数据网络研究报告8篇

时间：2022-09-04 20:16:24

绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇数据网络研究报告，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！

数据网络研究报告

篇1

关键词：分布式光伏电站；电能信息实时采集；实现方法

中图分类号：C35文献标识码： A

引言:

随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，太阳能作为理想的可再生能源受到了许多国家的重视。中国作为新的世界经济发动机，随着国民经济的发展，能源的缺口增大，能源安全及能源在国民经济中的地位越显突出。

大力发展新能源和可再生能源是我国未来的能源发展战略要求。为促进我国可再生能源和新能源技术及相关产业的发展，国家鼓励和支持可再生能源并网发电。太阳能作为洁净无污染的巨大能源，最大限度地开发利用太阳能电池用硅锭/硅片以及高效低成本太阳能电池组件及系统控制部件实现光伏发电、将是人类新能源利用方面的科技发展方向。

一、太阳能并网发电原理

目前太阳能电池的种类不断增多、应用范围日益广阔、市场规模逐步扩大。国内光伏市场呈现加速发展趋势，目前中国已经是国际光伏发电应用产品生产基地，光伏市场潜力巨大。2010年以前中国太阳电池多数是用于独立光伏发电系统，从2011年到2020年，中国光伏发电的市场主流将会由独立发电系统转向分布式并网发电系统。分布式光伏电站通常利用城市和农村的建筑物安装光伏设备进行发电并就近并入供电网络，随着分布式并网光伏电站的建设进度加快，发电容量占传统方式比重越来越大，调度自动化及电能量管理相关系统对电站的电能信息采集范围与实时性要求也相应的提高了。

太阳能光伏并网发电是完全无污染、无噪声、不耗费化石能源、应用前景最广阔的一种太阳能利用方式。并网发电系统一般由太阳能电池组件、并网逆变器等组成，通常还包括数据采集系统、数据交换系统、运行显示和监控设备等。并网发电方式是将太阳能电池阵列所发出的直流电通过逆变器转变成交流电输送到电网中，无需蓄电池进行储能。并网发电系统采用的并网逆变器拥有自动相位和电压跟踪装置，能够非常好地配合电网的微小相位和电压波动，不会对电网造成影响。

二、光伏发电系统简介

1、光伏发电系统种类

光伏发电系统分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统两种。

（1）独立光伏发电系统。也叫离网光伏发电系统，主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。

（2）并网光伏发电系统。是指太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网，可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。

2、光伏发电系统的优缺点

（1）优点：①可免费获取太阳能资源；②技术成熟，系统安全可靠；③无噪声、无有害物排放、无污染；④运行维护费用较低；⑤不需要架设远距离输电线路；⑥安装简单、方便，建设周期短；⑦电能质量较高；⑧离网运行的光伏发电系统,具有供电的自主性和灵活性。

（2）缺点：①光伏发电受日照时间、地理位置、气象条件的限制；②光伏发电需要占用较大面积；③光伏电池转换效率偏低；④单位千瓦建设成本高于常规火电。

3、我国光伏发电产业政策

我国一直高度重视光伏产业的发展，先后了一系列扶持政策和法规，特别是2009年“金太阳”示范工程带动了整个国内光伏发电市场需求的提升，2010年中国年度光伏新增装机量达到了5Gw，超过了截止2009年底的累计装机总量。

三、调度电能信息采集要求

1、采集数据源

系统的数据来源主要是光伏电站上网点与并网点的关口、各类开关、母线上的电能表计。电能表计能够为系统提供各种电能信息数据，为整个系统功能提供了完善的数据源。

2、采集数据项

光伏发电站接入公共电网线路的有功功率、无功功率、电压、电压相角、电流、电流相角。升压站主变各侧的有功功率、无功功率、电压、电压相角、电流、电流相角。汇集线路的有功功率、无功功率、电压、电压相角、电流、电流相角。升压站主变高、低压侧各段母线的电压、电压相角、频率。光伏发电站并网线路正向有功、反向有功、正向无功、反向无功电量值、分费率示数。各电能表的事件记录。

