通信行業“東數西算”專題研究一、“東數西算”的核心是什么？1.1、正式落地：八大樞紐、十大集群啟動八大樞紐、十大集群落地，“東數西算”正式啟動。2月6日，國家發改委等四部門聯合下發通知，同意在京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝、內蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8地啟動建設國家算力樞紐節點。同時，規劃在和林格爾、中衛、慶陽、天府、重慶、貴安、韶關、蕪湖、張家口以及長三角生態綠色一體化發展示范區共10個區域布局國家數據中心集群。其實早在2016年，工信部首次公布全國數據中心應用發展指引（2017）中就對數據中心均衡分布有考慮。以北京及周邊地區為例，指引提出北京地區數據中心資源緊缺，相關應用需求可轉移至河北、內蒙古、天津等地數據中心承接。此次通知可視為2021年5月24日全國一體化大數據中心協同創新體系算力樞紐實施方案的正式落地。我們認為此次工程本質目標是實現算力資源的“騰籠換鳥”。此次工程明確了八大樞紐的不同算力需求承接：其中粵港澳大灣區、成渝地區、長三角地區、京津冀地區主要負責有低時延要求的數據處理，如以工業互聯網、自動駕駛、金融證券、智慧城市等代表的創新性應用。而貴州、內蒙古、甘肅、寧夏這4個西部節點將負責承接全國范圍的后臺加工、離線分析、存儲備份等非實時算力需求。長遠來看，東部地區承接的應用多契合產業數字化轉型的大方向，對經濟增長有強帶動效應；而西部地區在此過程中，也將逐漸實現“瓦特變比特”，東西部總體實現高質量發展。1.2、重點指標：提高上架率、降低PUE通過對“東數西算”主要文件的梳理，我們認為“東數西算”有以下兩大核心要點：（1）提高上架率，供給端有序增長：目前算力資源結構性不足問題突出，工程明確強調集群內數據中心的平均上架率至少要達到65%以上。同時，貴州、內蒙古、甘肅等地2021年末也陸續出臺建設全國一體化算力網絡國家樞紐節點的建設指引，明確要求數據中心平均上架率≥65%。（2）“雙碳”背景下，能效指標更加嚴格。2018年全國數據中心耗電量達到1608.9億千瓦時，占中國全社會用電量的2.35％。如此需求下，中國對耗能指標早有要求。此前工信部新型數據中心發展三年行動計劃(2021中心發展三年)規定，到2021年底，新建大型及以上數據中心PUE降低到1.35以下；到2023年底，新建大型及以上數據中心PUE降低到1.3以下，嚴寒和寒冷地區力爭降低到1.25以下。我們觀察到此次各地區東部地區PUE目標基本在1.25，西部地區不超過1.2，能效指標更嚴格。（3）容易被忽略的隱含目標：網絡低時延。根據2021年5月全國一體化大數據中心協同創新體系算力樞紐實施方案指引：將推進超大型、大型數據中心集聚發展，構建數據中心集群。數據中心端到端單向網絡時延原則上在20毫秒范圍內，同時車聯網、聯網無人機、智慧電力、智能工廠、智能安防等實時性要求高的業務需求，數據中心端到端單向網絡時延原則上在10毫秒范圍內。二、當前還有哪些瓶頸？2.1、數據中心：中西部大型/超大型數據中心分布不足地區分布來看，西部大型/超大型數據中心較少。當前中國數據中心主要集中在北京、上海、廣州及周邊地區，整體呈現“東部沿海居多，核心城市集中，中、西、北部偏少”的格局。造成這一現象的主要原因是下游需要求占比較大的互聯網企業大多分布在核心城市，滿足這一需求的核心網建設也大多在一線城市。2019年中國北京、上海地區可用機架數分別約為65、62萬個，而中、西部2019年整體可用機架數為30、46萬個，差距仍然較大。上架率角度，西部地區IDC上架率最低，明顯低于平均水平。