来较大冲击；各种应用对时延、带宽等主要网络参数的要求不同，需要长途网络支持基于应用需求的跨域跨网络可编程能力，网络管控系统能够基于多种网络参数，选择和提供面向需求的差异化路径和服务。例如，随着行业信息化和数字化转型的深入发展，各行业用户在带宽随需调整、业务智能发放、用户自助服务等场景需求上，对于运营商的网络能力提出了更高的要求，因此需要解决跨域专线业务开通周期长、配置复杂度高的问题，实现跨域政企专线一键式开通、带宽一键式调整的能力，满足行业客户的多样化需求。（2）提升网络智能化运营服务能力。随着“东数西算”工程的发展，将逐步出现多云协同、云边协同、存算分离、分布式云计算等复杂业务场景，这些云间协同服务要求网络能够智能、自动、实时感知应用，并基于需求提供灵活、实时、可靠的全局可编程的调度和协同服务。例如随着网络和业务的发展，越来越多的增值业务需要按需部署和动态调整，典型的如网络安全服务，包括FW、WAF、DPI等，服务最初都部署于中心云资源池或用户网络，但随着用户对网络质量、请求时延等网络性能要求不断提升，对业务功能灵活增减的需求日益增加，以及随着边缘计算技术的发展，运营商已经逐步在边缘节点按需部署安全服务功能，而边缘节点需要通过网络实现协作，将业务功能串联起来，满足用户对业务功能灵活调度的需求，以进一步缩短响应时间、优化资源布局、提升网络效率。“东数西算”专题研究报告-32-4.算网协同调度“东数西算”工程推动算力和网络服务更加紧密协同，向一体化算力网络方向发展，为客户提供算网一体的服务，这要求在算力和网络资源间能够实现一体化的协同调度，包括：⚫实现算力资源和网络资源拉通，满足云间实时协同计算的需求、客户入网接云的需求。⚫实现对全局算力资源的自动感知，按需自动创建面向应用的全局多级算力资源自动分配调度、算网一体化服务编排、动态弹性算力和网络资源的协同调整。面向“东数西算”各种场景的多级算力间一体化调度场景更为复杂：（1）从协同的类型上看，包括多云之间、云和数据中心之间资源调度，跨行业、跨地区、跨层级的算力资源调度。（2）从用户的需求看，算力资源向泛在化和多样性等方向发展，不同业务场景，需要不同的算力匹配，同一个客户可能需要多种类型的算力。需要整合不同类型的算力资源，根据业务场景的特点，通过调度平台按需统一调度，满足业务对多种算力协同、多云协同的应用需求。上述复杂的应用场景对算力调度的要求更高，涉及全局资源感知、资源采集、统一管控、统一注册/建模/度量、最优化灵活调度、计费与结算、生命周期管理等多方面，不但有技术方面的因素，也有市场多主体间协同的因素。(三)算力网络发展思路根据以上“东数西算”工程对通信网络和算力服务的需求分析，算力网络应从算网资源、算网管控与编排、算网安全和算网服务几个方面，推动“东数西算”工程的实施，促进数字经济的繁荣发展。1.算网资源层——通信网络算网资源层属于《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》的“五数”建构的“数网”层。包括网络资源，主要是光缆网、传输网和IP承载网；算力资源包括通用算力、高性能算力、存储等。“东数西算”专题研究报告-33-1.1优化网络架构国内通信网络长期以来形成三层骨干网架构：（1）以几个大区（北京、上海、广州、武汉、成都、西安、沈阳、南京等）为中心组成核心层，核心层采用全网状互联方式，实现核心层节点间直连。（2）骨干层以省会城市及部分重点城市为主，分大区连接核心节点。跨省的业务通过核心节点转接。（3）各个地市的业务先上联省内骨干节点，再通过骨干层和核心层进行业务的转发。这种架构可提高网络资源的效率，在成本、资源利用效率与业务性能优化（时延、带宽等）间实现平衡。随着互联网业务的高速增长，以及业务对时延要求越来越高，目前国内运营商普遍以骨干层节点间直连的方式，推动网络扁平化，缩短业务转接的跳数和路由长度。但“东数西算”工程的多个集群都不是骨干节点，上述架构下，业务访问这些枢纽节点必须要饶转到省会经骨干节点转接，业务传输的路径大大增加，时延也增加。通信网络应将国家枢纽节点作为网络的核心节点进行网络架构的调整，以优化业务访问国家枢纽节点的路径和时延。包括：（1）骨干层网络围绕国家枢纽节点组网，增加国家枢纽节点间的直连通道。（2）打破按省组网的传统，东部四大区域围绕区域内的国家枢纽节点优化地市级城市访问枢纽节点的网络结构，如京津冀区域内的城市应围绕张家口和呼和浩特两个国家枢纽节点优化区域内网络；长三角地区应围绕芜湖、苏州、嘉兴、青浦优化区域内网络；大湾区围绕韶关优化区域内网络。1.2优化光缆路由，缩短业务时延长期以来西部地区的业务量较小、距离东部城市远，导致西部的光缆路由少，尤其是几个西部地区的国家枢纽均在地市级城市，骨干光缆网络围绕大区中心、省会城市组网，难以保证西部国家枢纽到东部地区的路由最优、时延最“东数西算”专题研究报告-34-短。因此应结合网络架构调整，围绕国家枢纽节点，以提高网络可靠性、降低业务访问时延为目标：（1）将国家枢纽节点作为骨干光缆网的核心节点，丰富和优化国家枢纽节点的光缆路由，实现国家枢纽节点间直联路由最短，每个国家枢纽至少有3个完全分离的光缆路由以保证网络可靠性。（2）聚焦京津冀、长三角、粤港澳、成渝等算力核心区域，实现区域内城市到国家枢纽或集群的最优接入；打造区域内、重点城市间低时延圈，实现京津冀区域内8ms、京津冀核心2ms；长三角区域内8ms、环沪3ms；大湾区区域内4ms、主要城市间2ms；成渝区域内4ms，主要城市间3ms的时延目标。光缆长度是造成传输时延的主要因素之一，每1000公里长度的光纤的传输时延约5ms。下表给出了典型方向的公路距离和传输时延（按照光缆路由略有饶转，含传输设备的时延等，时延按照高速公路距离的1.5倍计算）。通过优化光缆路由，可进一步缩短业务时延。中国信息通信研究院联合上海有孚网络股份有限公司编制并发布了《我国典型地区数据中心网络性能分析报告》[29]，对同一运营商不同城市节点的数据中心网络情况和不同运营商的数据中心网络情况分别进行测试。实测证明，一线城市周边网络质量明显较好，数据中心的网络时延及质量受区域及距离影响较大。如呼和浩特到北京的单向时延在7ms以内（表中传输时延为3.7ms）；成都到深圳、广州的时延17ms左右（表中传输时延为12ms）；成都到北京的单向时延33ms以上（表中传输时延为13.7ms）。从这个数据看，通信网络转发造成的业务时延高于物理层理论传输时延，运营商可对网络进行优化，进一步降低网络转发时延。表3国家枢纽节点几个主要局向的物理层时延北京天津上海广州高速公路距离km理论传输时延ms网络传输时延ms（按照理论时延高速公路距离km理论传输时延ms网络传输时延ms（按照理论时延高速公路距离km理论传输时延ms网络传输时延ms（按照理论高速公路距离km理论传输时延ms网络传输时延ms（按照理论时延“东数西算”专题研究报告-35-1.5倍计算）1.5倍计算）时延1.5倍计算）1.5倍计算）怀来1200.60.92551.31.913006.59.8223011.216.7呼和浩特4902.453.76103.14.617008.512.820001015.0芜湖3501.752.6韶关3501.752.6贵阳210010.515.819009.514.311005.58.3庆阳11705.858.812006.09.01600812.019009.514.3中卫12606.39.513006.59.820001015.0230011.517.3成都18209.113.718309.1513.719509.7514.61600812.0在TCP/IP网络五层模型中，每一层都对应有不同的协议，除了网络转发造成的时延，算力设备对数据处理的时延也是业务体验时延的主要因素。通信网络主要是处理物理层、链路层和网络层的协议。在传输层和应用层的协议都是由算力设备处理。这些协议的处理也都增加了业务的体验时延。优化或制定更低时延的业务协议及数据处理机制也是缩短业务体验时延的主要技术方向，如：TCP/IP网络协议层的数据传输层时延：传输层协议包括TCP和UDP两种协议，为了降低传输层的协议造成的时延，谷歌公司在2013年提出了基于UDP协议的传输协议QUIC，其主要目标就是在保证可靠性的前提下，缩短传输时延，目前基于QUIC的标准已经被IETF批准发布。数据的编解码、压缩/解压缩、应用层的协议等处理时延：云内对业务数据的计算等处理都会增加业务的体验时延，优化这些数据处理的算法和应用层协议机制，可以缩短业务体验时延。1.3提高网络可靠性和差异化保障能力可靠性是“东数西算”对网络提出的核心要求之一。通信网络应从以下几个方面提高网络的可靠性：（1）减少网络故障，以及出现故障时网络能够快速自愈⚫在“东数西算”场景下，数据传输的距离更长，理论上发生故障的概“东数西算”专题研究报告-36-率更高，因此降低故障发生的概率，提高故障时的恢复效率、故障修复效率是提高网络可靠性的关键。采用大数据和人工智能技术是实现网络故障隐患预警、故障快速定位和修复的主要技术方向，需要运营商深度将大数据和人工智能技术与网络技术结合，提性能分析、故障预警、故障定位的效率和实时性，实现网络实时自愈、故障高效处置，这也是近年来运营商的网络运营智能化的主要攻关方向。⚫部署多层次的网络快速自愈机制是降低网络故障影响，提高网络服务可靠性的主要方案。OMSP是光网络分段物理层保护机制，能够无条件实现光层线路分段对所有业务的快速保护（业务恢复时间在50ms以内），但该机制要求每个线路局向都有2个物理隔离的光缆路由，成本较高。基于协议在业务层的恢复机制在故障情况下需要进行协议的会话和恢复路径的计算，恢复时间达到200ms以上（比如光网络的ASON、WSON恢复机制，IP网络的FRR机制等），远不能满足“东数西算”业务对网络自愈性能的要求。SR技术推动IP网络高可靠恢复技术的发展，比如SRTI-LFA能够预先计算各种故障场景下的业务备份路径，当出现故障时，业务可在50ms内完成恢复，不需要额外的协议。但该机制还是在业务层进行保护，当业务较多时，难免出现多条业务竞争网络资源，影响业务性能。多层次的网络自愈机制存在故障发生时，多种机制同时启动，造成业务的多次切换，反而降低了业务的可靠性，因此多重保护恢复机制的协同是需要研究的重要课题。（2）加强业务规划和差异化保障能力正常情况下，网络物理层传输的误码率设计指标为1e-12，几乎不会因为网络传输造成丢包。但在IP网络中，网络突发信令风暴等事件、流量的突发，会造成网络突发拥塞，导致网络丢弃一些报文或者转发时延增长。在网络故障情况下，业务自动恢复机制启动，也会造成局部路由上网络拥塞，引起网络丢弃一些报文或者转发时延增长。为此，需要创新网络业务规划和流量调度机制，SDN管控技术与人工智能技术深度结合，可以保障高等级业务在网络拥塞和故障情况下的优先转发、高性能转发。