3、采集数据频度

根据电能信息数据管理相关规范，结合对光伏电站的实际管理需要。

四、通讯组网实现

1、电力调度数据网

具备相应条件的光伏电站可采用成熟的电力调度数据网信道进行通讯。在传统接入方式中：电能表通过RS485方式与终端服务器或电能量远方终端连接，通过电力调度数据网与主站通讯。接入方式见图1。

图1电力调度数据网接入方式

2、GPRS无线通讯网

大多数光伏电站由于地理位置比较分散，建设专用调度数据网络并不现实，针对此类电站可采用GPRS（GeneralPacketRadioService）无线通讯方式进行组网。GPRS通用无线分组业务，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接，是一项高速无线数据处理的技术。通过GPRS方式组网通讯，数据分组发送和接收，可实现对电力监测设备的统一监控和分布式管理，GPRS网络为电力系统无线通讯提供了简单高效的传输手段，其主要优点如下。

1）可随意分布和移动入网点；无需担心线路的维护或有线通讯方式在移机时导致的通讯中断。建设新的监测点无需进行拉线、埋线等工作。

2）采用透明传输方式，自动流控，能最好地支持频繁的、少量突发型数据业务。

3）信号覆盖较好，网络接入速度快，通信质量稳定可靠；提供与现有数据网的无缝连接，接入速度仅几秒钟。

4）支持TCP/IP、UDP、X.25协议；较载波、230M无线、GSM短信息，网络接入更加直接方便。

5）采用专线接入方式（VPN）；使用专有接入点（APN），组建虚拟专网，SIM卡只能在且虚拟专网与专属光纤（部署到调度信息化机房）进行通讯，安全性较高。GPRS无线传输终端是基于GPRS无线网络，应用于工业监控、电力管理等行业的数据通信组网需求。提供高速、永远在线的传输信道，在网络结构上实现虚拟专网，组成用户专用数据网络。终端采用外置式，通讯接口采用标准RS232和RS485接口方式，为了保证无线通讯的安全性，串口通讯报文数据采用了以下两种安全机制。

1）报文帧格式分析过虑：过滤一切非电能信息国标规约帧格式数据。

2）加密处理：报文数据通过终端与主站的动态加密验证算法进行数据加密与解密处理。

五、电能信息实时采集主站

电能信息实时采集主站层是进行数据采集、处理、应用的核心部分。电能信息实时采集主站软件系统采用调度电量数据采集相关系统实现，如江苏省在“江苏电网省地县一体化电量采集系统”中进行了部署并接入了分布式光伏电站的电能信息采集。本文重点介绍主站数据传输的物理架构设计。电力调度数据网主站接入：

采用“电力调度数据网”方式组网的电站，电量数据由调度电能量系统通过调度二区网络实施采集。根据电能信息应用系统相关管理要求，电能信息需要传输到供电公司调度Ⅱ区进行相关应用。

1）通过无线传输终端为光伏电站与主站系统间建立一个无线数据传输通道。

2）供电公司信息机房部署移动外网专区，接入移动通讯光纤。

3）部署移动网络通讯管理服务器，并部署数据包分析过滤软件。

4）部署GPRS专用采集服务器，采集程序与无线终端的数据通讯采用加密实现。

5）部署逻辑强隔离装置将采集数据传输至供电公司信息内网。

6）通过电力专用横向物理隔离装置（反向）实现电能信息从将III区向II区进行数据传输。

主站数据传输构架

六、网络防护与数据安全

分布式光伏电站电能信息采集系统遵照《电力二次系统安全防护总体方案》与《电力二次系统安全防护规定》要求，满足“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的总体原则，配置相应的安全防护设备。

1）硬件防火墙。

2）GPRS无线通讯管理服务器。

3）逻辑强隔离装置。

4）电力专用横向物理隔离装置。

GPRS无线组网方式，在总体安全防护在基础上采用以下安全措施。

1）GPRS无线终端通讯采用APN虚拟专网方式，建立专属于电能信息采集的点对点专网。

2）GPRS无线终端与主站通讯采用加密算法实现数据报文的加密传输。

3）主站GPRS数据采集服务器建立于GPRS网络专区。4）对GPRS通讯管理服务器的通讯数据包做分析过滤处理，不满足《IEC870-5-102》、《DL/T645-1997》、《DL/T645-2007》报文帧格式的一切数据包都进行拦截并生成数据包分析日志。