目前全國整體上架率在50.1%，華東、華北、華南約為65%-68%，而西部地區的西北和西南分別為34%和41%，遠低于平均水平。大型、超大型數據中心來看，據全國數據中心發展指引2018統計，目前中國超大型數據中心上架率僅為34.4％,總體水平仍有較大提升空間。2.2、網絡傳輸：西部跨域遠距離流通能力仍有待提高東部地區嚴格的用水用電指標一定程度上加劇了數據中心的發展瓶頸，所以近年來中國有序在內蒙古、寧夏等地區建設超大型數據中心。雖然西部具備較為明顯的耗能優勢，但從上架率角度看實際效果遠不及東部平均水平，我們認為主要在于西部地區網絡的跨域遠距離流通能力仍有提升空間。（1）首先是西部地區核心骨干網數量依然較少。在網絡建設過程中，降低時延的最有效方法之一就是核心骨干網增加、光纖直連、跨運營商互聯節點，可以降低網絡傳輸過程中的跳數，從而大大降低時延。但當前國家級互聯網骨干直聯點主要分布在北京、上海、廣州、成都、武漢、西安、南京貴陽和福州等地，西部地區超大型數據中心集聚的內蒙古呼和浩特、寧夏中衛、河北張北等地均無網絡直聯點布局，由于其遠離骨干網，鋪設專線成本較高，將影響網絡時延體驗，也就難以承擔東部分流的算力需求。（2）長距離傳輸會造成一定網絡時延。網路時延主要包含四類：節點處理時延、排隊時延、傳輸時延、傳播時延。其中傳輸時延是路由器推出分組所需要的時間，它是分組長度和鏈路傳輸速率的函數，傳播時延是一個比特從一臺路由器傳播到另一臺路由器所需要的時間，與兩臺路由器之間距離有關。長距離傳播下回造成一定網絡時延，但可以通過引入邊緣計算、核心網功能下沉等方案降低時延，滿足“低時延”要求。（3）西部地區網絡傳輸速率仍不及東部、中部水平。過去中國西部地區網絡速率低于平均水平，2019年Q2中國西部地區平均移動寬帶下載速率為22.88Mbit/s，低于全國平均速率的23.58Mbit/s。主要原因之一為西部地區的帶寬較小，而帶寬越寬，也就是我們能以更多的頻率在網上傳輸數據，同一時刻可以傳輸的信號就有更多的頻率可以去表示，傳輸的信息就越多。綜合來看，中西部地區骨干網、帶寬等建設仍有空間。三、產業鏈最受益的環節有哪些？3.1、IDC基建最先受益，關注運營商等在樞紐區提前布局者產業角度，多省市集群已經啟動示范工程。如作為重要樞紐之一的粵港澳大灣區表示將盡快啟動起步區建設。到2025年，韶關數據中心集群將建成50萬架標準機架、500萬臺服務器規模，投資超過500億（不含服務器及軟件）。上海市新一代信息基礎設施發展“十四五”規劃提及，成渝地區目標到2025年，5G基站數量25萬個，覆蓋用戶超過60%。數據中心機架數達到50萬架，算力水平達到500PFlop/s。疊加我們在上一章節討論過的，西部數據中心數量較少、上架率也遠低于平均水平。盡管西部中期規劃仍然是負責后臺加工、離線分析、存儲備份等對網絡要求不高的數據，但我們認為在網絡基本的低延時需求下，1）當前中國西部地區樞紐節點范圍內需要新建大型，超大型的數據中心。2）東部沿海地區對于大型/超大型數據中心的土地、財稅、能耗指標等會進一步收緊，但是邊緣數據中心仍有機會。同時，運營商將為基礎建設環節的核心參與者。主要由于1）三大運營商數據中心規劃與“東數西算”集群節點基本相吻合：以中國移動為例，根據其A股招股書披露，其““4+3+X”數據中心，涵蓋京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝四大熱點區域中心，呼和浩特、哈爾濱、貴陽三大跨省中心，以及多個省級中心和業務節點，與“東數西算”核心節點有多處重合。2）運營商對網絡有控制權，為算力建設的主力軍：一張合格的算力網絡=算力基礎設施（數據中心）+網絡基礎設施（大帶寬、低時延、可調配的網絡），只有三大運營商作為國家重要通信樞紐，其國家級互聯網骨干直聯點主要用于匯聚和疏通區域乃至全國網間通信流量。