《全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)》編制說明

《全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)》編制說明

一、工作簡況

1、任務(wù)來源

中國國際科技促進(jìn)會標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會《關(guān)于開展<全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)>團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項

通知》（【2023】中科促標(biāo)字第423號），項目計劃編號CI2023150。

2、項目背景

本項目全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)可以解決大數(shù)據(jù)高密度、高速度、長壽命、低成本安全保存

問題，國內(nèi)外目前沒有全息數(shù)據(jù)存儲方面標(biāo)準(zhǔn)。為解決各種系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲的效果無法統(tǒng)

一評判，新型存儲技術(shù)應(yīng)用化的過程中缺乏權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)參考和規(guī)范指導(dǎo)，制約技術(shù)優(yōu)化和

發(fā)展等問題，牽頭單位申請制定《全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)》，旨在推廣自主研發(fā)的全息數(shù)據(jù)存

儲核心技術(shù)，為解決數(shù)據(jù)存儲中“卡脖子”問題提供重要途徑，使得我國可以占領(lǐng)新一代

數(shù)據(jù)存儲技術(shù)制高點。

3、與已有標(biāo)準(zhǔn)的情況說明

近年來國內(nèi)外正在積極構(gòu)建數(shù)據(jù)存儲相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，如國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T41785-2022磁

光電混合存儲系統(tǒng)通用規(guī)范》、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《DA/T74—2019電子檔案存儲用可錄類藍(lán)光光

盤(BD-R)技術(shù)要求和應(yīng)用規(guī)范》等，此類標(biāo)準(zhǔn)僅對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲方式進(jìn)行相關(guān)技術(shù)規(guī)范，

但是缺少新型存儲方式如全息數(shù)據(jù)存儲的相關(guān)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，無法對有突破性、變革性的

新存儲技術(shù)進(jìn)行有效指導(dǎo)，因此急需制定一套全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)來應(yīng)對

大數(shù)據(jù)存儲的需要。

4、起草單位

參與本標(biāo)準(zhǔn)起草單位如下:

序號起草單位名稱單位性質(zhì)

1福建師范大學(xué)（科研院所）

2上海理工大學(xué)（科研院所）

3中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所（科研院所）

4華中科技大學(xué)（科研院所）

5福建盤盛信息光學(xué)有限公司（企業(yè)）

6青島盤谷信息光學(xué)有限公司（企業(yè)）

2

參與本標(biāo)準(zhǔn)主要人員如下:

序號人員姓名單位分工

總負(fù)責(zé)以及全息讀寫

1譚小地福建師范大學(xué)

方式部分

2鄭繼紅上海理工大學(xué)全息存儲介質(zhì)部分

全息光盤物理結(jié)構(gòu)及

3李雄中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所

規(guī)格部分

4曹強華中科技大學(xué)數(shù)據(jù)通道解碼部分

5林梟福建盤盛信息光學(xué)有限公司數(shù)據(jù)讀取評價部分

6任宇紅青島盤谷信息光學(xué)有限公司伺服系統(tǒng)部分

5、編制過程說明

5.1起草階段

5.1.1成立標(biāo)準(zhǔn)制定工作組；

2023年5月5日，成立標(biāo)準(zhǔn)制定工作組，主要由以下人員組成：譚小地（福建師范大

學(xué)）、鄭繼紅（上海理工大學(xué)）、李雄（中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所）、曹強（華中科技

大學(xué)）、林梟（福建盤盛信息光學(xué)有限公司）、任宇紅（青島盤谷信息光學(xué)有限公司），

工作組所有成員均參加國家重點研發(fā)計劃“變革性”專項“同軸全息光存儲的基礎(chǔ)理論與

關(guān)鍵技術(shù)研究”項目研發(fā)工作，對全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)各方面有著深入了解和研發(fā)經(jīng)驗。

5月25日，本標(biāo)準(zhǔn)成功立項，并在全國團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺上進(jìn)行公示。

5.1.2確定工作計劃

標(biāo)準(zhǔn)工作內(nèi)容分為6個部分：全息數(shù)據(jù)存儲讀寫方式，數(shù)據(jù)通道編解碼方式，全息光

盤伺服系統(tǒng)，全息光盤的結(jié)構(gòu)與規(guī)格，全息存儲介質(zhì)及性能評價方式，全息數(shù)據(jù)存取性能

評價方式。分別由標(biāo)準(zhǔn)制定工作組成員分工完成標(biāo)準(zhǔn)草案，然后進(jìn)行討論以及征求專家組

意見。

5.1.3查詢國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)資料

目前尚無全息數(shù)據(jù)存儲相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或者團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。因此參考光電方面的

