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互联网云数据深度分析报告
2017年互联网云数据深度分析报告
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）
2017年8月
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1.互联网流量红利传导路径：
从CDN到IDC、云计算
随着高清视频、直播、VR、AR、物联网等新兴互联网重度应用的崛起以及内容资源的不断丰富，移动用户数量及固网宽带接入数都得到了迅速增长，拉动互联网访问流量大规模增长，并对运营商基础网络造成强劲冲击，驱动互联网内容服务商和运营商在内容、网络等方面不断加大部署力度，进而促进了CDN、IDC、云计算等新兴行业发展。
全球互联网发展的第一次高峰是在1999年至2001年间，我国互联网的高速发展期同样始于20世纪90年代末。
1993年，随着我国首个全数字移动通信系统（GSM）建成开通，我国正式进入第二代移动通信时代。
2G移动通信系统设计主要面向话音服务而不是数据服务，系统容量较小且不能提供宽带和多媒体服务。
因此，2001年前后，大容量、高频谱利用率、宽带、多媒体3G移动通信网络应运而生。
同期，随着HTTP网页内容加速需求的高速增长，CDN成为全产业关注的热点，除全球CDN龙头Akamai外，LimelightNetworks于2001年也在美国成立，两家龙头公司分别代表了“节点租用”和“节点自建”两种CDN发展模式，带领全球CDN行业随第一次互联网浪潮兴起。
20世纪九十年代末，我国门户网站代表新浪、搜狐、网易掀起了国内互联网发展热潮，网民数量的激增对运营商网络造成了压力，中国CDN产业应运而生。
我国第一家专业CDN服务公司-蓝汛于1998年成立，并在2000年获得信息产业部颁发的CDN试运行许可证。
2000年10月，网宿科技成立，我国CDN商用市场初具规模。
2009年1月，工信部同时发放了三张3G牌照，标志着我国正式进入第三代移动通信时代。
同年10月，网宿科技在创业板挂牌上市，随后迎来了我国2G跨入3G的市场重要转折点，2010年我国移动互联网流量翻倍增长。
2011年左右，中国IDC市场处于高速成长期。
根据IDC圈发布的《2011-2012年中国IDC产业发展研究报告》统计，2011年中国IDC市场规模达到170.8亿元，同比增长67.1%；2009-2011年间IDC市场增速均维持在40%以上。
2013年12月，工信部向三大运营商发放4G牌照，正式开启我国4G商用时代。
同期，我国互联网流量增速重回上升轨道，CDN行业龙头网宿科技盈利增速达到顶峰。
根据工信部2014年发布的通信运营业统计公报，2014年4G移动电话用户大幅增长，移动互联网接入流量消费达20.62亿G，同比增长62.9%；手机上网流量达到17.91亿G，同比增长95.1%。
伴随着移动互联网市场的迅猛增长以及云计算产业的快速发展所带来的CDN需求暴增，2014年起我国CDN市场进入竞争白热化阶段。
阿里云也从2014年3月起正式提供CDN服务，截止于2016财年底（2015年4月1日至2016年3月31日），阿里云营业收入连续6个季度保持三位数增长。
IDC作为海量数据的承载实体，已经发展成为互联网流量计算、存储及流量吞吐的核心基础资源。
在智能终端、VR、AI、物联网等应用快速发展的驱动下，数据存储、云计算及互联网流量大幅增加；根据工信部发布的2016年通信运营业统计公报，2016年我国移动互联网接入流量消费达93.6亿G，同比增长123.7%；进而拉动对IDC互联网基础设施需求的增长。
2015-2016年中国IDC市场延续了2014年3G/4G跨界时代的高增长态势，根据IDC圈的统计，IDC市场总规模为518.6亿元，同比增长39.3%。