比如：“东数西算”专题研究报告-37-⚫IP网络和光业务网协同业务规划，提供差异化的业务保障，对高品质业务，可采用光传输网络直接提供，为客户提供专享通道。⚫IP网络部署切片技术，不同等级的业务在不同切片中承载，避免业务相互干扰。⚫部署QoS差异化业务保障机制，在特定场景下保证高等级业务的优先转发。2.算网资源层——算力资源2.1东西部算力协同服务随着“东数西算”工程的进展，东西部算力枢纽承载的主要业务类型存在较大差异性和互补性，一方面东数要西送，另一方面西算结果要支持东部业务的发展。算和存、算和训以及东西多个数据中心间的多云协同和分布式云计算都需要东西部算力间高度协同。需要基于用户的需求，实现多个枢纽间、多个云之间、多种类型算力资源间、算力枢纽与边缘算力的多级算力间的协同调度和编排，为客户提供一体化的服务[30]。（1）算力资源协同从全局的角度，算力资源协同应提供全局视角的算力资源调度和全域的网络动态加速能力，使得东西部算力资源能够高效率的使用，西部与东部、边缘与边缘、边缘与中心的互通能够更实时。算力资源协同包含如下几个方面的工作：⚫算力资源抽象。算力资源的计算/网络/存储资源和容量，在东数西算场景下往往会深度按业务场景进行定制，硬件的计算架构也呈现出多样化的趋势。同时，当前产品生命周期长，多厂商和多代技术并存。因此在东数西算中需要考虑如何能够更好的对异构和多样化的算力进行抽象、管理和运用。算力资源抽象即对东西部算力资源的计算、存储、网络等资源进行模型抽象，使得不同厂家、架构的算力资源可以对产品提供插件化的定义和描述，向应用开发者和使用者提供了一个统一的资源能力描述、部署、调度、运维管理方式。“东数西算”专题研究报告-38-⚫算力全局调度。对于东数西算实现广域化、多节点部署的业务，实现基于策略的全局资源调度，使得应用可以灵活的按照自定义的策略实现应用实例的多节点部署和动态切换。⚫全域加速。实现东西部、中心到边缘、边缘到边缘之间的互联互通、高效的消息路由，进一步还可以构建全局的Overlay网络实现各节点的优化寻址和动态加速，为基于服务质量和确定性时延的策略调度打下坚实基础。（2）算力服务协同在东数西算场景下，算力服务协同面临着如下挑战:⚫数据存储困难，性能、可靠性无法保证。随着越来越多的业务在东西部同时上线，产生的数据量和时序数据越来越多，造成算力资源紧张，对数据存储的成本、响应的性能和可靠性产生挑战。⚫数据量大，实时性无法得到保证。东数西算场景下，大量设备需要接入边缘云，上报数据量大，采样类型种类多，导致数据存在大量冗余情况。⚫应用接入不规范，难以统一管控。东数西算的算力服务涉及多种类型服务接入，其中数据服务、智能服务、应用服务等开发框架、语言以及使用方式都不一样，导致服务协同部署运维难度增大，跨云场景也可能因为接入方式不一致而导致无法统一管理。⚫边边、边云的微服务交互中可能出现边云应用访问困难、缺少服务发现和流量治理机制等问题。算力服务协同主要包括两个方面：⚫来源于东西部中心云的云服务和云生态伙伴所提供的服务能力，包括智能类、数据类能力。智能类服务可通过传输通道，联动边缘和云端数据，实时获取数据，通过推理进行瑕疵检测，根据结果调整生产设备参数，并将数据和结果周期上传回云端，用于持续模型训练和生产分析。数据类服务可引入边缘数据库，使得数据可以进行边缘自治，并使用边缘时序数据库等保证数据的时序，实时处理后根据数据的具体类型和场景，协同上报至云端数据库中进行进一步处理，或者在本“东数西算”专题研究报告-39-地存储待后续使用。⚫通过云原生架构，提供一套标准的服务接入框架，为东西部云服务的接入、发现、使用、运维提供一套完整流程。通过提供标准的接入规范和开发框架，可以帮助云服务快速集成开发，并且能够方便地部署到东西部的云计算环境中。同时这种统一的开发框架，可以方便应用服务的改造，帮助不同形态服务的迁移，满足快速上云、迁移的诉求。（3）算力应用协同算力应用协同是指“东数西算”用户通过云计算平台在云上的管理面将应用通过网络远程部署到用户希望的节点上运行，为终端设备提供服务，并且可以在云上进行应用的生命周期管理。应用协同还包括云计算平台向应用开发者和管理者开放的应用管理北向接口。应用协同涉及云、边、管、端各个方面。相比集中在数据中心的传统云计算模式，“东数西算”场景下，业务可能部署在不同的节点，算力应用协同能力可以让用户很方便地从云上对分布式部署的应用进行灵活部署，大大提高应用的部署效率，降低运维管理成本，实现数字化、智能化管理。2.2推动异构算力发展，提高算效芯片的制程工艺技术和功耗等限制了单核芯片的算力水平，增加芯片核数的同构计算方式无法满足多样化应用的计算需求，目前认为异构算力是提升算力水平、提高计算效率、满足多场景应用的有效方式。异构算力是指使用不同体系结构的处理器联合提供的算力，通过分布式并行计算来提升整体算力。比如苹果的M1芯片就是典型的异构计算芯片，苹果M1集成了8个CPU内核、8个GPU核心和16个神经网络加速引擎。异构算力架构是在数据和计算需求高速增长情况下，实现高效算力服务的主要方向之一。但当前阶段在算力规划建设过程中缺少对异构算力需求的精细化评估，大部分数据中心的算力供给依然以通用型的X86CPU芯片为主，智能计算算力供给不足。在“东数西算”战略下，应加强对异构算力资源布局的规划，加强智能算“东数西算”专题研究报告-40-力建设和供应能力；需要突破异构算力适配、异构算力调度等关键技术，通过算力标识技术建立异构算力的统一标识和网络标识，形成映射关系，实现对异构算力资源的统筹调度，对异构算力、定制化算力资源的能力协同与算效提升。随着“东数西算”工程的推进，不仅将有效推动东西部算力资源的调度，也将对东西部各类算力资源的配比带来优化，实现异构算力、定制化算力资源的高效供给。3.算网管控层3.1算网管控与编排算网管控与编排是“五数”体系中“数纽”层着力要解决的问题，也是实现“东数西算”工程总体目标的重要基础能力。运营商、大型云服务商和互联网公司一直在研究和推动网络智能管控与调度技术，“东数西算”业务场景驱动下，云边算力趋向泛在化，网络更加扁平化、灵活化、服务化，需要进一步加强面向算网一体的算力网络编排调度体系的研发，通过对业务、算力资源和网络资源的协同感知，将业务按需调度到合适的节点，为算网资源综合最优、高效调度打基础，实现“算网联动，网随算调”的目标。（1）实现算力资源和网络资源的统一管控与编排，面向用户需求在资源、数据、服务、应用、安全、运维等方面提出合理、高效、高性价比的多云、多域、多类型的一站式算网资源协同服务方案，提供算网一体化协同部署、业务开通、全生命周期运营等服务。（2）提高算网融合智能性，满足多云协同、云边协同、存算分离、分布式云计算等复杂业务场景下的云网边各种差异化业务的协同编排需求；实现算力和网络设施故障、性能、安全智能分析和决策，做到智能预判、在线检测、快速定位、实时恢复，满足算力网络高可靠性的需求。（3）提高多云、混合云的场景下用云、管云效能。2021年国际知名软件资产管理商Flexera的云状态报告显示，目前实际企业云支出的浪费率平均为35%甚至更高。需要发展高效的多云跨云的数据中心统一管控技术，提高云资源利用效率。“东数西算”专题研究报告-41-3.2算力调度和交易算力调度和交易技术主要包括三个层面的协同技术，最底层的算力网络调度与协同技术，主要实现算力感知、算力和存储资源的发现和调度；中间层算力资源调度与协同技术，主要实现IaaS层和PaaS层资源的协同并实现统一管理；最上层的算力服务调度与交易（算力交易）技术，主要实现SaaS层服务的撮合与交易。算力网络中这三个层面的调度与协调相互协作，以提升算力资源和算力服务的跨域跨主体高效可靠协同。算力调度与交易需要研究和解决以下几方面的问题：（1）面向算力和网络资源统一协同能力不足。缺乏全局感知算力和网络资源的能力，难以实现统一的调度和交易。（2）算力资源开放是算力交易的一个主要障碍。算力资源归属于单独的机构或个人，特别是一些大的公司，拥有强大的算力资源，同时也有明确的算力用户，这样的公司内部能够实现算力交易的撮合，不愿意开放自己的算力资源进行外部交易。封闭的算力资源体系，难以实现算力资源的高效利用。（3）算力调度和交易基础技术空白较多，包括：统一注册/建模/度量、计费与结算、高效生命周期管理、跨域多云协同与管理、分布式计算和存储、异构算力适配与协同、安全可信算力交易和数据共享等多方面。针对以上问题，面向东数西算的算力调度和交易技术应分阶段发展：第一阶段，建立面向“东数西算”场景的智能算网资源统一编排系统，实现算力与网络资源的协同服务，为客户提供一站式入云、入算服务。第二阶段，支持政府部门和各市场主体开放算力资源，打通跨行业、跨地区、跨层级的算力资源，构建算力服务资源池。第三阶段，算力交易相关标准体系已经建立，算力资源开放、协同和交易的安全性有保障，客户需求可以通过统一的调度平台，从多个资源方获取或组合来满足，实现算网一体化服务。(四)“东数西算”工程的安全需求及发展思路“东数西算”专题研究报告-42-1.“东数西算”工程面临的安全需求和风险1.1总体安全需求“东数西算”工程建设庞大的数据集群，对安全提出了更高的要求，带来了全新的安全风险和挑战。《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》中提出了“安全可靠”原则，并强调“加强对基础网络、数据中心、云平台、数据和应用的一体化安全保障，提高大数据安全可靠水平。加强对个人隐私等敏感信息的保护，确保基础设施和数据的安全”。近年来我国密集发布的《中华人民共和国网络安全法》、《中华人民共和国数据安全法》、《中华人民共和国个人信息保护法》、《关键信息基础设施安全保护条例》、《中华人民共和国密码法》等网络安全法律法规，为“东数西算”场景下的安全保护提供了指导意见和法制基础，也在国家层面提出了相应的安全要求。在“东数西算”工程中构建完善的安全体系，如下图所示，包括算力安全、网络安全、数据安全、供应链安全等，是当前“东数西算”工程的迫切需求。“东数西算”专题研究报告-43-图13“东数西算”总体安全框架1.2算力安全“东数西算”打通了数据“动脉”，织就全国算力一张网，将推动算力资源、数据资源更加开放和共享，实现数据分布式存储、应用多云协同、存算分离等新的算力服务架构及应用发展。与此同时，跨区域长途数据调度和传输增加，数据信息开放暴露面扩大，传统安全的“边界”进一步模糊，使“东数西算”工程面临严峻的信息安全问题，数据如何实现安全高效的跨域传输，是目前“东数西算”工程中亟待解决的问题；“东数西算”工程中算力、网络、数据等多要素协同发挥作用，算力资源从申请到使用再到结算清退，过程中至少跨越使用方和供给方的边界，一旦有风险，不仅导致算力使用方出现漏洞，也会引发算力供给方的隐患，从而给整个算网资源体系带来风险，如今，算力资源的多方开放共享仍处在探索阶段，如何在多方算力协同的工程中保障多方参与的积极性，实现端到端的安全，需要技术突破和政策制定等多方面努力。