5）GPRS采集的电能信息通过逻辑强隔离装置进入信息内网。

结束语:

光伏以其独具的优势，对其开发利用必将得到长足的发展，逐步改变我国传统能源结构，对克服我国能源紧张、改善生态环境及人体健康具有重大意义。分布光伏并网电站因其特有的优势将在较长一段时间成为太阳能利用的重点方式。本文提出了一种分布式光伏电站电能信息实时采集的实现方法，可以实现各类分布式光伏电站电能信息实时采集，具有如下特点。满足了分布式光伏电站电能信息采集实时性管理要求；两种组网方式满足分布式光伏电站通讯信道的组网要求；电能信息采集数据安全满足《电力二次系统安全防护规定》要求。分布式光伏电站电能信息实时采集的实现方法的提出，可以推进相关技术在实际生产中的应用，加强对分布式光伏电站的监控、监督管理力度，保证了发电量数据的正确性，为供电公司和电站建立了良好的协作关系，适应了现代化管理要求，经济、管理和安全效益显著，进一步提升供电企业的社会形象。

参考文献:

[1]李祖逖.太阳能光伏电站的防雷及接地[J].青海科技.2013(03)：112.

[2]本刊编辑部.阿里地区并网10MWp光伏电站可行性研究报告通过审查[J].水电站设计.2014(01)：67-68.

篇2

最早提出“精准医学”( Precision Medicine)术语的应该是在美国医学研究院完成的一份研究报告(该报告得到美国科学院和国立卫生研究院的资助，合同/资助项口号码为No. N01 -OD -4 -2139)中。2011年11月2日美国国家研究理事会了经其理事会批准的这份题为《朝向精准医学:建立生物医学研究的知识网络和新的疾病分类学》(To-ward Precision Medicine:Building a Knowledge Net-work for Biomedical Research and a New Taxonomy ofDisease)的研究报告，该报告提出这样的理论:通过在个体的分子和细胞水平上，而不是在症状水平上，来理解个体内发生的疾病、疾病倾向性和致病过程，能够为个体定做适合于个体的预防、诊断和治疗方法，该报告建议建立疾病的知识网络，从而发展更为精准的、分子水平的疾病分类学;建立新的数据网络，将疾病分子结构水平上的研究与个体病人的临床数据整合起来，以促进全球的公共卫生和医疗配送。这份报告及其中建议的作者是以加州大学旧金山分校校长Susan Desmond一Hellmann和Howard Hughes医学研究所研究员、Sloan一Ket-tering癌症研究中心项口主任Charles Sawyers为首的委员会。Desmond一Hellmann在国家研究理事会的新闻会上说，目前在研究方面成果丰硕的科学进展与将这些信息整合人临床方面却是脱节的。生物医学研究信息到达医生和病人那里往往要好几年之久，同时高额的医疗支出却用于仅对特殊群体有效地治疗。此外，研究人员并未从临床全面及时地获得信息。总而言之，精准地理解、诊断和治疗疾病以及更好地做出医疗决定的机会丧失了。报告建议下一步应对发展这种知识网络的可能性进行先导性研究。这份研究报告是美国精准医学计划的基础。

