受到物聯網等應用快速崛起影響，資料中心逐漸去中心化，微縮並轉而移至靠近實際應用的邊緣端。然而，基於都市密集地帶的營運成本挑戰，5G也將透過其高頻寬和低延遲通訊的特性，協助資料中心應對嚴格的應用需求。
雲端運算、通訊服務和容器化等趨勢已發展多年，受到這些趨勢影響，對於資料中心的需求正持續上升。JLL[1]資料顯示，全球新增了近6,500萬平方英尺的資料中心，而目前仍有約500萬平方英尺的資料中心正在興建中。這些資料中心一般設於市郊大型設施中，這類地區的房產價格與公共事業開銷較低，使得資本與營運成本更為合理。建造大型資料中心的這種模式與網路革命的需求一拍即合。
然而，隨著5G的問世、物聯網(IoT)如雨後春筍般發展，以及擴增實境/虛擬實境(AR/VR)無線技術的進步，一場連線革命正促使各種資料中心開始擴張(圖1)。這種擴張帶有顯著的去中心化特徵，最終，邊緣運算與資料中心的服務將被建置在靠近具有高需求的終端使用者裝置與自主化系統的地方，具體需求如低延遲及高資料傳輸量。
圖1 擴增實境應用能協助智慧型工廠環境的技術人員，而IoT結合AR技術將需要超高可靠度、低延遲的網路方案 (圖片來源：zapp2photo - stock.adobe.com)
本文將探討物聯網與5G崛起對邊緣運算和資料中心需求的影響，以支援新興超可靠低延遲通訊(URLLC)、大規模機器型通訊(mMTC)和增強型行動寬頻(eMBB)服務。
雲端服務轉型中 5G/巨量物聯網時代來臨
傳統網際網路與雲端服務的基礎模型，能夠儲存並處理來自全球許多終端裝置的巨量資料。如今，這些雲端服務普遍採用容器化技術，由伺服器陣列支援，能在可接受的延遲範圍內彈性滿足各種服務的需求。這些服務的延遲通常在數十毫秒左右。對於多數傳統應用程式，例如遊戲、網路服務、影音串流、儲存與高效能運算，如此延遲尚可接受。
為了替使用者降低延遲，大型雲端服務業者常會將熱門內容分散至各地資料中心，確保這些內容存放在距離請求該資料的使用者較近的位置。此舉通常以精密的演算法來達成。然而，這些服務依然具有數十毫秒的延遲，遠超過許多應用所能接受的延遲臨界值，例如現代自動駕駛汽車、工業物聯網(IIoT)、自主機器人及邊緣運算。
雖然5G技術尚處於初期發展階段，且多數5G服務仍使用6GHz以下(FR1)頻譜，但隨著透過網路進行資料生成、處理和分配的方式及位置轉變，5G服務依舊將迅速為這樣的轉變趨勢奠定基礎。許多5G超可靠低延遲通訊(URLLC)應用正致力實現低於1毫秒的延遲，相較於現狀，將延遲減少逾10倍。此外，延遲的降低也符合eMBB的目標，即將行動數據速度提升至平均近600Mbps，較目前約30Mbps的平均速度增加20倍，而這個數字仍在持續成長。因此，能夠支援低於1毫秒延遲等級的網路基礎設施，還需要支援數倍於目前行動寬頻服務的數據量。
此外，5G也為固定無線存取(FWA)的發展帶來成長機會，旨在透過5G無線連接為擁擠城市環境中的家庭提供高速網路服務；同時，mMTC的設計也讓5G能夠為極度密集環境中成千上萬的物聯網裝置提供服務。當然，這僅僅是整個轉變的開始，接下來將有越來越多網路以極高的頻寬擴展其5G FR2功能，並將在不久的將來採用5G Advanced技術。
資料中心在5G問世後的演進
在支援5G的網路中，上述因素將導致資料流動的位置和方式產生變化，邊緣運算服務也會隨著物聯網發展而成長。其中，部分變化旨在確保低延遲，以及針對5G支援的大量使用者和各種資料流量的處理能力。5G標準已有效應對這類變化，不過其高度依賴支援網路的網路虛擬化功能。
然而，即使採用最新的網路硬體和演算法，也無法克服自數千英里外傳送訊號的物理限制，將導致部分5G應用的延遲不符合需求。因此，在人口稠密的都會區、校園和工業園區建設資料中心和邊緣運算設施的趨勢日益明顯，這些場所對於此類服務的需求正迅速成長。
建造更小型、更高效的資料中心並非新鮮事，而現代的高效率冷卻技術也為日漸攀升的電力供應成本提供了部分解決方案。此類資料中心所面臨的其中一項主要挑戰，是在全球多種多樣且高度受限的都會區域中，確保各種服務的房地產投資報酬率(ROI)維持在合理範圍內；另一項挑戰與專用無線網路的發展相關，專用網路常用於政府機構和工業設施中，需要設置在地的資料中心和邊緣運算設施，並往往具有廣泛且多樣的需求。
微型資料中心為潛在市場
面對充滿大量分散式物聯網裝置的5G未來，以及在使用者附近提供邊緣運算和儲存服務以降低延遲的需求，現在資料中心正面對與前幾代資料中心顯著不同的挑戰。
全新挑戰和需求可能將促使資料中心開發者和硬體供應商進行重大調整，以便有效適應新的限制因素(如昂貴的房地產)，並在滿足極高頻寬需求的同時，也因應低延遲應用的需求，提供URLLC服務。許多開發商似乎還在觀望，現階段主要升級現有硬體和服務，使服務更加符合較為傳統的網路需求；與此同時，積極的開發商則可能會在擁擠的都會環境中，承擔風險並著手建造微型資料中心設施。
(本文由貿澤電子提供)
資料來源
[1] 「5G將如何帶動新資料中心的建設。」取得日期：2023年10月27日。https://www.us.jll.com/en/trends-and-insights/cities/how-5g-is-set-to-spur-new-data-center-construction。