“东数西算”工程中，云计算安全同样面临着巨大挑战：云计算的服务计算模式、动态虚拟化管理方式以及多层服务模式面临着新的信息安全问题；云服务级别协议所具有的动态性及多方参与的特点，对责任认定及现有的信息安全体系带来了新的冲击；云计算的强大计算与存储能力被非法利用时，将对现有的安全管理体系产生巨大影响。为保证“东数西算”工程的“安全可靠”，也需要云计算安全管理和技术能力协同，为“东数西算”工程中的算力安全保驾护航。1.3网络安全随着“东数西算”工程的推进，西部庞大的算力网络体系需要坚强的网络安全基础支撑。海量数据在跨域流通时，还将面临更严峻的网络安全风险，因此，筑牢网络安全基础刻不容缓。（1）网络规划风险：“东数西算”工程的规模巨大，网络拓扑错综复杂，业务平台多种多样，安全技术手段各自为政甚至互相干扰，极大影响着IP承载网安全规划的整体布局。（2）网络攻击风险：“东数西算”工程中部署的大量网元、服务器等设备，“东数西算”专题研究报告-44-其协议、操作系统、网元等运行的软件可能存在大量缺陷或可被利用的后门，一方面导致蠕虫、病毒、木马进入网络并不断复制传播，造成资源侵占、内存损坏及信息泄露等安全事件；另一方面被黑客用来发起内外部恶意网络攻击，导致DDoS、域名劫持、网络监听、恶意注入非法路由等网络攻击事件。1.4数据安全“东数西算”对数据的传输要求极高，也意味着对数据安全的需求更高。面临着数据安全难以监管，不同类别、级别的数据难以进行统一保护，海量数据难以进行安全流通和安全溯源，数据全生命周期各环节均隐藏诸多风险等多方面的挑战。（1）数据安全难以监管。“东数西算”工程推动建设的算力网络体系资产庞大、结构复杂，存在大量应用场景多变和多市场主体的数据，面临越来越多终端设备与互联网、大数据平台的连接，存在数据泄露、违规传输、流量异常等安全风险，给数据全生命周期安全监管带来挑战。（2）不同业务类别、安全级别的数据难以进行统一分类分级保护、数据安全服务和风险评估。数据所属业务领域、格式类型、敏感程度、万一泄露所造成的损害程度等存在差异，针对不同业务领域、不同安全级别的数据，在收集、存储、使用、加工、传输、提供等过程中，对安全保护所需的管理强度及技术措施不尽相同，给数据分类分级保护、数据安全服务和风险评估带来挑战。（3）数据安全流通和数据溯源难度极大。“东数西算”统筹调度算力资源、存储资源、网络资源、数据资源进行算力综合运算，从而导致整个数据传输和计算全过程异地远程化完成，由于数据资产的可复制性和易传播性，使得数据安全共享及安全流通的难度极大；同时由于海量数据进行多路径、跨组织、跨地域的复杂流动，容易造成数据侵权难以追责，数据滥用难以溯源等难题。（4）数据全生命周期各环节面临诸多风险。在数据收集与存储阶段，通过西部算力推算出来的数据结果可能具有更高的价值，同时也更敏感，如何对新产生的加工数据进行处理和存储是“东数西算”过程中面临的一大难题，相关数据设施的容灾能力，不同类型、不同级别数据的泄露风险及加密程度给数据安全保护带来挑战，须有效阻断内外部攻击者对数据平台的数据节点实施窃取、篡改和损毁行为，也需要有效阻止勒索病毒对数据的非法加密。在数据“东数西算”专题研究报告-45-使用、加工阶段，首先面临敏感数据识别与脱敏的安全挑战，是否能够自动发现敏感数据并进行脱敏，关系到能否有效防止敏感信息泄露；其次面临数据处理节点私建通道以非法对外交换数据的风险，高危操作往往隐藏在可疑流量、可疑连接、非法交互协议中，面临对事前预防、事中阻断、事后溯源的全方位数据安全态势感知能力的挑战。在数据传输阶段，“东数西算”需要跨越地域和网络，即在物理隔离和逻辑隔离双重隔离的情况下进行数据传输，因此对数据传输的完整性、机密性、可用性的高标准带来新的挑战。在数据提供阶段，安全监管、运维涉及到的制度与技术措施、特权账号等方面面临多重安全风险，需要完善海量数据的识别、防护、脱敏等技术，进一步根据区域、权属等细化数据的访问和使用权限，同时做好数据安全监测。1.5供应链安全供应链安全问题在当前国际地缘政治环境下显得尤为突出，我国在算力和网络技术领域，有大量的技术、基础软件、芯片、元器件等通过进口方式获取，一方面相应国产化产品存在“卡点堵点”，需要加快解决卡点堵点的问题，保证在极限情况下算力和网络设备能够供应；另一方面进口的基础软件、芯片等存在后门风险，算力网络基础设施有可能通过后门被破坏。（1）国产CPU在我国覆盖率低。国产CPU的功能和性能已经基本能够满足市场要求，在不同的指令集均有产品，并且很多公司购买或拿到了永久授权，比如：X86指令集有上海兆基和海光信息能够生产，ARM指令集的CPU国内的天津飞腾、华为海思、华为鲲鹏能够自主生产，MIPS指令集的CPU国内龙芯中科能够生产。X86的CPU是服务器市场的主流，据IDC数据[31]，2020年国内X86服务器出货量698.1万颗，绝大部分市场份额被Intel及AMD占据，两家市场份额合计超过95%，国产X86芯片渗透率不及5%。（2）智能算力芯片算力存在巨大差距。智能计算芯片主要包括GPU、FPGA、ASIC等芯片，目前全球GPU市场进入了寡头垄断的格局，排名前三的是英伟达、AMD、英特尔，国内几乎没有提供AI计算的GPU芯片公司。国产ASIC芯片的公司包括寒武纪、华为、比特大陆等，主要产品是低算力需求的边缘计算或模型推理，正在逐渐研发高算力能力的云端训练芯片。“东数西算”专题研究报告-46-（3）存储芯片行业壁垒高。全球存储芯片三大厂商是三星、美光、海力士，国内合肥长鑫是我国唯一拥有DRAM自主生产能力的公司，目前工艺水平是19nm，与国外顶级公司相比其技术落后约4年时间。在存储芯片领域，我国公司专利积累少，由incoPat[32]专利数据库提供的资料显示，存储芯片的专利大量集中在美韩日三国，我国处于起步阶段。（4）商用数据库、开源生态等关键技术受制于人。OpenStack（开源的云计算管理平台项目）、容器、云操作系统、云数据库、中间件、分布式计算与存储、数据流通模型等技术仍然由美国厂商掌控和引领，我国商用数据库、开源生态等关键技术受制于人，西方国家对我国算力产业上游供给的收紧风险持续存在。2.“东数西算”工程的安全发展思路2.1完善“东数西算”安全顶层设计，健全安全制度标准体系应加强“东数西算”工程安全的顶层设计，加快出台相应的制度和标准，在建设初期就保障“东数西算”功能安全规范化发展，安全与发展同步推进。（1）加强东数西算安全产业政策引领。加强国家枢纽节点在安全保障等方面的探索实践，研究在“东数西算”场景下，大规模数据传输汇聚、开放共享，大范围多方融合应用的端到端安全机制，可以通过国家级重大专项、试点示范项目等，探索建立安全保障机制；推动数据中心、云服务、数据流通与治理、数据应用和数据安全的一体设计，严格落实同步规划、同步建设、同步运行，强化数据和安全一体化建设，为数字世界的数据高效流转构建可靠的安全空间，筑牢“东数西算”根基；加强主管机构对网络和数据安全的监管，加大对违法行为的处罚和曝光力度，提升企业安全防护意识和对攻击者的威慑力，有效减少安全事件的发生。（2）建立健全统一安全制度和标准，为“东数西算”的安全发展提供制度基础。“东数西算”将构建一个以数据要素为资源的大市场，从数据流动规范性、安全性、可管控性等方面，亟需建立一套统一完善的数据标识、数据分类分级、数据分级管控等标准规范，实现统一数据定义和数据分类分级，严格“东数西算”专题研究报告-47-重要数据、核心数据、个人信息等敏感数据的保护；建立数据边界界定规则、数据确权标准，明确整体数据安全权责划分界限，实现数据流转过程中的安全主体责任划分；建立数据备案、数据安全风险评估等安全管理机制，实现对数据全生命周期的安全监管；建立健全覆盖数据收集、存储、传输、提供等数据全生命周期的安全技术标准，实现对“东数西算”数据流转的安全保护技术指引，形成完善的数据安全制度标准体系。2.2加强网络与信息安全关键技术的研发与落地应用“东数西算”工程对网络与信息安全提出了前所未有的挑战，网络与信息安全关键问题的解决，还依赖核心技术的突破，需要加强关键技术的研发能力和应用场景的落地。（1）加快研究完善海量数据汇聚融合的安全保护技术和风险监测机制。目前我国整体的数据安全保护技术仍处于发展阶段，针对“东数西算”场景下大规模数据融合汇聚和流通的数据安全保障技术和机制还存在缺口，需要加快研究完善海量数据汇聚融合的风险识别与防护技术、数据脱敏技术、数据安全合规性评估认证、数据加密保护机制及相关技术监测手段，保障“东数西算”工程的业务稳定和数据安全。（2）推动数据安全流通技术研究和在大规模数据场景下的落地应用。随着“东数西算”大规模数据跨域交互的产生，一定程度上打破了数据孤岛，实现全国数据资源流通“一盘棋”，但数据的开放、流通、共享、应用对数据安全与隐私保护提出了更高的要求。加快试验隐私计算、可信执行环境、区块链、数据沙箱等技术模式，构建数据安全可信流通环境，保障“东数西算”涉及的大规模数据以及重要数据在流通过程中的安全有序。隐私计算技术作为保护数据流通安全的关键性创新技术，在“东数西算”工程未来的数据要素流通中具有重要意义。通过隐私计算技术，在不共享明文数据、保障数据安全和用户隐私的前提下，可以实现多方数据协同，对“东数西算”场景下的重要数据的流通共享，将起到关键作用；基于隐私计算进行业务模式的创新，能够让之前因数据泄露风险不能进行的业务变为可能；通过隐私计算技术联通数据孤岛，对不能公开的重要数据进行关联分析，进行动态安“东数西算”专题研究报告-48-全风险识别，赋能多方数据合作，可以有效打击数据黑产，发掘数据泄露事件，为“东数西算”工程中的数据安全保驾护航。可信执行环境（TEE）是基于硬件进行安全计算，其核心思想是构建一个独立于操作系统而存在的可信的、隔离的机密空间，数据计算仅在该安全环境内进行，把数据计算限于硬件环境内。这种方式通过依赖可信硬件保障数据安全，在CPU芯片等硬件内部建立隔离的安全环境供计算执行，使外部攻击者无法从TEE中窃取数据。在“东数西算”工程的大框架下，最显著的场景就是“算”，算力来自于芯片，因此，集成在芯片上的可信执行环境，对于“东数西算”下的计算场景，将提供强有力的安全保障。在“东数西算”场景下，TEE技术作为一种新兴的系统安全与隐私保护技术，未来将赋能更多地区和更多行业，实现安全性与可用性之间较好的平衡，发掘更大数据价值。（3）加强国产化密码自主研发和创新应用研究。密码技术是保障数据安全的核心技术，其国产化需求迫在眉睫。在“东数西算”工程中，通过加大商用密码的自主产品研发、创新技术、创新应用研究，推进国产化商用密码应用，推进商用密码产业高质量发展，发挥国产商用密码在“东数西算”等重要作用，可以进一步保障关键基础设施数据的安全性。