数字中国建设关键基础设施，“算力网络”时代来临

行业研究|深度报告 看好（维持） 数字中国建设关键基础设施，“算力网络”时代来临 通信行业 国家/地区中国 行业通信行业 报告发布日期2023年03月03日 核心观点 算力中心布局孤岛化、低利用率推动算力网络建设。一方面，东西部区域算力供需错配，西部地区能源、土地供给充足，其庞大的数据中心建设潜力可有效环节东部 地区的运算压力及能耗需求。据此，国家规划“东数西算”工程，在全国铺开八大算力枢纽节点和十大数据中心集群。另一方面，物联网发展带来的数据量激增，不断提振边缘计算需求，算力逐步向云-边-端三级架构推进。算力布局分散的背景下，一些算力中心利用率只有10%，造成资源的严重浪费，同时算力互联难度加大，异构算力也对网络提出了更高要求。 算力网络的建设重点聚焦算、网、脑。算力网络由算（生产算力）、网（连接算力）、脑（统一感知、编排、调度、协同算力）三部分组成，算和网是上层编排管理的基础。建设算力网络，首先要加强算力端的建设，如云、IDC等基础设施；此外还需对网络端进行优化，推动建成具有弹性、敏捷、无损、安全、感知、可视等特征的网络。2月27日，中共中央、国务院印发了《数字中国建设整体布局规 划》，规划指出，夯实数字中国建设基础，包括加快5G网络与千兆光网协同建设系统优化算力基础设施布局，促进东西部算力高效互补和协同联动，引导通用数据中心、超算中心、智能计算中心、边缘数据中心等合理梯次布局。 运营商作为基础设施提供商及顶层设计者，持续推动算网建设和云网融合。截至2022年上半年，中国移动对外可用IDC机架达42.9万架，净增2.2万架，投产云服务器59.3万台；中国电信已拥有700多个数据中心，新建天翼云服务器8.1万台，算力规模达到3.1EFLOPS，预计到2022年底，算力规模将达3.8EFLOPS，相较去年提升80%以上；中国联通IDC机架较上年底提升1.9万架，总数达32.9万架。根据规划，2022年，中国移动拟投入480亿元用于算力网络建设，计划可用IDC机架达45万架。累计投产云服务器超66万台；中国电信拟投入140亿元用于算力建设，新建16万云服务器，拟投入65亿元用于IDC建设，新建4.5万机架；中国联通拟投入145亿元用于算力网络建设。 投资建议与投资标的 国内总体规划算力网络，将拉动算力相关的网络建设投入，建议关注以下细分领域及标的： 1）算网运营及建设：中国电信(601728，未评级)、中国电信(00728，未评级)、中国移 动(600941，买入)、中国移动(00941，买入)、中国联通(600050，未评级)、中国联通(00762，未评级)。 2）网络设备：中兴通讯(000063，买入)、锐捷网络(301165，未评级)。 3）光模块：中际旭创(300308，买入)、新易盛(300502，未评级)、剑桥科技(603083， 未评级)。 4）国内IDC：美利云(000815，未评级)、奥飞数据(300738，未评级)、光环新网 (300383，未评级)、宝信软件(600845，买入)、万国数据(GDS.O，未评级)、万国数据-SW(09698，未评级)。 风险提示 算力网络建设进度不及预期，运营商资本开支不及预期，算力需求增长不及预期。 张颖021-63325888*6085 zhangying1@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860514090001香港证监会牌照：BRW773 王婉婷wangwanting@orientsec.com.cn 周天恩zhoutianen@orientsec.com.cn 《数字中国建设整体布局规划》颁布，推动算力网络建设 2023-02-27 ChatGPT掀起全球热潮，光通信领域有望 2023-02-13 受益于高算力需求运营商：赋能数字经济，提高股东回报 2022-12-13 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 目录 一、为什么需要建设算力网络？