Viavi白皮书：AI数据中心的5大发展趋势

数据作为核心资源推动超大规模数据中心发展，2020 年全球数据量达 64 ZB，IoT 连接数 2024 年预计达 830 亿，5G 和边缘计算加剧数据爆发。超大规模数据中心（≥5000 服务器，≥1 万平方英尺）通过叶脊架构、自动化测试（如 VIAVI 的 MPO 12 秒检测）和绿色能源（如瑞典数据中心利用自然冷却）应对挑战，同时面临功耗（预计 2030 年占全球用电 1-21%）、时延（自动驾驶需零容忍）和互操作性难题。VIAVI 提供从实验室到现场的端到端测试方案，支持 400G/800G 传输和云管理，助力提升效率 60%+ 并保障 SLA。

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●数据：世界上最有价值的资源

数据爆炸的规模：2020 年全球数据量达 64 ZB，相当于可观测宇宙恒星数量的 60 倍；IoT 连接数从 2020 年的 350 亿增至 2024 年的 830 亿，5G 部署速度是 4G 的 4 倍。

驱动力：互联网内容提供商（ICPs，如亚马逊、谷歌）通过电商、广告、云服务驱动数据需求；边缘计算和 5G 推动数据处理向网络边缘迁移。

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挑战：数据中心需平衡容量扩张与功耗控制（预计 2030 年数据中心用电占全球 1-21%），同时应对时延敏感型应用（如自动驾驶）的需求。

●服务器：少即是多

无服务器架构（Serverless）：开发者无需管理服务器，由云厂商自动处理资源调度，按使用量计费（如 AWS Lambda），市场规模 2025 年预计达 211 亿美元。

优势：简化运维、自动弹性扩展、降低 DDoS 风险，适用于事件驱动型场景（如 API 端点、实时数据处理）。

局限性：依赖云厂商（供应商锁定）、冷启动延迟、SLA 可靠性低于传统架构，需专用监控工具（如 AWS X-Ray）。

●处理能力向边缘延伸

边缘计算的重要性：预计 2025 年 75% 的企业数据在边缘处理（2018 年仅 10%），自动驾驶、远程医疗等场景要求零延迟。

技术路径：

移动边缘计算（MEC）：在网络边缘部署计算资源，减少云端传输延迟，支持实时分析（如智能城市、无人机监控）。

雾计算（Fog Computing）：在局域网（LAN）内处理数据，补充边缘计算的本地化能力。

测试需求：边缘节点需验证吞吐量、时延和可靠性，VIAVI 工具支持 DCI 全链路测试以保障边缘与云端协同。

●实现规模与速度：超大规模数据中心的新形态

定义与规模：至少 5000 台服务器、1 万平方英尺面积，全球超 650 个，亚马逊、微软、谷歌占全球半数以上。

架构创新：

叶脊（Leaf/Spine）架构替代传统三层模型，提升横向扩展能力；

架顶式（TOR）/ 行尾式（EOR）布线优化电缆管理，支持高密度光纤（如 6912 芯 / 电缆）。

技术挑战：5G 和 IoT 推动 DCI 向 400G/800G 演进，需自动化测试工具（如 VIAVI 的 MPO 12 秒检测）提升效率。

●以更低功耗实现更高速度

功耗困境：数据中心电力消耗随规模增长，Facebook 瑞典数据中心利用北极圈低温自然冷却，结合水电实现绿色供电。

效率优化：

液冷技术降低散热功耗，可再生能源（太阳能、风能）占比提升；

自动化测试减少人工干预，间接降低碳排放（如 VIAVI 的 StrataSync 平台）。

Jevons 悖论：技术效率提升可能推动数据使用量增长，需平衡性能与可持续性。

●结论：数据中心面临的挑战与机遇

内容为王

随着全球对数据的需求呈指数级增长，将数据视为世界上最有价值的资源已不足为奇。亚马逊、苹果、脸书、微软和网飞等公司是这一变革的主要驱动力，而互联网内容提供商（ICPs）则在推动新的数据经济。

目前生成的数据量虽然可以量化，但却难以想象。我们需要越来越大的度量单位 —— 万亿次浮点运算、泽字节甚至尧字节 —— 来表示数据量，而这仅仅是个开始。随着 5G、物联网和云计算的持续加速，数据驱动的经济将迎来更大的爆发。