运用国产化密码技术，以匿名、加密等技术途径，推进国产密码和大数据技术的融合发展，保障“东数西算”工程中关键信息基础设施数据的安全可靠。（4）加强网络内生安全技术研发和产业化应用。数据安全一方面需要通过数据中心间通信协议层面加密技术来保障，同时也需要网络层提供高水平的网络安全体系，避免基于网络对算力系统、应用和数据的攻击。网络内生安全是当前网络安全技术发展的方向，以构建自感知、自免疫、按需分配的网络内生安全能力。当前已有企业和科研机构在IP网络技术、传输网络技术上研究内生的安全机制，但内生安全的路线、架构等还存在分歧，需要产业界共同努力，尽快实现网络内生安全技术的产业化。（5）加强安全能力整合。加强对基础网络、数据中心、云平台、数据和应用的一体化安全保障，提高大数据安全可靠水平，强化对算力和数据资源的安全防护；加强上云应用安全防护，并不是所有行业的数据都适合做“西算”，私有化云平台对数据安全保护、数据治理的能力需要持续提升，保障业务在线“东数西算”专题研究报告-49-安全运行。2.3提高供应链安全性产业链安全是“东数西算”的重要关注点，在当前国际环境下显得尤为突出。在算网资源层领域，还有不少关键技术无法实现自主可控，比如通讯设备中的高速光模块所需光电芯片、大容量交换芯片等；算力设备的CPU、GPU、FPGA等关键芯片；算力服务需要的操作系统等关键软件或开源社区等。需要产业链上下游合作，围绕服务器芯片、云操作系统、云数据库、中间件、分布式计算与存储、数据流通模型、通信网络关键光电芯片等环节，加强对关键技术产品的研发支持。国产服务器和通用计算芯片、国产操作系统及各种应用软件是东数西算相关产业链中最关键的一环，目前已经有了长足的发展，在性能方面已经能够满足使用要求；在智能计算芯片和存储芯片的某些领域也有了国产化能力。应结合“东数西算”项目，从政策引导、产业推动、市场需求等方面逐渐增大国产芯片的使用率，建设国产核心软件生态。2.4建立健全信息共享联动防御机制，加强安全人才培养（1）加强关键信息基础设施的网络安全态势感知。数字世界的安全建设与现实世界不同，一次安全事件可能产生深远的影响，尤其是数据中心、云平台等重要信息基础设施，亡羊补牢可能为时已晚，未雨绸缪、防患未然才是重中之重，需要建立网络安全的多源感知系统，加强对政府部门、关键行业以及重点领域的动态感知，对重大风险提前识别、预先施策。（2）健全网络和信息安全的信息共享和联动防御机制。明确政府主管部门、关基单位、安全设备厂商、安全服务企业等各方职责与义务，加强对“东数西算”关键信息基础设施安全和数据安全的态势感知与通报预警。建立信息共享联动、系统协同联动、跨部门跨领域联动相结合的联动防御机制，提升对“东数西算”网络安全防御的联动效率。（3）建立动态化的网络安全攻防应急演练机制。搭建“东数西算”场景“东数西算”专题研究报告-50-的攻防演练平台，强化网络安全预警和应急预案的部署，持续提升针对“东数西算”复杂场景的网络安全防护能力，积极应对复杂网络环境下的网络攻击。（4）加强网络与信息安全人才的培养。加大对网络与信息安全领域科学家、领军人才与创新团队的培养，为“东数西算”工程的实施、维护国家安全、发展数据产业提供人才支持。(五)IDC基础设施绿色低碳发展思路1.国家枢纽节点的绿色低碳要求“东数西算”战略强调数据中心绿色发展，推动更多数据中心向可再生能源更丰富的西部转移。国家发改委对8地国家算力枢纽节点同样提出了明确的PUE要求：京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝新建数据中心PUE<1.25，内蒙古、贵州、甘肃、宁夏新建数据中心PUE<1.2。从目前的调研结果来看，现有数据中心的运行PUE距离这个指标要求存在不小的差距。除了降低数据中心的PUE以外，还要充分利用西部可再生能源发电给数据中心供电，更加有效的实现清洁能源就地吸纳。目前，数据中心对“绿电”的使用大约占总能耗的20%。通过“东数西算”工程，可以加大数据中心产业对西部光伏、风电等绿色能源的使用，如果能将“绿电”使用比例提升至80%，到2025年使用绿电而减少的碳排放量，相当于1.6个北京市的总碳排放量[33]。2.IDC绿色低碳关键技术创新方向2.1空调类关键技术及创新2.1.1空调系统选择方案（1）间接蒸发冷却技术间接蒸发冷却指的是利用非直接接触的换热器将蒸发冷却后的湿空气输送给待处理的空气对其进行降温处理，让冷空气能够输送出空调。间接蒸发冷却技术符合了当前数据中心模块化、集成化、产品化的发展趋势，满足数据中“东数西算”专题研究报告-51-心快速建设的需求，也是现在新建数据中心选择较多的空调系统。使用该空调系统后，数据中心PUE可达到1.3左右。在“东数西算”的背景下，在气候条件寒冷干燥的地区推广间接蒸发冷却技术，可以达到最佳使用效果。（2）自然冷源技术自然冷却技术是指充分利用外界自然冷源，为机房内运行的设备提供冷量，以达到节能的目的，这也是“东数西算”工程主要考虑因素。其中间接自然冷源利用技术和复合冷源利用技术均能在保证数据中心机房洁净度和湿度要求的前提下实现对自然冷源的利用。在自然冷源利用率上，复合冷源技术由于可自由切换自然冷源与机械制冷，延长了自然冷源利用时间，比间接自然冷源技术更好，且减少了设备数量、不必额外配置输配系统和控制系统，投资和维护成本降低。因此复合冷源利用技术更加适合于新建数据中心，而间接自然冷源利用技术更适合于现有数据中心的节能改造。2.1.2末端空调节能技术通过气流组织优化可提高空调系统的能效，冷/热通道封闭系统是一项用于提高空调系统制冷效率的技术，目前在数据中心机房应用较多。热管背板系统适用于风冷空调系统与冷冻水空调系统，无论是高热密度机房、局部过热机房、高节能需求机房还是各类数据中心，均可实现高效节能。热管技术与空调系统叠使用，可有效提高IDC机房的节能效果。液冷技术是利用液体介质与热源直接或间接接触进行换热，再由冷却液体将热量传递出去的冷却技术。液冷技术在数据中心行业的散热方面具有显著的优势，适用于高功率密度散热，采用液冷技术之后单柜功率可显著提高。但在数据中心行业要大规模应用，需要进行长期的实验，改善液冷技术的稳定性、适用性，优化技术架构，降低运营成本。“东数西算”专题研究报告-52-2.2电源类关键技术及创新2.2.1电力电子变压器技术电力电子变压器是一种将电力电子变换技术和基于电磁感应原理的高频电能变换技术相结合的产品，集无功补偿、电压变换、电气隔离于一身，分输入级、隔离级、输出级，中间变换环节少，系统损耗少，效率高，直接实现交流10kV至直流750V/240V等不同直流电压等级的变换。图14两种供电架构下的系统框图电力电子变压器为数据中心提供了一种新的供电解决方案。阿里巴巴张北数据中心率先在数据中心采用了该种技术，在园区外配建了2.5MW集中式光伏电站，以直流电能形式将清洁能源接入电力电子变压器，实现分布式能源系统为数据中心直接供电，增强了新能源的就地消纳能力，提高了供电效率。电力电子变压器不仅简化了供电系统架构、提高了供电效率，而且为自建光伏等新能源在数据中心就地消纳提供了可能。在“东数西算”数据中心规划建设中，可采用电力电子变压器，推动数据中心绿色低碳高质量发展。2.2.2油机复用系统在数据中心建设成本中，油机部分投资占很大比重。提高数据中心油机并联供电系统运行效率，有效降低油机系统投资是数据中心亟需解决的问题。油机复用系统能够很好的解决上述问题。油机复用系统是指一套油机系统可对“东数西算”专题研究报告-53-应多栋机房楼的负荷，对现有的多套油机系统冗余容量进行综合利用，实现资源利用最大化。中国联通某数据中心按照T3+标准建设，在园区分期建设中将已投产运行的DC3、DC10、DC1机房楼油机系统整合，调配现有油机剩余容量为新建的DC3机房楼供电。园区所有油机资源利用率由之前的30%提升到89%，做到了物尽其用；同时为新建设的DC3油机投资节省77%，总投资下浮14%，还大幅降低了后期维护保养费用，带来了显著的经济效益和社会效益。在“东数西算”数据中心分期建设中，可以根据机房楼的建设进度和实际负荷情况，采用油机复用方案。四、产业篇(一)“东数西算”产业链分析“东数西算”工程的实施，将带动土建工程、机电设备制造、信息通信、基础软件、绿色能源供给等数据中心产业链相关产业的快速发展。预计“十四五”期间，大数据中心投资还将以每年超过20%的速度增长，累计带动各方面投资将超过3万亿元[34]。从产业链分类角度看，“东数西算”工程涉及的产业链上游是数据中心和算网基础设施提供方，中游包括云计算、数据中心和通信网络运营方，下游为算力服务的使用方。“东数西算”专题研究报告-54-图15“东数西算”产业链图谱(二)产业链上游：基础环境设施及设备制造基建及设备制造属于“东数西算”产业链上游，主要包括供配电系统、温控冷却设备、服务器、网络设备、光通信模块、光纤光缆等各类设备。1.空调设备1.1空调行业概况“东数西算”实施方案鼓励使用高效环保制冷技术降低能耗，支持数据中心采用自然冷源技术、间接蒸发冷却、余热综合利用乃至液冷技术（解决高功率密度设备散热）等技术。近年来，空调产业在数据中心领域以节能为导向，朝着技术融合、集成化方向发展，并逐步通过智能化手段提高与IT设备运行状态的动态适配性。为了有效降低数据中心的PUE，先进制冷技术将愈发成为未来数据中心主流。以间接蒸发冷却、自然冷源、液冷等为代表的技术能大幅降低PUE水平。间接蒸发冷却技术适用于新建的大型数据中心，在减少连续制冷配置、预制化、模块化、智能化、以及与其他制冷技术结合等方面将成为下一步间接蒸发冷却技术发展的重点。未来间接蒸发冷却机组的市场份额也会逐步提升，在工信部发布的《国家绿色数据中心先进适用技术产品目录（2020）》中预测间接蒸发冷却技术及机组预计未来5年市场份额达到10%-20%[35]。采用自然冷源技术具有良好的经济效益和社会效益，自然冷源技术后续还需通过提升设备性能来解决受环境限制的问题。液冷技术多适用于高密度高功率的数据中心，数据中心液冷技术现阶段国内外都处于探索阶段。随着英特尔、曙光、华为等国内外企业逐渐深入探索液冷技术，预计数据中心液冷技术的发展将进一步加速，表4介绍了工信部发布的目前我国绿色数据中心先进适用液冷技术的情况。在双碳政策的推动下，液冷技术具有很大发展可能性，并驱动数据中心绿色低碳化加速向前发展。“东数西算”专题研究报告-55-表4数据中心液冷技术发展序号技术名称适用范围主要节能减排指标应用现状和推广前景技术产品提供方1数据中心液/气双通道冷却技术新建数据中心PUE≤1.2；服务器CPU满负荷条件下工作温度低于60℃单机架装机容量≥25kW。预计未来5年普及率能达到10%以上，并且每年以不低于10%的增长率获得推广应用。广东申菱环境系统股份有限公司2数据中心用单相浸没式液冷技术新建数据中心/在用数据中心改造制冷/供电负载系数为0.05-0.1可实现静音数据中心。