數(shù)據(jù)存儲相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及光盤方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如下：

國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T41785-2022磁光電混合存儲系統(tǒng)通用規(guī)范》、國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T

33663-2017只讀類出版物光盤CD、DVD常規(guī)檢測參數(shù)》、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《DA/T74—2019電子

檔案存儲用可錄類藍(lán)光光盤(BD-R)技術(shù)要求和應(yīng)用規(guī)范》、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《DA/T38-2021檔

案級可錄類光盤CD-R、DVD-R、DVD+R技術(shù)要求和應(yīng)用規(guī)》、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《CY/T86-2019只

讀類光盤模版常規(guī)檢測參數(shù)》、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《CY/T207—2019可錄類藍(lán)光光盤（BD-R）常

3

規(guī)檢測參數(shù)》、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《DA/T52-2014檔案數(shù)字化光盤標(biāo)識規(guī)范》、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《CY/T

107-2014可錄類光盤DVD-R/DVD+R存檔光盤壽命測評方法》等。

5.1.4形成標(biāo)準(zhǔn)草案

2023年6月20日，標(biāo)準(zhǔn)制定工作組完成標(biāo)準(zhǔn)草案，后經(jīng)討論，于7月中旬修改形成標(biāo)準(zhǔn)

討論稿和編制說明，經(jīng)規(guī)范后形成標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿。

5.2征求意見階段

8月，標(biāo)準(zhǔn)由中國國際科促會標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會在全國團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺，面向社會

進(jìn)行公開征求意見。同時由標(biāo)準(zhǔn)編制工作組組織向相關(guān)機構(gòu)、單位進(jìn)行定向征求意見。

5.3審查階段

5.4報批階段

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則、主要內(nèi)容及其確定依據(jù)，修訂標(biāo)準(zhǔn)時，還包括修訂前后

技術(shù)內(nèi)容的對比

1、標(biāo)準(zhǔn)的編寫原則

本標(biāo)準(zhǔn)的編寫遵循科學(xué)性、先進(jìn)性、適用性、可操作性、實用性、規(guī)范性原則。保證

標(biāo)準(zhǔn)的適用性；保持標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性；注意標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性和協(xié)調(diào)性；注意標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)濟(jì)性和社

會效益；在參考國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)前提下結(jié)合實際情況提出合理標(biāo)準(zhǔn)。

2、提出本標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)主要以國家重點研發(fā)計劃變革性專項“同軸全息光存儲的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)

研究”項目研究內(nèi)容和成果為依據(jù)，并參考國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T41785-2022磁光電混合存儲

系統(tǒng)通用規(guī)范》、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《DA/T74—2019電子檔案存儲用可錄類藍(lán)光光盤(BD-R)技術(shù)

要求和應(yīng)用規(guī)范》等對數(shù)據(jù)存儲和光盤存儲技術(shù)的相關(guān)定義和要求。具體參數(shù)來源于項目

研究成果以及各單位在本領(lǐng)域各自積累的相關(guān)研究結(jié)果和應(yīng)用成果。

3、制定本標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)

本起草工作組共6家單位參與，包括4家科研院所和2家企業(yè)，圍繞國家重點研發(fā)計劃

變革性專項“同軸全息光存儲的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”項目在各自優(yōu)勢領(lǐng)域進(jìn)行深入

合作強強聯(lián)合，全息數(shù)據(jù)存儲讀寫方式，數(shù)據(jù)通道編解碼方式，全息光盤伺服系統(tǒng)，全息

光盤的結(jié)構(gòu)與規(guī)格，全息存儲介質(zhì)及性能評價方式，全息數(shù)據(jù)存取性能評價方式等各個環(huán)

節(jié)均進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)研和研究，從理論到應(yīng)用打通。在該領(lǐng)域已發(fā)表論文已發(fā)表高水平學(xué)

術(shù)論文100余篇，發(fā)表英文學(xué)術(shù)專著1部，申請和授權(quán)與標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容相關(guān)專利、軟著等百余項。

4

起草工作組成員們在該領(lǐng)域也具備一定影響力，多次組織與光存儲相關(guān)的國際和國內(nèi)學(xué)術(shù)

會議并擔(dān)任主席和委員等，受邀參加各類學(xué)術(shù)會議做特邀報告50余次。

4、實驗內(nèi)容

全息數(shù)據(jù)存儲讀寫方式，數(shù)據(jù)通道編解碼方式，全息光盤伺服系統(tǒng)，全息光盤的結(jié)構(gòu)