2016年，中国IDC市场总规模714.5亿元，同比增长37.8%。
随着5G和物联网商用的到来，互联网、云计算、大数据的高速增长或催生数以万亿级别的数据容量的旺盛需求，全球运营商及大型互联网服务商纷纷布局大型云数据中心并推进云计算部署。
1.1.新兴互联网应用崛起，推动互联网流量持续高速增长
根据思科可视化网络指数（VisualNetworkingIndex）预测，全球数字化转型将对IP网络需求产生深远影响，全球IP总流量将在2016-2021年间将增长三倍，从2016年的年均1.2ZB（96EB/月）增长到2021年的3.3ZB（278EB/月）。
其中，全球互联网用户将从2016年的33亿增长到46亿，占全球人口总数的58%；个人设备和M2M（机器对机器）联接将从2016年的171亿增长到2021年的271亿；平均宽带速度将从27.5Mbps增长到53.0Mbps,互联网流量中视频占比将从73%提升至82%。
图1：
全球互联网流量增速预测
图2：
主要国家2016年固定宽带流量增长分布情况
按地区来看，思科预测2016-2021年间，中东和非洲地区流量增长最快，复合年增长率高达42%，到2021年该地区IP流量约为每月15.5EB，相当于5.8倍增长。
其次是亚太地区，IP流量到2021年约为每月107.7EB，年复合增长率为26%，相当于3.2倍增长。
而北美洲增速相对平稳，思科预计到2021年北美洲地区IP流量增长为每月85EB，年复合增长率为20%。
表1：
2016-2021年全球各地区流量增长预测
1.1.1.高清视频、直播等业务或成为推动互联网流量增长的主力军
随着OTT视频、4K高清业务、VR/AR及直播等新兴媒体业务的快速发展，大视频业务已经成为运营商发展最快的移动互联网业务。
全球用户视频业务的消费习惯已经形成，产业链热度不减。
根据思科预测，全球互联网视频用户（非移动端）将从2016年的14亿增长到2021年的19亿，视频流量在互联网IP总流量的占比将从2016年的67%增长到2021年的80%。
根据中国信息通信研究院预测，2016-2020年，我国移动视频业务流量增速复合年增长率将超过150%，到2020年移动视频流量在移动互联网流量中占比将超过六成。
2016年，国内三大运营商IPTV用户总数突破1亿大关，截止于2016年6月，我国在线视频用户规模达到5.14亿户。
据爱立信统计，我国用户当今1年的移动视频观看时间较4年前增加了200小时以上。
（1）OTT-TV视频流量快速增加
根据埃森哲预测，2016年全球接入互联网的电视机数量或已经达到5.5亿台，占全球电视机总量的五分之一。
我国智能电视市场发展迅速，据奥维咨询统计，2014年我国智能电视出货量约为3110万台，渗透率约为70%；2015年出货量约为3750万台，渗透率高达85%。
智研咨询发布的《2016年中国智能电视行业市场现状及发展前景分析》中数据显示，2015年我国智能电视保有量约为1.1亿台，2020年有望增长至3.2亿台；截止2015年底，OTT盒子的保有量累计达到6010万台。
随着OTTTV发展迅猛，用户对视频体验的要求越来越高，渴望类比有线电视，对画质要求及流畅度都有较高要求。
用户在PC端观看互联网视频普遍接受标清（384K）-高清（1.5M）码流，但由于智能电视分辨率高，屏幕较大，达到与有线电视同样的画质效果或需要4M-8M码流，4K电视则需要15M-20M码流，进而随着智能电视的普及，OTT视频流量将持续快速增加。
（2）新兴在线娱乐（视频直播）模式推动互联网流量规模攀升
根据思科预测，到2021年视频直播、VR/AR等新兴媒体将分别实现15倍、20倍的增长，贡献不少于13%的互联网视频流量。
据美国Recode公司统计，2016年视频直播产生的互联网流量约为1.6艾字节，占在线视频流量的3%，而这一数字在2021年有望增长到25艾字节（250亿千兆字节）。