预计我国未来应用前景广阔。深圳绿色云图科技有限公司3冷板式液冷服务器散热系统新建数据中心/在用数据中心改造风扇功耗降低60%-70%，空调系统降低80%（北方地区）；PUE低于1.2。预计未来5年内，使用率可以提高至15%。曙光节能技术（北京）股份有限公司1.2空调行业竞争格局空调设备是降低PUE升级改造的关键，随着国家双碳政策深入、以及国产替代的大背景，行业增长空间广阔，并推动空调行业技术升级。2021年国内数据中心平均PUE为1.49。“东数西算”工程严格的PUE政策对空调设备的效率提出更高的要求，推动空调设备的高端化及技术升级。根据CDCC数据预测，目前国内数据中心机架总数达415万架，预计国内存量机房改造市场空间近300亿元[36]，将带动空调行业进入一个新的更新换代期。空调产业在数据中心领域以节能为导向，各厂商都在创新核心技术，结合智能技术，研发众多解决方案、高效制冷技术和配套设备，促进暖通空调行业技术革新。空调行业厂家较多，市场份额较分散，主要的国内机房空调厂家有维谛、华为、英维克等，国外的机房空调厂家有艾默生、施耐德、顿汉布什等。面对“东数西算”专题研究报告-56-我国的“东数西算”战略给空调行业带来的机遇和发展，国内空调厂家有较大的增长空间和发展前景。2.供配电系统2.1供配电系统行业概况数据中心的供配电系统由高低压配电系统、不间断电源系统（含UPS、高压直流和蓄电池）和油机系统三部分组成，是保障数据中心安全稳定运行的最关键要素，同时建设成本占比最高。按照国内大型、超大型数据中心普遍采用的T3等级建设标准测算，供配电系统的建设成本占基建总成本的50%左右。随着国家政策和市场对于建设成本、建设周期和PUE要求的提升，供配电设备向高能效、预制化、智能化发展，绿色、节能、高效的设备将占据市场的主导地位。高低压配电系统将由传统的集中式大系统向分布式模块化系统演进，由独立设备现场安装方式向厂家集成系统方式演进，设备本身将向高集成度、高能效演进。融合高低压配电和不间断电源的一体化供电系统、模块化UPS、高压直流系统、智能锂电池在市场上的占比将逐步提升。数据中心普遍采用节能、高效的10kV柴油发电机组系统替代低压柴发，随着源网荷储技术的进步和可再生能源的扩大使用，业内已经提出采用可再生能源替代柴油发电机组作为备用电源的思路，目前还处在可行性探讨阶段，未来如果能够实施，将对柴油发电机组市场带来比较大的冲击。不间断电源系统方面，高功率、模块化UPS市场需求占比将不断提升。2020年中国不间断电源（UPS）行业（数据中心领域）市场规模约103.8亿元，同比增长7%，预计2026年将超过210亿元；其中100KVA以上不间断电源(UPS)占比50.7%，模块化不间断电源(UPS)市场占比34.2%[37]。“东数西算”专题研究报告-57-图16UPS市场规模及增速不间断电源系统的后备电池，国内目前还是以铅酸电池为主，锂电池占比不超过5%，随着锂电池安全管控技术的不断提升，凭借能量密度高、寿命长等优势，未来将得到更广泛的应用。Frost&Sullivan发布的《全球数据中心锂离子电池分析报告》中指出，预计到2025年，全球数据中心的锂电池占比将上升至38.5%[38]。2.2供配电系统行业竞争格局目前供配电系统设备市场份额主要由国内厂商主导，完全进口类设备较少。高低压配电柜方面，国外品牌施耐德、ABB、西门子等均为国内本地化生产，因具备部分先发技术优势，市场份额较多，国内厂商在高低压成套配电柜方面具备较大成本优势，正在迅速赶超。10kV柴油发电机组方面，国外品牌卡特彼勒、康明斯、威尔逊在大型数据中心占比较高，其中只有卡特彼勒为进口产品，其它国外品牌大部分为本地化生产，国内厂商正在迎头赶上。不间断电源方面，新增市场主要由国内厂商华为、科华、科士达主导，国外品牌（本地化生产）维谛、施耐德占据部分份额，高压直流电源市场则基本由国内厂商中恒、中达、动力源等瓜分。后备电池方面，完全由国内厂商占据，主流厂商有双登、南都、圣阳和理士等。“东数西算”专题研究报告-58-3.服务器3.1服务器行业概况近年来数据中心平均机柜功率密度不断在提升。数据中心功率密度与数据中心规模、上层承载业务、服务模式、IT设备技术演进密切相关。数据中心规模越大，功率密度相对越高。一般而言，当服务器承载复杂计算型任务时，因处理器芯片配置较高、较多，其功率密度较高；当服务器承载存储、传统通信传输业务，功率则相对较低。当数据中心采用整机柜服务器、微模块、预模块、间接蒸发冷却等先进技术时，其功率密度相对较高。2020年国内运营商的数据中心平均机柜功率密度为4.5kW/架，在建数据中心的平均功率密度达到5.1kW/架。大型互联网公司数据中心在规模、IT设备、上层应用等方面均具备优势，其功率密度相对更高，尤其是近两年新投入运营的数据中心，如百度云计算（阳泉）中心的功率密度是8.8kW/架；阿里巴巴乌兰察布大数据中心功率密度是15kW/架；腾讯清远清新云计算数据中心功率密度是7kW/架[39]。中国服务器出货量规模整体保持平稳增长，根据IDC统计，2020年，中国服务器市场出货量为350万台，同比增长9.8%；市场规模为约1,489.9亿元，同比增长19.0%。其中，X86服务器出货量343.93万台，同比增长8.1%；市场规模约1,433.2亿元），同比增长17.7%[40]。3.2服务器行业竞争格局在服务器整机方面，国产服务器成为市场主力军，根据IDC统计，2021年上半年我国服务器前五大厂商分别为浪潮、华为、新华三、戴尔、联想[41]。图17中国服务器市场份额占比（2021年上半年）“东数西算”专题研究报告-59-CPU芯片方面，服务器CPU芯片可按照架构分为x86架构与非x86架构。主要有X86、ARM、MIPS、Power、Alpha几种。X86的CPU是服务器市场的主流，绝大部分市场份额被英特尔（Intel）及AMD占据，两家市场份额合计超过95%，国产X86芯片渗透率不及5%。ARM架构的CPU开始进入服务器市场，当前市场份额不足10%。Intel公司的CPU制程2020年达到10nm，2022年将更新至7nm。AMD在2022年推出5nm的Genoa、7nm+的SnowyOwlGen2代的服务器CPU芯片[42]。国内外主要云服务商开始加速采用ARM架构芯片，IDC数据显示，2020年第四季度，Arm架构服务器同比增长了345%，Statista预测，到2028年，Arm架构处理器在数据中心和云的市场份额将从2019年的5%增长到25%，2028年的市场规模将达到580亿美元。近两年受国际环境大气候的影响，基于国产芯片的服务器市场份额增长较快，主要是基于ARM架构的华为鲲鹏和飞腾系列芯片，和基于X86架构的海光芯片，三大运营商2021、2022年的服务器集采结果也证明了这点[43]：◼中国电信2022-2023年服务器集中采购规模约为20万台，其中基于鲲鹏、海光、飞腾等国产CPU的服务器采购量为5.34万台，占比26.7%；◼中国移动2021-2022年第1批PC服务器集采项目中，其中基于鲲鹏和海光等国产CPU的服务器累计达4.4万台，占招标总量的27.03%；◼中国联通2022年服务器集中采购约4.5万台，湘江鲲鹏中标标包二，份额占50%。在2021年云栖大会上，阿里巴巴旗下半导体公司平头哥发布自研云芯片倚天710。该芯片是业界性能最强的ARM服务器芯片，并用于自研的“磐久”系列服务器。说明国内大型云公司在采用CPU芯片国产化方面也有较大进展。龙芯中科2022年6月发布了MIPS架构的龙芯服务器芯片，开始进军服务器市场；申威芯片采用Alpha架构，主要市场是超算领域。“东数西算”专题研究报告-60-图18中国X86服务器市场规模（亿美元）智能算力芯片排名前三的是英伟达（NVIDIA）、AMD、Intel，国内几乎没有提供AI计算的GPU芯片公司。AMD已量产7nm制程的GPU，NVIDIA工艺仍然基于14nm。存储芯片行业壁垒高。全球存储芯片三大厂商是三星、美光、海力士，国内合肥长鑫是我国唯一拥有DRAM自主生产能力的公司，与国外顶级公司相比其技术落后约4年时间。BMC系统通过监视系统的温度，电压，风扇、电源等，并做相应的调节工作，以保证系统处于健康的状态。BMC芯片是除CPU、GPU外的服务器关键芯片，也是服务器的主要上游材料之一。BMC芯片厂商主要为信骅科技（ASPEED），占据着BMC芯片的龙头位置。BMC固件方面，有AMI、中电昆仑、卓易信息等公司。4.光通信模块4.1光模块行业市场分析“东数西算”工程将进一步加速国内数据中心和云计算产业的发展，目前大量传统数据中心采用“接入+汇聚+核心”的传统三层架构，光模块数量大约为机柜数量的8~9倍。云商数据中心“脊叶”大二层网络架构下，光模块数量或达到机柜数量的40多倍。随着“东数西算”实施，光模块需求将持续高速增长。随着容量的增加和数据速率的不断提升，过去8到10年，企业服务器的接入光模块从1G~10G转向10G~25G，大型云服务器的接入光模块从10G~40G“东数西算”专题研究报告-61-转向25/50G~50/100G，数据中心园区内光模块的速率以100G为主，400G从2021年开始起量，CignalAI预计，400ZR/ZR+光模块的出货量将在2022年增加两倍[44]。图19400G+组件及模块出货量（千只）图20400G+组件及模块市场（十亿美元）4.2光模块市场竞争格局疫情之后光模块行业将迎来较大增长。根据Yole研究预测，2021年至2025年，全球光模块市场将以17%的年复合增长率快速发展。光模块的主要成本来自于光芯片与电芯片，受制于芯片技术，国外厂商在高端芯片上占据优势。市场格局上，高端光模块主要由国外厂商Finisar提供，中低端光模块以国内厂商为主，竞争激烈，国内市场由中际旭创和光迅科技占据主要份额。未来几年，随着国内光芯片逐渐代替国外光芯片，光模块厂商的成本会有所下降。⚫在25G及以下速率的光芯片全品类，包括TOSA、ROSA和Driver等均可实现全国产，具备这种能力的厂商包括华为海思、光迅、昂纳等。电芯片在25G以下低速率产业链基本具备70%的国产化能力，具备能力的厂商有华为海思、光迅等，部分DSP芯片仍需外购。⚫部分高速率光电芯片可以实现国产，大部分仍需要进口。(三)产业链中游：数据中心、云计算和通信网络服务商产业链中游主要包括：数据中心、云计算和通信网络服务商，主要通过对上游资源进行整合，向下游提供高效、稳定的算力及网络服务。“东数西算”专题研究报告-62-1.IDC服务1.1IDC服务行业概况目前IDC服务厂商主要提供托管和网络服务，IT层的服务器由下游云计算和互联网厂商自行提供。IDC竞争力主要在于基础层的土地资源、电力成本，以及能源效率。IDC厂商服务模式主要可以分为零售、批发、订制、基地、以及和运营商合作开发几种。