因此，以中國移動為首的電信運營商為算力網絡建設的核心。3.2、網絡質量是實現算力均衡布局前提，光通信產業鏈增量最為明確網絡建設是當前西部地區首要任務，中期光通信產業鏈基本面向好。無論是將數據傳輸到西部地區進行計算，還是把數據傳輸到西部地區進行存儲，前提都是建設數據中心之間的高速網絡通道，將帶動西部地區網絡建設需求增加。光傳輸設備和IP骨干設備供應商則將獲得最大利好。同時我們認為中期將加速光纖通信向全光網演進，主要由于全光網能更好的實現低時延傳輸需求，且其OXC技術相比傳統的ROADM可以節省90%的機房空間，降低60%的設備功耗，符合“雙碳”要求。長期將利好光模塊產業鏈。數據互聯互通有賴于光通信，而光通信網絡中光模塊是必不可少的，是算力網絡的基礎。數據中心集群建設，疊加算力需求不斷提升，看好長期光模塊市場擴容。3.3、溫控系統不可或缺，高端溫控方案迎來普及良機溫控系統是數據中心產業鏈必不可少的環節，受益于IDC建設，其需求將不斷上升。因為數據中心內放置大多為服務器、交換機等大型大功率企業級IT設備，這些設備在運轉過程中會產生大量的熱量，為了確保數據中心正常運轉，需要保證數據中心處于恒溫恒壓之中。同時，降PUE將成為未來發展趨勢，而溫控系統能耗是除IT能耗之外占比最高的，據2019年統計，溫控系統占IDC能耗40%。因此，溫控系統的能耗是PUE是否能降低到合理水平的關鍵因素之一，溫控系統朝高端化、模塊化發展，有助于提高產品價值量。溫控設備上游主要為核心零部件，包括壓縮機、風機、水蒸發器等，上游廠商較為零散。中游主要為溫控系統供應商，可分為風冷系統與水冷系統。下游主要聚焦于運營商、互聯網、云計算、金融等行業。“東數西算”要求樞紐節點PUE降低到1.25以下，政策大背景下，如何通過技術方案有效降低PUE是溫控系統發展重點。目前，間接蒸發冷卻技術、液冷技術通過將冷卻系統架構簡單化，是目前眾多數據中心冷卻技術中，制冷效果最佳的技術解決方案。結構來看，溫控系統主要分為液冷和風冷兩種類型。在傳統的溫控場景內，目前風冷、液冷是主流。液冷方案的優勢主要是靠近熱源、溫度均勻、能耗低，也比風冷更適合戶外的環境，其方案占比正在快速提升。同時根據賽迪顧問電子信息產業研究中心披露：與風冷系統相比，液冷數據中心可以節省約30%的能源，有效降低能源消耗比，助力滿足綠色數據中心PUE要求。另一方面，大數據中心實施方案也明確指出將鼓勵新型機房精密空調等創新液冷方案的應用，推動數據中心采用機柜模塊化等節能技術模式。間接蒸發自然冷卻技術方案同樣可以滿足PUE小于1.25的標準，與傳統新風自然冷卻及冷凍水冷卻系統相比，具有室內空氣不受室外環境空氣質量的影響、耗水量少、節能水平高等特點和優勢。蒸發冷卻技術按照技術形式可分為直接蒸發冷卻技術與間接蒸發冷卻技術，直接蒸發冷卻將水直接噴淋于未飽和濕空氣中，使空氣等焓增濕、降溫，由于空氣與水直接接觸，其含濕量增加，存在一定的應用限制，為了克服這個問題，引入間接蒸發冷卻，工作介質先經DEC設備處理，流經換熱器通道一側，形成濕通道，產出介質流過干側通道，濕側介質吸收干燥介質的熱量，借助于濕表面蒸發，從而冷卻產出介質。由于工作介質不與水直接接觸，其含濕量不變，實現空氣的等濕降溫。間接蒸發系統由噴淋裝置、換熱芯體、室內風機、室外風機、機械制冷補充裝置、控制系統等組成。溫控設備前景廣闊，國產廠商份額逐漸提升。根據ICTResearch2019年的統計，中國機房空調的市場格局分布較為均勻。市占率前六名中，除維諦份額較高，其余均為國產品牌。近年來，隨著國產廠商在新技術上的逐漸突破、IDC向高端化發展的趨勢及政策背景下對PUE的高要求，國內溫控廠商份額有望進一步上升。3.4、成本下降帶動算力使用，數字經濟規模提升是必然趨