同视频直播一样，移动性能将带动VR/AR的用户基础。
粗略计算一部360度的视频所需的带宽是传统视频的4-5倍，而VR/AR应用场景下所带来得而高分辨率、高帧率、立体图像体验将对带宽提出更高的要求，进而有望推动互联网流量规模持续
攀升。
1.1.2.物联网流量到2021年或占全球IP流量的5%
随着NB-IOT商用元年的到来，智慧家居、智慧医疗、智慧交通/汽车等新兴物联网应用场景有望将M2M联接数量推向下一个高峰。
根据思科预测，全球M2M连接数有望从2016年的58亿增长至2021年的137亿，增长高达2.4倍。
同时，思科数据显示，支持物联网应用的M2M联接数占到了联接设备总数的50%以上。
1.1.3.云计算时数据中心东西流量成主导
不同于传统数据中心，在云计算时代，东西向流量将成为数据中心内部流量的主导力量，数据中心流量也将实现翻倍增长。
传统数据中心主要向数据中心外部提供服务，因此流量为南北导向；而在云计算时代，则需要部署大规模集群计算，数以千台的服务器间需协同工作，服务器之间的数据交换，状态同步等将成为主要流量来源。
根据OFWEEK数据显示，数据中心网络流量将从早期的“80%是南北向”逐步演变为“70%是东西向”。
根据思科全球云指数白皮书中数据显示，全球数据中心IP流量将从2015年的每年4.7ZB增长到2020年每年15.3ZB，增长高达3倍，年复合增长率约为27%。
图3：
全球数据中心IP流量增长预测
1.2.2016年我国移动互联网流量增速翻倍，人均流量消费水平仍远低于美国
据IDC预测，2020年中国互联网数据流量将达到8806EB，占全球数据产量的22%，2012-2020年间，年复合增长率高达49%。
2016年，我国4G移动电话用户大幅增长，移动互联网接入流量消费达93.6亿G，同比增长123.7%；月户均移动互联网接入流量达到772M，同比增长98.3%。
通过手机上网的流量占移动互联网总流量的90%。
固定宽带的接入时长达57.5万亿分钟，同比增长15.0%。
2016年，我国互联网宽带接入端口数量达到6.9亿个，同比增长19.8%。
互联网宽带接入端口“光进铜退”趋势明显，xDSL端口比上年减少6259万个，总数降至3733万个，占互联网接入端口的比重由上年的17.3%下降至5.4%。
光纤接入端口比上年净增1.81亿个，达到5.22亿个，占互联网接入端口的比重由上年的59.3%提升至75.6%。
图4：
国内移动互联网接入流量历年数据（万G）
图5：
2016-2021国内移动互联网人月均流量预测（G）
图6：
2010-2016年互联网宽带接入端口发展情况（万个）
从中美移动互联网流量及固网流量对比情况来看，我国人均流量消费水平和美国还有一定差距。
以2014年为例，Statista统计美国人均月移动互联网流量为17.71GB，对比中国人均月移动流量为1.26GB。
美国人均月固定宽带上网流量为18.5GB，对比中国人均月固定宽带上网流量为3.8GB。
中国的手机上网加固定宽带上网人均流量消费同美国相比依然很低，增长空间广阔，且根据思科的预测，到2021年我国互联网流量的复合增长率将远高于美国。
图7：
2014年世界主要国家人均月固网流量统计
图8：
2014年世界主要国家人均月移动互联网流量统计
2.全球数据中心发展路径：
规模化和集约化是大趋势
互联网数据中心（IDC）的概念早在90年代中期被提出，当时IDC存在的意义只是对大型主机进行维护和管理。
如今伴随云计算、大数据、虚拟化等新兴技术的落地，数据中心流量和带宽成指数级增长，IDC的发展从服务器机房向大型超大规模部署演进，承载着向越来越多的网络设备及用户交付IT服务并提供存储、通信及网络的重任。
根据IDC统计，全球数据中心数量在2017年将达到840万座，主要集中分布在美国、欧洲、日本、中国等地区。