零售型的单机柜盈利水平较高，但是稳定性和增速会相对较弱，批发+订制型主要与大体量客户合作开发，确定性相对较高，基地型主要是为单一客户量身合作，各种模式均有自身特点。1.2IDC服务行业市场分析受新基建、数字化转型及数字中国等国家政策促进及企业降本增效需求的驱动，我国数据中心业务收入持续高速增长。2021年，我国数据中心行业市场收入达到1500亿元左右，近三年年均复合增长率达到30.69%[45]，随着我国各地区、各行业数字化转型的深入推进，我国数据中心市场收入将保持持续增长态势。图21我国数据中心市场规模IDC服务行业以三大运营商为主，第三方服务运营商发展迅猛。目前，中国IDC市场份额仍然以三大基础电信运营商为主。电信运营商布局较早，拥有网络和土地资源等行业优势，当前在我国数据中心市场占据主导地位。2020年电信运营商收入规模约占总市场规模的54.3%，其中中国电信市场规模约占512.8680.1878.31167.51500.21900.726.70%28.50%32.90%29.10%32.60%00.050.10.150.20.250.30.350500100015002000201720182019202020212022E市场收入（亿元）增长率“东数西算”专题研究报告-63-23.8%，中国联通约占16.7%，中国移动约占13.8%。相较于运营商，第三方IDC厂商具有定制灵活的优势，2020年第三方IDC厂商市场规模占比为45.7%[46]。云计算厂商既是数据中心下游用户，也同时大力发展数据中心业务，通过自建数据中心来满足计算和存储需求，或通过合作向第三方IDC厂商批发定制模式合作建设IDC。除电信运营商、第三方IDC厂商及云服务厂商外，最近也涌现除了一批以钢铁和房地产企业为代表的新进入者。（1）电信运营商数据中心建设布局截至2021年末中国电信、中国移动及中国联通IDC机架数达47万[47]、40.7万[48]和31万，且大部分在“东数西算”规划的八大枢纽节点内，和政策要求的匹配度高。图22三大运营商机架体量中国电信明确按照“2+4+31+X”的结构进行全国布局。其中，2指在内蒙、贵州两个枢纽的内蒙古和贵州数据中心园区，定位为全国数据存储备份、离线分析的基地；4为京津冀、长三角、粤港澳大湾区和成渝四个枢纽的布局，定位为热点地区高密度人口高频次访问的视频播放、电子商务等实时要求较高的业务承载；31+X为包括甘肃、宁夏两个枢纽在内的为31省及X个重点城市的布局，重点定位为车联网、自动驾驶、无人机、工业互联网、AR\VR等超低延迟、大带宽、海量连接的业务。目前，中国电信在2+4区域拥有数据中心机架规模40万个，占比达到80%，下一步中国电信将进一步加快在八大枢纽节点的征地、建设工作，预计“十四五”末占比达到85%。同时，进一步优化东西部比例，由现在的7:3调整至“十四五”末的6:4。中国联通围绕数据中心建设，提出了“5+4+31+X”的战略布局。其中，5是京津冀、长三角、大湾区、川渝、鲁豫陕五大区，4是蒙、贵、甘、宁四大“东数西算”专题研究报告-64-西算枢纽节点，对应包含了8个国家算力枢纽节点；31是全国31省的省级核心数据中心，X是地市级城域及边缘数据中心，主要满足低时延的、本地化的需求。目前大小数据中心约800个，机架数超过31万。中国联通在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、蒙贵甘宁地区初步规划了14个数据中心集群，推动算力向绿色化和集约化方向加速演进。中国移动作为信息通信领域的领先运营商，规划布局了“4+3+X”数据中心，储备了众多面向边缘接入的站点资源，已公布105个边缘试点项目覆盖15个行业，服务众多互联网企业、政府客户、金融客户。截至2021年6月底，中国移动拥有37.2万机架，数据中心累计装机能力超百万架。（2）第三方IDC厂商数据中心布局目前第三方IDC厂商的节点布局大多集中在一线城市及周边。以万国数据为例，据测算，截至2021Q4其累计建成机柜数达19.52万个（其中自建的京津冀地区8.86w/长三角地区6.29w/大湾区3.27w/其他1.09w），在建机柜数达6.46万个（其中自建的京津冀地区3.12w/长三角地区1.57w/大湾区1.43w/成都&重庆0.35w），上架率65.5%[49]。第三方厂商客户主要以云服务商、互联网、金融客户为主，第三方厂商在数据中心布局时仍主要以一线城市及其周边地区为主。随着“东数西算”工程开展，未来一线城市外溢的需求将会落在一线周边的枢纽地区，第三方IDC或选择性参与一线周边枢纽节点。部分第三方IDC服务商也在关注“东数西算”工程，积极研讨在国家枢纽集群建设数据中心的规划，但第三方IDC服务商的布局通常需要有客户需求的牵引。（3）云服务商数据中心布局：详见云计算部分。2.云计算（1）云计算行业概况云计算作为算力输出的重要方式，是“东数西算”工程算力的关键载体，随着“东数西算”工程的开展，云计算行业将迎来新的发展机遇。从业务形态来看，云计算业务可分为IaaS、PaaS和SaaS三类。国内云服务商以阿里/腾讯等互联网厂商、华为等服务器厂商为主。“东数西算”专题研究报告-65-图23中国云服务商市场格局据艾瑞咨询统计数据，2021上半年，中国整体云服务市场规模为1620亿元，同比增长38.3%。在细分领域，IaaS市场规模达到962亿元，占比接近60%；PaaS市场规模达到286亿元，占比17.7%；SaaS市场规模达到371亿元，占比22.9%。公有云市场规模为1235亿元，同比增速为48.8%，占整体云市场规模的76.2%[50]。图24中国云服务市场规模及市场结构公有云市场份额方面，阿里云、华为云、腾讯云位列2021年上半年中国IaaS公有云市场和中国IaaS+PaaS公有云市场前三名，其中作为云计算行业龙头阿里云市场份额接近40%[50]。图25中国IaaS及IaaS+PaaS公有云市场份额三大运营商也持续发力云服务市场，2021年底三大运营商的公布的云收入总额达到680亿，增长速度达到50%以上，在“东数西算”政策吸引下，三大运营商都在规划在数据中心枢纽集群部署云服务[50]。（2）云服务商数据中心建设情况“东数西算”专题研究报告-66-阿里、腾讯、华为等云服务商均通过自建、共建与租赁方式加速部署数据中心，以降低数据中心建设及运营成本。阿里云：阿里云在京津冀、内蒙古、成渝等枢纽节点均有数据中心。在京津冀枢纽，张北数据中心已于2016年9月投产，大力采用风电、光伏等绿色能源，部署国内云计算数据中心规模最大的浸没式液冷集群。在建的宣化数据中心也属于“东数西算”工程中的京津冀枢纽。在内蒙古乌兰察布建设的超级数据中心于2020年6月开始正式对外提供云计算服务；在成渝枢纽，阿里云西部云计算中心及数据服务基地于2020年11月落户成都，将综合采用各项技术，如服务器定制化、人工智能芯片、异构计算、大规模网络集群等，提升整体项目技术水平和算力产出。腾讯云：腾讯云在贵州枢纽里投产贵安七星灾备数据中心，总占地面积约为47万平方米，隧洞的面积超过3万平方米，是一个“高隐蔽、高防护、高安全”的数据中心，按照规划将存放30万台服务器，已于2018年5月开启一期试运行；在京津冀枢纽，腾讯在怀来瑞北和东园部署两个数据中心，规划容纳服务器均超过30万台，并已部分投产；在长三角枢纽内，腾讯拥有青浦数据中心；在成渝枢纽中，腾讯云在重庆部署了两个云计算数据中心，其中一期已于2018年6月投用，可容纳10万台服务器，是腾讯继天津、上海、深汕合作区三地之后的第四个自建大型数据中心集群。华为云：华为云自2017年起就在逐步加大在西部枢纽节点的数据中心布局，每年的投资额都在数十亿元左右。目前，华为云全国共布局了五大数据中心。其中，贵安、乌兰察布是华为云一南一北两大云数据中心，被称为“南贵北乌”。贵安数据中心规划为华为全球最大的云数据中心，可容纳100万台服务器，是华为云业务的重要承载节点，承载了华为云和华为流程IT、消费者云等业务。乌兰察布数据中心是华为云全球最大渲染基地，超过30万核的云渲染能力。除了“南贵北乌”两大数据中心外，华为还在全国建立了多个数据中心：廊坊云数据中心，苏州华为云数据中心，东莞华为云数据中心，主要服务京津冀、长三角、粤港澳地区。2020年随着新基建政策的出台，阿里巴巴宣布未来3年将投入3000亿用于数据中心建设，腾讯宣布未来5年将在新基建领域投入5000亿。在“东数西算”工程的牵引下，预计几大云商将会国家枢纽集群进行较大规模的数据中心投资。“东数西算”专题研究报告-67-3.通信网络运营商是通信网络建设的主体企业。第三方IDC服务商和云商主要通过向电信运营商租用线路和带宽，《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》明确要求降低长途传输费用，并支持建立新型的互联网交换中心，降低网络连接费用。作为通信网络基础设施“国家队”，三大运营商积极推动国家互联网骨干直联点建设。降低跨区域间的流量绕转，实现流量就地交换，目前已有17个直联点。随着“东数西算”工程的开展，运营商将继续配合在西部地区推进国家级互联网骨干直联点建设，以促进数据跨网、跨区域流动，改善西部互联网络性能，推动互联网产业向西部聚集。图2617个国家级骨干直连点同时，三大运营商积极开展算力网络研究和建设，一方面是推动实现网络与算力资源紧密关联并进行有机整合，提供多种算力资源与网络资源一体化的服务，满足用户多样化的需求；另一方面推动建立算网交易体系，让用户能够根据自己对业务的要求及能够承担的成本，在算力交易平台上购买最适合的算力资源与网络资源。当前算力网络技术标准化工作正在积极制定中。“东数西算”专题研究报告-68-(四)产业链下游：算力服务使用者“东数西算”将在算力供给加大和产业布局优化两个层面降低算力的供给成本，并进而传导至消费侧。“东数西算”产业链下游为算力服务使用方，客户类型包括大型互联网企业、金融机构，传统企业和政府机关等。1.互联网企业大型互联网企业算力需求较大，在一线城市，一般租用电信运营商或者第三方IDC厂商机房，多采用定制型交付模式，签约期较长。在一线周边城市或西部地区采取自建或者与第三方IDC厂商合作建设数据中心。随着“东数西算”工程开展，预计大型互联网企业在一线城市枢纽内仍采取租用，在国家数字中心枢纽集群将采用自主建设模式，在非一线城市采取自建或与第三方IDC厂商合作建设为主。中小型互联网客户算力设施需求规模较小，目前多以服务器租赁和TKF模式（即一站式服务）与IDC运营商达成合作，签订的合约期限较短。中小型互联网企业对价格的敏感性尤其高，对算力设施运营商来说，这部分客户是经济下行时最容易退租、风险最高且最难保证盈利的群体。“东数西算”工程数据中心集群有很强的成本优势，将会吸引大量成本敏感的互联网公司将时延不敏感的业务西迁。但网络质量、远程运维等也是影响互联网公司业务西迁的主要因素。