與規(guī)格，全息存儲介質(zhì)及性能評價方式，全息數(shù)據(jù)存取性能評價方式。

5、實際應(yīng)用效果

全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)為解決各種系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲的效果提供統(tǒng)一評判標(biāo)準(zhǔn)，在新型

存儲技術(shù)應(yīng)用化的過程中給予權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)參考和規(guī)范指導(dǎo)，有利于技術(shù)優(yōu)化和發(fā)展，可以

推廣自主研發(fā)的全息數(shù)據(jù)存儲核心技術(shù)，為解決數(shù)據(jù)存儲中“卡脖子”問題提供重要途徑，

使得我國可以占領(lǐng)新一代數(shù)據(jù)存儲技術(shù)制高點。

三、試驗驗證的分析、綜述報告，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益、社會效

益和生態(tài)效益

1、主要試驗或驗證的分析

本標(biāo)準(zhǔn)主要在全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)相關(guān)內(nèi)容的概念上做了描述，總共分為六個部分：全

息數(shù)據(jù)存儲讀寫方式，數(shù)據(jù)通道編解碼方式，全息光盤伺服系統(tǒng)，全息光盤的結(jié)構(gòu)與規(guī)格，

全息存儲介質(zhì)及性能評價方式，全息數(shù)據(jù)存取性能評價方式。

各部分內(nèi)容所提概念和主要參數(shù)主要是來自于各單位常年經(jīng)驗積累以及從國家重點研

發(fā)計劃項目“同軸全息光存儲的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”項目研發(fā)成果中總結(jié)歸納的。

成果綜述報告包含了近3年的與本標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)內(nèi)容的科技報告內(nèi)容，篇幅較長，另附文件

“多維調(diào)制全息數(shù)據(jù)存儲近三年科技報告成果綜述匯編”。該成果匯編中與上述六個部分

對應(yīng)為：1.全息數(shù)據(jù)存儲讀寫方式主要定義為同軸全息存儲系統(tǒng)且利用位移復(fù)用方式提高

存儲密度，這種方式可以兼容伺服系統(tǒng)，使得技術(shù)更容易實現(xiàn)產(chǎn)品化和產(chǎn)業(yè)化。2.數(shù)據(jù)通

道編解碼方式包含振幅編解碼、相位編解碼、復(fù)振幅編解碼以及偏振通道編解碼，這是對

應(yīng)多維調(diào)制全息數(shù)據(jù)存儲的關(guān)鍵技術(shù)，編碼維度的提升有利于提高數(shù)據(jù)存儲密度，同時多

維度的解碼成為了關(guān)鍵研究內(nèi)容，在報告中具有詳細(xì)描述。3.全息光盤伺服系統(tǒng)主要是利

用現(xiàn)有光盤伺服技術(shù)，但是不同之處在于全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)具有更大的系統(tǒng)容限和數(shù)據(jù)讀

取率，因此在伺服精度上要求比傳統(tǒng)光盤例如CD、DVD、BD都要低，此外光盤轉(zhuǎn)速要求也

更低，因為每個讀取位置的信息是二維圖像而非一維01數(shù)據(jù)。4.全息光盤的結(jié)構(gòu)與規(guī)格方

面，在光盤結(jié)構(gòu)上具有創(chuàng)新，因為要利用對介質(zhì)敏感的光進(jìn)行記錄且利用對介質(zhì)不敏感的

5

光進(jìn)行伺服，因此要在結(jié)構(gòu)上做多層和鍍膜，這比傳統(tǒng)光盤要復(fù)雜，但在讀取數(shù)據(jù)時要更

簡便；此外在規(guī)格方面采用與CD-R相似規(guī)格，也考慮與現(xiàn)有光盤的兼容性。5.全息存儲介

質(zhì)及性能評價方式主要定義了記錄介質(zhì)的材料體系和一般通用的材料性能評價系統(tǒng)，通過

評價介質(zhì)的衍射效率和其老化特性來規(guī)定適合全息數(shù)據(jù)存儲的介質(zhì)應(yīng)滿足的條件。6.全息

數(shù)據(jù)存取性能評價方式是采用一套標(biāo)準(zhǔn)的同軸全息數(shù)據(jù)存儲記錄光路對數(shù)據(jù)實際記錄后的

效果進(jìn)行評價，業(yè)內(nèi)通常采樣誤碼率作為評價標(biāo)準(zhǔn)。

2、預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果

社會效益主要表現(xiàn)在如下幾個方面：

1、在節(jié)能減排方面，目前在網(wǎng)上服務(wù)的數(shù)據(jù)中心其主要存儲媒體還是以硬盤(HDD)