图9：
美国数据中心建设布局的四个主要阶段
截至2016年底，美国数据中心数量仍位列全球第一。
美国数据中心的发展大概可被分为四个阶段：
（1）在1990年之前，数据中心建设主要以政府和科研应用为主，比较少被用于商业化应用，当时建设的数据中心规模较大但数量较小；
（2）在1991至2000年之间，互联网公司涌现，商业数据中心初现端倪，数据中心建设规模不大但数量逐渐增加；
（3）在2001至2011年之间，由于来自政府、互联网、金融交易的数据量激增，包括大型及小型在内的政府及商业数据中心建设开始高速发展；（4）2012年至今，随着数据中心技术及应用的增加，全球数据中心建设进入到了云化新阶段，IDC建设不断整合，升级，大型化、专业化、及绿色IDC成为主要特征，大型单体数据中心建设增加，但整体IDC数量规模开始呈现逐年下降的趋势。
美国约拥有全球过半的数据中心，在2006-2015年间，全球前十大互联网内容服务商（ICPs）大规模增加对数据中心的投资，从2006年的50亿美元/年增长到2015年的240亿美元/年。
2016年，互联网巨头投资热情不减，如谷歌表示在其所拥有的17座数据中心基础上加大投资，在未来12-18个月内建成12座数据中心。
2.1.规模上，超大型数据中心逐年增加，单体承载流量能力倍增
全球数据中心数据中心建设在经历了自2001年起的蓬勃发展期后，目前全球范围内IDC建设数量正在逐渐缩减，但单体建设的规模在不断加大。
根据IDC统计的数据显示，全球数据中心数量在2015年达到了855万座的顶峰后，于2016年数量规模开始下降，预计2017年或下降至840万座，到2021年或降至720万座，较2015年下降约15%。
政企对业务的灵活性及成本优化的日益重视促进了云计算数据中心的快速发展，而对数据中心和云资源日益增长的需求催生了超大规模数据中心（大规模公有云数据中心）的发展。
除云计算带动数据流量持续增加外，共享基础设施、提高资源利用率和毛利率都是数据中心规模化的驱动因素。
截止于2016年12月，全球超大规模数据中心数量已近300个，45%的云数据中心在美国，中国和日本分别排在第二位和第三位，占比8%和7%；英国、澳大利亚、加拿大、新加坡等份额都在3%-5%之间。
图10：
2016年大规模数据中心服务商全球数据中心分布
未来超大规模数据中心将占据IDC内总数据、流量及处理能力的重要地位。
根据思科预测，到2020年超大规模数据中心数量将从2016年的300个增长到485个，而超大规模数据中心将在未来占到全部数据中心服务器安装量的47%，占公共云服务器安装量的83%和公有云负载总量的86%。
到2020年，超大规模数据中心内部流量或将增加5倍，占所有IDC内部流量的53%。
图11：
超大规模数据中心建设增长情况（2015-2020年）
图12：
2020年超大规模数据中心发展趋势
2.2.分布上，欧美商业化数据中心主要集中在中心城市，第三方服务商占主流
全球数据中心需求主要集中在中心城市，经济发达地区人才、产业、资金、企业总部等资源聚集，信息技术应用水平及对IT服务需求较高，驱动IDC建设向其聚集。
JLL在2017年发布的《DataCenterOutlook》报告中印证了数据中心向中心城市集中的趋势。
截至2016年底，数据中心需求主要集中在全球主要中心城市。
从美国来看，需求主要集中在北弗吉尼亚（华盛顿）、北加州（旧金山）、芝加哥、西雅图等主要城市。
从全球角度来看，IDC需求较为集中在伦敦、新加坡、法兰克福、东京等经济较为发达的中心城市。
图13：
2016年全球数据中心一线市场需求分布
（1）批发需求增长带动数据中心集中化，第三方IDC服务商引领批发型数据中心市场
当下，全球云计算市场趋于集中，批发需求增长带动数据中心集中化。
同时，云计算市场竞争日益加剧，云服务巨头压低产品价格，成本倒逼推动数据中心集中化。