受远程运维、分布式算力使用等挑战的影响，预计未来中小型互联网客户算力需求将以IaaS等云服务为主。2.金融、政府及电力行业金融机构和政府是“东数西算”下游的主要用户，需求量仅次于互联网用户。金融机构业务的数据量激增及出于安全稳定的考虑促使其对数据中心和算力需求增加。数据中心在金融市场将保持良好增长势头。金融企业（含银行、证券、保险、基金、互联网金融等等）是典型的时延敏感型客户，尤其是交易型业务对时延的敏感度极高，但各种类互联网业务对时延的敏感度并不高，因此随着“东数西算”工程的进展，金融企业可能会将一些时延不敏感的业务迁移到西部，东部数据中心集群也将承担金融企业数据中心或灾备中心的需求。数字政府和智慧城市建设是政府成为算力设施使用用户的主要原因。数字政府市场扩大，加速政府用户对数据中心和算力使用的需求。2021年年初，国务院提出未来需加快建设数字政府，将数字技术广泛应用于政府管理服务，“东数西算”专题研究报告-69-不断提高决策科学性和服务效率，预计2025年数字政府行业市场规模还将增长。但受限于政府属地性特征，数字政府业务主要在本地数据中心部署，短期西迁的可能性不大。但中央级机构的算力需求有可能响应“东数西算”政策，逐步向西部迁移。(五)运营商在“东数西算”工程中的角色分析电信运营商具备在“东数西算”工程中扮演“顶梁柱”角色的天然优势。“东数西算”包含两大建设要点：（1）算力和网络基础设施建设；（2）算力和网络协同调度能力建设。运营商在这两方面都有得天独厚的优势，有覆盖完善的通信网络，又是IDC设施行业的领头羊，在云计算市场还有20%左右的份额，近一两年的云业务增长速度远高于行业总体45%左右的增幅。运营商是责无旁贷做好“东数西算”基础建设的国家队。运营商在安全、可靠、合规方面具有良好的口碑优势，在数字经济时代，在维护国家和人民的数字主权、隐私安全以及落实国家战略等方面，有强烈的责任感。运营商应该积极主动全面承接国家“东数西算”工程，在“数网”、“枢纽”方面加强规划、加大投资，主动服务国家战略，积极融入数字经济建设，构建新型算力网络，做“东数西算”工程实施和运营服务的国家队、主力军。1.运营商担当建设和运营的双重角色在“数网”层，三个运营商积极布局高算力、高安全、绿色低碳的新型数据中心。我国三大运营商在国际枢纽集群区域的布局规划详见下表，都在以国家发展云计算产业为契机，加强技术创新，加大云计算、大数据等共性平台研发和技术创新力度，发挥骨干龙头企业在算力产业和通信产业领域的带动作用和技术溢出效应，不断完善产业生态体系。但运营商还需要不断优化产品服务能力，丰富云计算相关产品，并增强产品的市场竞争力。运营商更要发挥网络优势，围绕“东数西算”国家枢纽节点，积极构建低时延高质量的“光+IP”算力承载网络，为“东数西算”提供超强运力。“东数西算”绝不仅是“把客户的服务器从东边搬到西边”这么简单，未来客户的算力和存储需求、资源分布将更加分散，实时业务以东部数据中心为主，非实时业务以西部数据中心为主，分布式资源调度与协同服务是“东数西算”工程成功的关键。对于电信运营商来说，这将是一个很大的“新赛道”契“东数西算”专题研究报告-70-机。三大运营商正通过打造新型的算力网络服务体系，建立在“数纽”层提供算网协同、算力协同和交易服务的优势。并通过在“数纽”层面的创新，降低算力使用成本和门槛，为客户提供算网一体化的解决方案与咨询服务。表5三大运营商数据中心布局规划区域省分大型园区布局联通电信移动京津冀北京\未来城昌平天津武清武清\河北廊坊、怀来怀来石家庄、宣化长三角上海临港临港、南汇临港江苏无锡无锡、南京、扬州、苏州无锡、扬州、苏州浙江德清宁波、萧山萧山、金华、宁波、杭州安徽\合肥淮南大湾区广东广州、东莞广州广州、惠州、深圳川渝重庆重庆重庆重庆四川四川达州市、成都成都鲁豫陕山东青岛济南、青岛济南河南郑州郑州郑州陕西西咸西咸西咸蒙贵甘宁蒙贵甘宁贵安、呼和、中卫贵安、呼和浩特、中卫贵安、呼和浩特、中卫数据安全是“东数西算”工程发展的拦路虎。运营商具有网络和算力的双重资源优势，也在加强算网内生安全技术方面的创新，可以实现数据安全“全领域、全要素、全类型”的全面覆盖，达到“全面防护，智能分析，自动响应”的数据安全防护效果，在“数盾”层当好“东数西算”工程中数据安全的坚强守护者。在“数链”“数脑”层的产业服务将是运营商数字经济发展的赛道更新，运营商既要完成市场和政策环境要求的基础设施服务，同时也要面向市场，发挥运营商的全国性运营能力和管理能力，保持“大数据”、“大应用”领域的局部领先优势，开拓在“数链”、“数脑”层的产业能力和市场机会。综上所述，运营商在“数网”、“数纽”、“数盾”、“数链”、“数脑”五个层面都可发挥重要作用，并获得新的发展机遇。一方面运营商作为新型数字信息基础设施运营服务国家队，全面参与“东数西算”工程“数网”层的算力基础“东数西算”专题研究报告-71-设施和网络基础设施建设，同时也具备在“数纽”层提供算网协同、算力协同和交易服务的基础能力，运营商还具有在“数盾”层提供网络、算力和数据安全保障的强大手段和能力。随着“东数西算”工程的发展，在“数链”“数脑”层的产业服务将是运营商服务数字经济的新赛道，运营商可以发挥先天的资源优势，并利用其在产业链中的核心地位，加强在相关领域的基础技术和应用研发，建立在“大数据”和“大应用”领域的独特优势。2.三大运营商在“东数西算”领域的布局2.1中国移动打造“连接+算力+能力”，形成新型信息服务体系中国移动正在全力构建以5G、算力网络、智慧中台为基础的新型信息基础设施，加速形成“连接+算力+能力”新型信息服务体系。在算力基础设施方面，一是对接国家“东数西算”部署，深化顶层设计，完善全网算力服务资源池、网络互联互通等规划建设方案，依托“4+3+X”数据中心布局，打造京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝四大热点区域中心，呼和浩特、哈尔滨、贵阳三大跨省中心。二是强化全网算力资源的互联和统一调度，加快边缘云建设部署。三是持续推进“三朵云”融合，优先推动移动云、IT云底层架构及通用能力共享，研究制定IaaS层整合的架构方案和部署策略。在骨干传输网络转型方面，将依托“4+3+X”数据中心布局，按需部署网络节点、增设直连链路、调整组网架构，由过去的以地域为中心的架构布局，向以算力为中心的架构布局逐渐调整，优化路由结构，实现大算力节点之间直达。2022年，中国移动有关算力网络的资本开支将达480亿元，落实国家“东数西算”工程部署，年底累计投产对外可用IDC机架约45万架[51]。2.2中国电信发挥云网融合优势，推进“东数西算”工程中国电信于2020年明确“2+4+31+X”的数据中心/云布局，“2”指的内蒙古和贵州数据中心，定位为充分利用当地丰富可再生能源优势和能耗低成本优势，为全国提供人工智能模型训练、数据存储备份、离线分析等实时要求“东数西算”专题研究报告-72-较低的业务；“4”指的京津冀、长三角、粤港澳大湾区和陕川渝等地区数据中心定位为服务于热点地区高密度人口、高频次访问的视频播放、电子商务等实时要求较高的业务，满足区域战略发展需求；“31”和“X”主要指分布在各省、地市及县区等，中国电信主要部署车联网、自动驾驶、无人机、工业互联网、AR/VR等超低延迟、大带宽、海量连接的业务。截至目前，中国电信在“2+4”区域部署的数据中心达到总规模的77%左右。预计“十四五”末，中国电信在八大枢纽节点数据中心规模占比达到85%；东西部数据中心的比例将由现在的7:3调整至“十四五”末的6:4。2022年，中国电信计划IDC投资65亿元，新建4.5万机架，算力投资140亿元[52]，通过新增投资，激活现有的资产和资源，全力承接国家“东数西算”工程。在网络方面，中国电信围绕一体化算力网络国家枢纽节点，优化网络布局，推动将通信网络从传统以行政区划方式组网，改为围绕数据中心和云组网，将通信网络骨干节点部署在内蒙古和贵州等数据中心枢纽节点，并将国家枢纽节点与一线或经济热点区域进行直接互联，全面提升全国用户至枢纽节点的访问质量，全面提升枢纽节点间的连接质量，全面提升枢纽节点内的各个数据中心之间的互联质量。2.3中国联通致力算网融合发展，铸造大计算引擎中国联通2021年发布《CUBE-Net3.0网络创新体系》，提出建设“联接+计算+智能”的新型数字信息基础设施。在CUBE-Net3.0架构指导下，中国联通全面承接国家“东数西算”工程，制定了《建设新型数字信息基础设施行动计划》和《算网融合发展行动计划》，并完成《“东数西算”工程专项规划》，其中提出：优化“5+4+31+X”数据中心资源布局，成立专班机制，2022年完成上海青浦、浙江嘉善、江苏苏州、安徽芜湖、广东韶关、甘肃庆阳6个国家东数西算起步区内补充选址。2022年底全网数据中心机架数达34.5万架，5大核心区域新增机架2.25万架[53]。在算力能力方面，积极引入GPU、DPU等新型算力，提高算效和高性能算力占比；加强自主可控，积极开展鲲鹏、海光等GCH算力在通信云、大数据等领域的适配验证，在保障业务连续性和安全生产前提下，稳步推进GCH设备替“东数西算”专题研究报告-73-代工作。在网络方面围绕“5+4+31+X”的云网边一体化算网布局，优化网络结构，建设国家枢纽节点间骨干低时延高效直达光缆，打造架构领先、体验领先、运力充沛、智能开放的全光传送底座。优化IP骨干网络架构，将东数西算国家枢纽节点升级为骨干节点，提升用户访问质量。构筑SRv6技术底座，打造低时延保障、路径随选、算网可编程等差异化能力。在统一运营方面，实现全网资源集约管控、全面实现可视化；提供一点受理，云池计算、存储、网络资源一体交付服务。五、发展建议“东数西算”工程的大幕已经开启，国家、地方政府及产业链的相关方都在紧锣密鼓地推进，但依然面临多方面的挑战。为加快“东数西算”工程的顺利实施，提出如下建议：1.完善顶层设计和组织体系。建议从政策、市场、技术和产业等多方面加强“东数西算”工程的顶层设计，完善全国一体化大数据中心及算力服务协同运营的组织体系，明确基础运营商的责任主体，鼓励基础运营商进行市场化服务创新和产业协作。2.强化监督管理和政策引导。加强对市场化运作的数据中心在建设、运营等环节的监管，保证数据中心高标准建设，坚决杜绝弄虚作假、套取补贴等现象。制定算力一体化服务评测体系和市场准入政策，避免产业无序竞争。3.鼓励产业西迁和东西协同。发挥政府和央企示范带动作用，推动政府数据和电子政务服务西迁，打造全国一体化的电子政务服务体系。鼓励中央企业率先在西部地区打造示范应用，吸引东部互联网平台应用落户西部。积极建立与东部发达地区供需对接机制与平台，进一步优化营商环境，发挥应用集聚效应，带动更多企业将算力和数据应用系统向西部迁移。4.加强技术攻关和标准制定。