但数据量只是故事的一半。自动驾驶汽车、无人机和机器人，以及更日常的应用如流媒体视频、语音助手和聊天机器人，都依赖于不断提高的数据速度才能最佳运行。据估计，一辆自动驾驶汽车每小时可产生超过 25GB 的数据 —— 几乎是高清视频流的 30 倍。

不难理解为什么自动驾驶汽车或进行手术的机器人需要零延迟的网络性能。然而，即使不涉及生死攸关的情况，延迟也会成为压力点。消费者对等待的反应通常很负面，无论是 VoIP 通话不清晰、在线搜索时间过长，还是可爱的猫咪视频缓冲。当消费者被迫等待或体验不佳时，他们会用钱包投票。互联网内容提供商深知这一点。

基础设施与商业模式

数据量的激增和速度的提升也带来了新的压力。

为了实现预期的数据速度和容量，数据中心设施需要确保无缝的数据中心互联（DCI）。数据中心的旧秩序正从各个方面受到挑战：布线基础设施成本上升，互操作性协议繁多，关键的是，互联网内容提供商的运营方式也在改变。

传统的网络基础设施投资周期以及后续的测试和维护与互联网内容提供商的超高速运营周期不匹配。内容才是关键，对内容的需求如此之快，以至于对底层基础设施的审查难免减少。为了继续支持参与型经济，数据中心正在采用新方法来跟上互联网内容提供商的商业模式。

新时代，新挑战

无服务器计算和边缘计算等相对较新的计算形式正在减轻数据中心的部分压力，但同时也带来了其他挑战。

例如，数据中心互联（DCI）在维持数据生态系统运行中的作用将变得越来越重要。以最佳效率架构满足数据需求将成为竞争优势。充分利用现有数据中心基础设施是互联网内容提供商现在面临的挑战。

随着数据中心规模和能力的增长，功耗问题日益突出。互联网内容提供商迫切需要重新思考数据处理与功耗之间的关系。数据中心设计越来越多地考虑互联网内容提供商如何利用自然资源和可再生能源来降低成本。

数据中心不仅在外观上焕然一新，其内部设计也有所不同。随着规模的扩大和自动化与监控技术的成熟，数据中心对人力的依赖减少，转而由嵌入传感器的硬件以及网络和自动化软件来确保平稳运行，所有这些都可远程管理。随着数据速度和容量的增长，数据中心越来越多地支持蓬勃发展的数据服务行业，出错或停机的余地越来越小。

数据中心的测试时代

数据中心监控和编排工具现在越来越灵活、自动化和虚拟化，以支持数据中心基础设施的新需求。

传统上专注于内容的互联网内容提供商，正开始认识到全面部署、管理和优化技术的好处，以进一步利用现有基础设施、实现数据速度、保持正常运行时间并在问题出现前预防问题。

严格的测试和测量还可以帮助互联网内容提供商管理变革并加快网络建设。例如，测试流程自动化和自动检测实践减轻了将新技术集成到数据中心时的麻烦。随着数据中心升级设备以实现 400G 和 800G 及更高速度，互联网内容提供商需要一种确保可靠性的方法。随着数据处理在混合环境中变得分布式和抽象化，互联网内容提供商还需要确保整个生态系统的性能。

简而言之，互联网内容提供商正在学习以新的方式利用数据中心的力量。虽然互联网内容提供商曾经忽视了数据中心中测试和测量的作用，但现在很明显，跨虚拟、物理和基于云的基础设施的严格测试是实现 7×24 小时正常运行的不可或缺的一部分。

超大规模生态系统的解决方案

VIAVI Solutions 与超大规模数据中心运营商、互联网内容提供商（ICPs）、云服务提供商以及部署强大数据中心互联（DCI）的企业合作，以减少测试时间、优化光网络、降低延迟并确保支持服务级别协议（SLA）的 100% 可靠性。

我们保证光硬件从实验室到启动再到监控的性能，包括可在 12 秒内检测 MPO 连接器的设备，以及可同时测试两个 100G 端口的设备。由于 VIAVI Solutions 参与了超大规模光测试的所有阶段，我们了解您如何构建高达 400G 及更高速度的高速网络，并且我们拥有测试所有设备的工具 —— 从传统的测试和测量工具到测试流程自动化和基于云的管理解决方案。

VIAVI Solutions 积极参与了包括电信基础设施项目（TIP）在内的 30 多个标准机构和开源计划。但是，当标准制定速度不够快时，我们会预测并开发设备来测试不断发展的标准。我们相信开放 API，因此超大规模公司可以编写自己的自动化代码。VIAVI Solutions 拥有近 100 年的通信设备测试经验。

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