目前现有的超大型数据中心主要为全球24家企业所有，其中，亚马逊、微软、IBM和谷歌等巨头覆盖范围较广，包括北美、亚太、EMEA（欧洲、中东、非洲）及拉丁美洲四大地区。
Apple及Facebook主要集中在美国。
BAT中，腾讯和XX主要集中在中国，而阿里巴巴的数据中心建设已经拓展至美国、香港、新加坡、日本和阿拉伯联合酋长国。
根据SynergyResearch统计，互联网巨头亚马逊、微软、IBM、谷歌等在全球云计算市场占比超过60%。
图14：
2016年全球云数据中心市场占比
表2：
近年来云厂商降价趋势
从StructureResearch统计的2016年批发型数据中心市场份额来看，排名前五的服务商中除中国电信外均为第三方数据中心服务商，合计占比38.5%。
而从零售型数据中心份额来看，排名前五的服务商中，电信运营商（联通、电信、NTT）合计占比约12.3%，份额最大的第三方服务商Equinix，占10.50%。
图15：
2016年批发型数据中心份额
图16：
2016年零售型数据中心份额
2.3.区域维度，北美市场规模最大，亚太增长速度最快
从2015年的259个超大型数据中心看，51%分布在北美、29%在亚太和17%欧洲，与各地区云计算发展水平相匹配。
2016年，全球超大规模数据中心共297个，其中51%在北美，
29%在亚太地区；2020年，亚太地区超大规模数据中心将由29%上升到33%，北美将由51%
下降到43%。
图17：
2015-2020年全球数据中心区域视图
2.4.国家维度，美国市场规模最大，中国增长潜力最强
2016年，美国超大型数据中心数量位列全球第一，中国超大型数据中心位列全球第二。
根据IDC圈预测，2012-2017年全球数据中心年平均复合增长率为17.39%，中国为39.57%，增速远高于国际水平。
相较于美国，我国数据中心发展空间巨大。
图18：
全球数据中心规模及增速（2013~2017年）
图19：
中国数据中心规模及增速（2013~2017年）
2.5.发展模式上，美国以扩建和改建为主，中国处于以新建为主的粗犷式发展期
美国当前的数据中心以改建和扩建为主，新建数据中心规模占比相对不大。
根据IDC圈的预测，2016年美国数据中心新建规模占比约为20%，这意味着美国数据中心将逐步转向改扩建为主。
相比之下，中国数据中心建设仍处于以新建为主的粗犷式发展阶段，根据IDC圈预测，2016年中国新建数据中心占比约为75%。
图20：
美国数据中心建设以“改建+扩建”为主
图21：
中国数据中心建设以“新建”为主
3.我国数据中心发展现状：
1/3集中在北上广，运营商独大
2015年我国数据中心市场规模增速远超全球水平，据IDC圈统计，全球IDC整体市场规模达到384.6亿元，同比增长17.3%。
中国IDC市场持续高增长，2015年市场规模为518.6亿元，同比增长39.3%。
2012-2013年受宏观经济下行影响，国内IDC市场增速下滑。
2014年后，IDC牌照开放，政府政策引导强劲，游戏、视频等新兴互联网应用发展飞速，推动了IDC市场增速重返快车道，整体增速平稳在40%左右。
我国数据中心主要是中小型，大型和超大型数据中心处于上升趋势。
2010年，中国数据中心数量已经达到约50.4万座，近年来累计增长到约100万座，其中大部分都是小于500平米的小型数据中心，超过2000平米的超大型数据中心仅有约50座，远不及美国。
2010年，我国拥有超过3000个机柜的大型数据中心约164座，发展至今该累计约300座。
我国每年统计的IDC面积规划大概在400-500万平方米，但实际投产面积一般小于规划面积。
图22：
中国IDC建设面积与增速情况（2012-2016年）
图23：
中国数据中心新增建设统计（2013-2015年）
我国的大型数据中心有接近1/3都集中在北、上、广三地，于全球趋势一样，经济发达的地区是数据中心最为集中的地方，在新疆、西藏、青海经济落后的地方到现在还没有大型数据中心。