和磁帶(LTO)為主。而磁帶僅能用于數(shù)據(jù)備份，不能用于數(shù)據(jù)的實時讀取。為了存儲大量

數(shù)據(jù)，除了要提供大規(guī)模的廠房空間以外，大量的電力消耗已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心的主要支出

成本。某些大型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)公司甚至計劃自建發(fā)電廠來緩解其電力成本。即使這樣也不能從

根本上解決電力消耗的問題。與硬盤相比，利用本標(biāo)準(zhǔn)制作出的光學(xué)方式存儲器只有在數(shù)

據(jù)讀寫的時候才有能耗，且最適合于存檔數(shù)據(jù)的保存和實時讀取。

2、在科技創(chuàng)新方面，本標(biāo)準(zhǔn)所提全息光存儲技術(shù)，利用三維立體存儲和二維數(shù)據(jù)傳

送的特性，簡化光路和存取控制，不僅可以提高存儲密度、存取速度和保存壽命，且可與

傳統(tǒng)光盤的兼容，對于保存環(huán)境沒有特殊要求，因此能大幅度降低海量數(shù)據(jù)存儲成本。本

標(biāo)準(zhǔn)完成后，全息光盤的存儲密度較傳統(tǒng)光存儲技術(shù)可提高2個數(shù)量級以上。

3、在國家戰(zhàn)略方面，目前主流存儲介質(zhì)（包括磁盤、磁帶和固態(tài)盤）基本上都依賴

進(jìn)口，其關(guān)鍵核心技術(shù)都被美國、日本所壟斷。而現(xiàn)有藍(lán)光存儲產(chǎn)業(yè)我國的研發(fā)水平還較

為薄弱，缺乏自主研發(fā)新產(chǎn)品的能力，也使得現(xiàn)有光存儲領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)受制于日本。

整體而言我國信息存儲介質(zhì)產(chǎn)業(yè)嚴(yán)重受制于人。通過本標(biāo)準(zhǔn)的確立，實現(xiàn)全息光存儲介質(zhì)、

設(shè)備和系統(tǒng)的自主研制和生產(chǎn)，能夠使得我國從源頭上掌握一種完全可控存儲研究及技術(shù)

體系，從而更加有效地保證國家信息安全。此外全息光存儲的特性，例如抗電磁的能力，

使得其不僅適用于日常的大數(shù)據(jù)存儲，而且在軍事國防以及航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)

用前景。目前在國際上尚無同類標(biāo)準(zhǔn)，本標(biāo)準(zhǔn)的確立也有望主導(dǎo)光存儲的世界發(fā)展，獲得

該科技領(lǐng)域的創(chuàng)新和突破。

產(chǎn)品可以預(yù)測的經(jīng)濟(jì)效益：

本標(biāo)準(zhǔn)所提的產(chǎn)品即全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)主要面向大數(shù)據(jù)存儲中心行業(yè)。據(jù)美國

Gartner公司統(tǒng)計，2015年數(shù)據(jù)中心的硬件市場已超過1260億美元，之后每年的增長率在

6

20%以上。到2020年市場規(guī)模已經(jīng)翻了一番。根據(jù)美國國際數(shù)據(jù)公司（IDC）預(yù)測的在2025

年全世界將產(chǎn)生175ZB數(shù)據(jù)中80%（140ZB）為冷數(shù)據(jù)。如果將這些數(shù)據(jù)用全息光盤來長期

保存，按照異地三備份原則，則需要保存數(shù)據(jù)容量為420ZB。則需2.5TB/Disc光盤1680億

張，按照1萬張光盤共用4臺光盤讀寫裝置計算，需要420萬臺。每張全息光盤按10元計算，

僅全息光盤的市場規(guī)模就可達(dá)到16800億元/年。此外還涉及光盤讀寫裝置、光盤庫和數(shù)據(jù)

應(yīng)用市場。因此能夠達(dá)到萬億元以上市場規(guī)模，足以支撐一個巨大的產(chǎn)業(yè)。本標(biāo)準(zhǔn)的確立

也可以為全息系統(tǒng)及全息光盤生產(chǎn)提供有效的支撐。

3、真實性驗證

本標(biāo)準(zhǔn)主要涉及全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的各相關(guān)內(nèi)容概念，尚不涉及具體的檢測方法。此

前針對多維調(diào)制全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)做過CMA資質(zhì)的檢測，可參考附件“檢測報告RP-2023-

06006多維調(diào)制全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)”。

四、與國際、國外