5 二、如何建设算力网络？7 标准建立8 建设进展9 三、相关标的10 3.1中国电信10 3.2中国移动11 3.3中国联通12 3.4中兴通讯13 3.5锐捷网络14 3.6中际旭创14 3.7新易盛15 3.8剑桥科技16 3.9美利云16 3.10奥飞数据17 3.11光环新网18 3.12宝信软件19 3.13万国数据19 风险提示20 图表目录 图1：“东数西算”规划八大枢纽节点和十大集群5 图2：中国数据中心区域分布情况5 图3：云-边-端三级算力架构6 图4：不同场景对算网需求对比6 图5：SRV6满足算力网络的泛在接入和敏捷开通8 图6：网络切片确保算力网络的无损传输和安全隔离8 图7：中国移动算力网络体系架构9 图8：基础资源层的技术需求9 图9：中国电信营业收入10 图10：中国电信归母净利润10 图11：中国电信云网融合技术架构11 图12：中国移动营业收入11 图13：中国移动主营业务营收结构11 图14：中国联通营业收入12 图15：中国联通营收结构12 图16：中国联通算力网络架构13 图17：2017-2022H1中兴通讯营业收入及增速13 图18：2017-2022H1中兴通讯归母净利润及增速13 图19：锐捷网络营业收入14 图20：锐捷网络归母净利润14 图21：2017-2022H1中际旭创营业收入及增速15 图22：2017-2022H1中际旭创归母净利润及增速15 图23：2017-2022H1新易盛营业收入及增速15 图24：2017-2022H1新易盛归母净利润及增速15 图25：2017-2022H1剑桥科技营业收入及增速16 图26：2017-2022H1剑桥科技归母净利润及增速16 图27：2017-2022年美利云营业收入及增速17 图28：2017-2022年美利云归母净利润及增速17 图29：2017-2022H1奥飞数据营业收入及增速17 图30：2017-2022H1奥飞数据归母净利润及增速17 图31：2017-2022H1光环新网营业收入及增速18 图32：2017-2022H1光环新网归母净利润及增速18 图33：宝信软件营业收入及增速19 图34：宝信软件归母净利润及增速19 图35：2017-2022H1万国数据营业收入及增速20 图36：2017-2022H1万国数据归母净利润及增速20 表1：算力网络部署的要点7 表2：算力网络标准研究单位9 一、为什么需要建设算力网络？ 东西部算力供需错配，推动“东数西算”规划。“东数西算”旨在将东部需求有序引导至可再生能源丰富的西部，缓解东部运算压力及能耗需求。数据中心的建设需重点考虑土地、电力成本等因素： 土地：数据中心的核心就是各类IT硬件设备，配套电力、安全监控、散热等设施也需要随之部署。据数据显示，单个数据中心的面积达到了60个足球场的面积，对于土地资源紧俏的东部地区，尤其是一二线城市进行建设，成本无疑十分高昂。相比之下，中西部、四五线城市土地资源丰富，成本极低。 电力：数据中心作为“耗能大户”，电力成本占运营支出比例60%-70%，而数据中心耗电量占中国总耗电量的比例逐年持续上升。相比东部地区，中西部地区具备丰富的风电、光伏、水电等清洁能源，且工业用电需求远小于东部城市，因此电价相对低。 气候：数据中心不但高耗能，而且在运转时会散发大量的热量，如果不能及时通过制冷、散热系统将热量排除，会导致硬件设备宕机。数据中心在降温过程中所消耗的能量占到数据中心总能耗的40%之多。中西部地区，比如数据中心产业发展最好的贵州，全年平均气温为14-16摄氏度，气温低，更适合数据中心的建设。 “东数西算”规划全国性算力布局。2022年2月，国家发改委、中央网信办、工信部、国家能源局联合印发通知，同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、宁夏等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。