在我国，三大运营商是数据中心建设的主力军，在政策、资金、人力方面都有较为显著的优势。
因此，建设超大规模数据中心的能力集中在运营商手里。
与美国不同的是，我国第三方IDC服务商略显弱势。
另外，不同于美国，我国大部分互联网企业的数据中心基本租用运营商数据中心，这种运营商独大的竞争格局，一定程度上限制了第三方IDC服务商的发展空间。
图24：
2015年数据中心市场份额分布，运营商占据主要份额
4.数据中心，光通信的下一个突破点
云计算、大数据、物联网和人工智能等新兴技术应用推动全球网络流量高增长，企业及政府的信息化建设催生了大规模的数据中心需求，IDC发布的《IDCFutureScape:
2017年全球数据中心预测》报告中预测，到2018年，数据密集型行业将有35%的企业采用数据中心，企业ICT支出的45%将用于主机代管、托管云和公共云数据中心。
根据Cisco的预测，到2019年，全球电信网络流量的99%和数据中心相关。
2015年到2020年全球数据中心IP流量将增长超过2倍，复合增速为27%。
图25：
2015-2020全球数据中心流量预测（单位：
Zettabytes）
4.1.数据中心网络架构演进
4.1.1.数据中心流量模型发生变化，内部架构向扁平化演进
2016年12月，我国网民规模达7.31亿人，互联网普及率达到53.2%，互联网用户数量的增加推动网络流量的急剧膨胀。
流量的增加使得承载数据的数据中心的计算资源及网络节点压力倍增，数据中心网络流量的模型随着发生了显著的变化，数据中心网络扁平化的需求日益增加。
（1）数据中心流量模型发生显著变化传统的数据中心网络流量主要是南北走向，即服务器主要用于对外提供业务访问，不同的业务通过安全分区进行隔离，不同分区之间不可互访。
传统数据中心架构中由于分区间资源无法共享，使得数据中心内部资源利用率低。
但是伴随着数据同步、数据备份等诸多新业务的开展，对于数据中心内部的资源利用率的要求越来越高，从而使得东西向的流量开始大幅增加。
（2）越来越多的网络扁平化需求伴随虚拟化技术的进步，物理服务器对接的虚拟机数量在逐年增加，使得服务器间低延时通信以及双向大宽带需求成为未来数据中心发展的重要趋势之一。
传统的的数据中心网络架构由核心、汇聚和接入三层组成，外加服务器虚拟化后新增的虚拟机交换层，导致数据中心计算节点的通信时延大幅增加，因此网络架构扁平化作为减少两点之间网络架构的解决方案被提上日程。
4.1.2.顺应数据中心网络架构新需求，脊叶网络架构应运而生
为了应对数据中心以上的变化，近年来世界上的大型互联网数据中心越来越多地使用脊叶（spine-and-leaf）网络架构，这种架构在压缩了网络架构的同时，使得服务器（东西向）之间传
输数据更加便捷。
脊叶网络架构主要由两部分组成：
脊交换层和叶交换层。
每个叶交换机在
pod中连接到每台脊交换机，这种扁平化的网络结构减少了服务器之间的延迟的同时提高了通信的效率。
此外，伴随着随着业务访问量的增长，商家所需的服务器数量也需要持续增长。
比如BAT平均每两周就有1000台以上服务器上线，而脊叶网络架构，减少了中间层次对核
心设备交换能力的要求，后续扩容只需要以标准的机柜为单位增加即可，使得新服务器快速
上线以及降低新服务器初始投资成本成为可能。
图26：
传统的三级网络架构与脊叶两级网络架构对比
4.1.3.数据中心脊叶网络架构优势明显
优势一：
降低服务器万兆接入的建设成本。
由于当前数据中心100GE设备及布线成本都十分高昂，当下游服务器端采用10GE接入后，传统结构下为保证较低的收敛比，汇聚及核心层设备必须具备更高速率的转发能力。
而在脊叶网络架构下，骨干节点只做交换，网关直接部署在叶子节点，因此采用较高转发速率和接口速率的设备即可满足大容量接入的需求。
优势二：
数据中心大
升级会员 