“东数西算”工程的总体方向已经明确，但如何让算力服务发展到像电力服务一样的水平，还有很多不确定性，需要加强对算力网络总体架构、算力服务化及发展范式、算力资源的开放“东数西算”专题研究报告-74-和可度量、算力交易技术、算力网络支撑体系和协同发展的研究，制定国家和行业标准，提高算力网络服务企业间的兼容性和互通性，推动“东数西算”向普遍算力服务方向发展。5.保障算网安全和数据安全。算网安全可靠是“东数西算”工程安全可控运行的重要保障。外挂式安全体系难以满足“东数西算”工程下的安全需求，应研发新型安全技术体系或架构，基于内生安全技术，提高安全保障和服务能力。统筹建立网络安全预警感知系统和国家级态势指挥系统，对重点领域进行动态感知，提前识别重大风险。加快制定网络与数据安全统一标准。严格重要数据、个人信息等敏感数据的保护，增强数据流动的规范性、安全性、可管控性。6.推进产业自立和技术可控。供应链安全是“东数西算”安全体系比较薄弱的环节，需要国家政策大力支持，积极培育自主可控算网产业，鼓励企业更多地使用国产软硬件设备，同时加强核心技术攻关，逐步解决在核心软件和高端芯片上的“卡脖子”问题。7.坚持开源开放和生态共建。算力服务的多样性需求决定了技术架构和基础设施的多样性。多种架构并行发展模式下，需要协同产业多方共同开展通用基础平台软件的研发，构建开源开放、共建共享的技术生态，屏蔽底层技术的差异性，保证各类应用在多样化算力设施上的通用性，降低应用研发的成本和难度，加速应用创新。8.重视融合创新和注智赋能。“东数西算”工程将推动算力服务化的发展，也大大增加了算力服务和网络服务的复杂性，需要加强AI、大数据、区块链等数字新技术在算力网络的应用研究，研发面向智能运营和敏捷服务的算网大脑，构建智能、可靠、面向服务的“数纽”层，提高算力网络的智能化服务能力，实现“东数西算”服务从数字化、网络化到智能化的跃迁。“东数西算”专题研究报告-1-缩略语缩略语英文全称中文释义AIArtificialIntelligence人工智能AMDAdvancedMicroDevices,Inc.美国超威半导体公司ARAugmentedReality增强现实技术ARMAdvancedRISCMachine进阶精简指令集机器ASICApplicationSpecificIntegratedCircuit专用集成电路ASONAutomaticallySwitchedOpticalNetwork自动交换光网络AWSAmazonWebServices亚马逊云服务CPUCenterProcessingUnit中央处理器DCDataCenter数据中心DDoSDistributedDenialofService分布式拒绝服务DPIDeepPacketInspection基于数据包的深度检测技术DPUDataProcessingUnit数据处理器DRAMDynamicRandomAccessMemory动态随机存取存储器DSPDigitalsignalprocess数字信号处理FPGAFieldProgrammableGateArray现场可编程逻辑门阵列FWFirewall防火墙GDPGrossDomesticProduct国内生产总值GPUGraphicsProcessingUnit图形处理器IaaSInfrastructureasaService基础设施即服务ICTInformationandCommunicationTechnology信息和通信技术IDCInternetDataCenter互联网数据中心IPInternetProtocol互联网协议ITInformationTechnology信息技术技术“东数西算”专题研究报告-2-ITOInformationTechnologyOutsourcing信息技术服务外包MECMulti-accessEdgeComputing多接入边缘计算MIPSMillionInstructionsPerSecond单字长定点指令平均执行速度NFTNon-FungibleToken非同质化代币OTNOpticalTransmissionNetwork光传输网PaaSPlatformasaService平台即服务PUEPowerUsageEffectiveness电源使用效率OMSPOpticalMultiplexSectionProtect光复用段保护QoSQualityofService服务质量QUICQuickUDPInternetConnection基于UDP的低时延的互联网传输层协议SaaSSoftwareasaService软件即服务SDNSoftwareDefinedNetwork,软件定义网络SRSegmentRouting分段路由TCPTransmissionControlProtocol传输控制协议TEETrustedexecutionenvironment可信执行环境TI-LFATopologyIndependentLoopFreeAlternate拓扑无关的无环备用UDPUserDatagramProtocol用户数据报协议UPSUninterruptedPowerSupply不间断电源VRVirtualReality虚拟现实技术WAFWebApplicationFirewallWeb应用防护系统WEBWorldWideWeb全球广域网WSONWavelengthSwitchedOpticalNetwork基于WDM传输网的ASON（波长交换光网络）“东数西算”专题研究报告-3-参考文献一、政策篇[1]2021-2022全球计算力指数评估报告[R]，浪潮信息、国际数据公司(IDC)和清华大学，2022年3月[2]中国算力发展指数白皮书[R]，中国信息通信研究院，2021年9月[3]2022中国企业数智服务市场趋势洞察报告[R]，中国软件网、海比研究院，2021年12月[4]人民政协报丨柏睿数据总裁梁雪青：数据中心绿色发展更需发挥企业创新力，2022年6月，https://www.sohu.com/a/555463123_121180110[5]“十四五”现代能源体系规划，发改能源〔2022〕210号[6]国家能源局有关负责同志就《“十四五”现代能源体系规划》答记者问，全国能源信息平台公众号，https://author.baidu.com/home?from=bjh_article&app_id=1636750128438887[7]理性解析东数西算：用旧基建拉动新基建;张贺飞,https://view.inews.qq.com/a/20220228A014TD00?startextras=0_e730964f9cdab&from=ampzkqw[8]2010年度电价执行及电费结算情况通报[R]，国家电力监管委员会，2021年9月[9]《全国一体化大数据中心协同创新算力枢纽实施方案》[R]，发改高技〔2021〕709号[10]《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》，发改高技[2020]1922号[11]国家发展改革委召开新闻发布会就“东数西算”投资建设进展情况等答记者问，中华人民共和国国家发展和改革委员会官网，https://www.ndrc.gov.cn/xwdt/ztzl/dsxs/gzdt5/202204/t2022042“东数西算”专题研究报告-4-4_1322761.html?code=&state=123[12]北京市第十五届人民代表大会第五次会议《政府工作报告》，陈吉宁市长，2022年1月6日[13]重实干务实功求实效｜呼和浩特让数字经济扬帆“新蓝海，内蒙古日报，https://baijiahao.baidu.com/s?id=1733941540275887716&wfr=spider&for=pc二、市场篇[14]2022年3月24日，《“东数西算”工程系列解读之六：东数西算推动我国新型算力网络体系构建》,中华人民共和国国家发展和改革委员会，https://view.inews.qq.com/a/20220323A0942H00.[15]2021年10月24日，《中国算力发展指数白皮书（2021）》,中国信息通信研究院，https://www.waizi.org.cn/doc/121378.html.[16]2021年9月19日，《2021年中国基础云服务行业数据报告》，艾瑞咨询，https://xw.qq.com/cmsid/20210521A01BUK00.[17]2021年10月18日，《2021年中国数据安全与灾备技术产业白皮书》，英方研究院，https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404564963330228260.三、技术篇[18]中国联通新型数字信息基础设施行动计划（2022-2025年）[R]，中国联合网络通信有限公司，2021年12月[19]中国移动算力网络白皮书[R]，中国移动通信集团有限公司，2021年11月[20]中国电信云网融合2030技术白皮书[R]，中国电信集团公司，2020年11月[21]算力网络框架与架构标准（Y.2501）[R]，ITU-T算力网络技术国际标准，2021年7月[22]人民网丨加快打造全国算力“一张网”，2022年3月，https://baijiahao.baidu.com/s?id=1728403536873298975&wfr=spide“东数西算”专题研究报告-5-r&for=pc[23]中国电子报丨东数西算“芯”基建，2022年3月，https://baijiahao.baidu.com/s?id=1726335591821343884&wfr=spider&for=pc[24]中国数字经济发展研究报告[R]，中通服咨询设计研究院，2021年5月[25]中国云计算产业发展与应用白皮书[R]，国务院发展研究中心，2019年10月[26]数据时代2025[R]，国际数据公司（IDC），2017年5月[27]中国算力发展指数白皮书[R]，中国信息通信研究院，2021年9月[28]《算力时代的全光底座白皮书》，中国联通研究院，2022年5月，https://www.doc88.com/p-28939694600547.html[29]《我国典型地区数据中心网络性能分析报告》,中国信息通信研究院、上海有孚网络股份有限公司，2020年6月[30]边缘计算与云计算协同白皮书2.0[R]，边缘计算产业联盟(ECC)与工业互联网产业联盟(AII)，2020年12月[31]计算机行业算力系列之二：CPU投资逻辑及估值辨析：国产算力时代，服务器及CPU投资正当时;东兴证券,https://www.ulapia.com/reports/industry_research/jisuanjixing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