根据相关统计，2022年上半年，我国算力规模已达到150EFlops,规模世界第二，仅次于美国；同时建成多个数据中心、人工智能算力中心，覆盖全国各地。东数西算的工程建设也在改变国家算力的分布，算力互联和高效调度 的重要性逐渐凸显。 图1：“东数西算”规划八大枢纽节点和十大集群图2：中国数据中心区域分布情况 3% 19% 26% 15% 21% 16% 上海及周边北京及周边广深及周边中部地区西部地区东北地区 数据来源：国家发改委，东方证券研究所数据来源：前瞻产业研究院，东方证券研究所 另一方面，随着边缘计算的需求增长，算力出现向云-边-端三级架构演进的趋势。面对物联网数据量的爆发，传统云计算弊端逐渐凸显，如无法满足海量数据处理诉求、无法满足实时数据处理诉求等等。边缘计算的出现，可在一定程度上解决传统云计算遇到的这些问题，物联终端设备产生的数据不需要再传送至遥远的云数据中心处理，而是就近在网络边缘侧完成数据分析和处理，更加高效和安全。 图3：云-边-端三级算力架构 数据来源：华为云开发者联盟，东方证券研究所 分布式算力加大算力互联难度，中长距离场景下，网络时延较高，应用场景仍受限。根据业务对网络时延的要求可将业务分成：热业务、温业务、温冷业务、冷业务。受限于物理规律，以目前的传输速度，中长距离传输仍会产生较大时延。因此中长距离算力调度如“东数西算”中的应用场景仍以网络时效性较低的场景如游戏影音制作、人工智能模型训练等冷、温数据为主。目前的网络连接延迟主要由光纤延迟和路由、转发延迟造成。其中光纤延迟是因为光纤内玻璃折射而降速为真空中光速的1/3，约5ns/m。前文讲到，算力、数据中心呈分布式布局，与用户的距离动辄两三千公里，时延高达20~30ms，难以满足时延敏感性业务的需求。根据鹏城实验室主任高文在中国计算机大会CNCC2022上表达的看法，若算力只用作存储而无法处理热数据，其价值无疑会很低。 图4：不同场景对算网需求对比 数据来源：艾瑞咨询，东方证券研究所 网络互联效率成为算力提升瓶颈。在算力供给侧，数据中心存在“1+1远小于2”的业界难题。由于大规模服务器集群依赖于网络实现互联，因此，当多台服务器向一台服务器同时发送大量报文时，会导致报文数量超过交换机的缓存承受能力而产生丢包。而丢包造成的数据重传，又将极大地影响计算和存储的效率。 二、如何建设算力网络？ 2月27日，中共中央、国务院印发了《数字中国建设整体布局规划》，规划指出，夯实数字中国建设基础。《规划》明确数字基础设施和数据资源体系是数字中国“两大基础”。要打通数字基础设施大动脉，即要加快5G网络与千兆光网协同建设，深入推进IPv6规模部署和应用，推进移动物联网全面发展，大力推进北斗规模应用；系统优化算力基础设施布局，促进东西部算力高效互补和协同联动，引导通用数据中心、超算中心、智能计算中心、边缘数据中心等合理梯次布局；整体提升应用基础设施水平，加强传统基础设施数字化、智能化改造。《规划》提出，到2025年，基本形成横向打通、纵向贯通、协调有力的一体化推进格局，数字中国建设取得重要进展，数字基础设施高效联通；到2035年，数字化发展水平进入世界前列，数字中国建设取得重大成就，数 字中国建设体系化布局更加科学完备。 算力网络构建了海量数据、高效算力、泛在智能之间的互联网络。算力网络的核心思想是通过新型网络技术将地理分布的算力中心节点连接起来，动态实时感知算力资源调度，进而统筹分配和调度计算任务，传输数据，构成全局范围内感知、分配、调度算力的网络，在此基础上汇聚和共享算力、数据、应用资源。算力网络包含算（生产算力）、网（连接算力）、脑（统一感知、编排、调度、协同算力）三部分。 算力网络具有弹性、敏捷、无损、安全、感知、可视等特征。 弹性：算力网络的流量特征与互联网的流量特征不完全相同，对于弹性带宽