精准医学也许可以定义为:通过基因组、环境和生活方式在个体健康和疾病中作用及其相互作用的理解，为个体研发适合于个体的预防、诊断和治疗方法。提出精准医学是因为目前的医学是不精准的。目前，大多数医疗是为“平均病人”设计的，比如给所有人缝制均码的衣服。例如在现今的临床试验中，如果一个新药在随机对照试验中产生的阳性结果(即对参与试验的健康人或病人是安全和有效的)在统计学上是显著的，这就说明这个结果打破了均势，新药通过了临床试验的检验，被证明是安全和有效的。然而统计上的显著并不是对参加试验组的病人百分之百有效。例如在一项或若干项临床试验中，该新药对80%参加试验组的病人有效，而原有药物或安慰剂仅对20%参加对照组的病人有效，那么这在统计学上有显著的差异，这就可证明该新药是安全和有效的。可是，当这个新药经药监局批准用于临床上，医生遇到一个具有医学适应证的病人，他不知道这位病人是属于对新药敏感的80%的群体内，还是对新药不敏感、无反应，甚至有副作用的20%群体内。这种不精确治疗的结果是，对有些病人可能非常成功，而对其他病人则不是。这样，许多人的疾病得不到有效的治疗和预防，浪费了大量资源。据美国统计，常见疾病处方药的疗效率为50% - 60% ,癌症仅为20 %;不良反应造成每年77万例的损伤或死亡，可使一个医院就浪费掉了价值560万美元的医疗资源。

实行精准医学就是要改变这种情况，要闯出一条疾病预防和治疗的新路子，这就是要考虑到个体在基因、环境和生活方式方面的差异，使医生能够更好地理解作为病人健康、疾病或其他状态的复杂机制，并更好地预测哪些治疗最为有效。例如目前对于有些癌症病人，要进行分子检测，减少了药物不良作用，改善了病人的存活率。

精准医学与以前提出的个性化医学(personal-ized medicine)在概念上有何异同?二者之间实际上是重叠的。美国国家研究理事会在解释精准医学与类似的个性化医学术语的区别时指出，精准医学是指医学治疗切合每一个病人的个体特征。它并不是按照这字面的意思理解，为某一病人制造独一无二的药物或医疗设置，而是能够将病人分为一些亚人群，他们在对某一特定疾病的易感性上，在他们可能发展的疾病的生物学和/或预后上，或他们对某一具体的治疗的反应有所不同。因此，可以将预防或治疗的干预集中于将受益的那部分人，而对不能受益的那部分人就节约他们的费用，避免他们去承受副作用。“个性化医学”也传达这类意义，但这一术语有时被误解为给每一个病人设计一种独一无二的疗法。由于“个性化’，有可能被误解为治疗和预防的研发仅仅为每一个个人，而精准医学的焦点是在于根据基因、环境和生活方式的因素来看，哪些治疗方法将对哪类病人确实有效。因此现在选用精准医学这个术语，但在文献上仍有人将精准医学与个性化医学作为同义词互用。

篇3

据了解，三诺此次推出的微信血糖仪是与腾讯微信硬件产品组进行合作的。与以往推出的产品相比，这款血糖仪除了继承三诺一贯的“准确、简单、经济”的特点外，还有以下几大功能。

1.血糖数据网络存储。用户只需扫描血糖仪包装上的二维码（每个仪器对应一个二维码），即可登陆“甜蜜亲友团”公众号，以后每次监测完的血糖数据都可以通过蓝牙发送到微信上，存储在微信公众平台，并且随时查看血糖数据曲线，免除了传统血糖仪需要手动记录血糖数据的不方便。

2.方便易用。说到智能血糖仪，很多老年人都不会操作。而三诺微信血糖仪为了方便广大患者使用，机身用的是最经典的仪器，操作更加简便。患者只需插试条、扎手指、测血糖、分储血糖即可完成所有动作。

3.支持同伴教育。目前在糖尿病教育方面，国际上比较推崇同伴教育。即一年365天一共8760个小时，糖尿病患者只有6个小时与医师打交道，剩下的8754个小时都需要自己面对疾病。而中国糖尿病由于患病人数多、发现晚、就诊率低等特点，更需要糖尿病患者互相支持。三诺推出的微信血糖仪可以让患者与患者互相支持，互相监督，互相鼓励，更有利于血糖的管理。

4.帮助年轻人实时掌控父母的血糖值。年轻人远在他乡打拼，父母在家慢慢老去。从来报喜不报忧的父母总是不愿意告诉孩子自己的身体健康状况，三诺微信血糖仪正是从这点入手，孩子只要与父母互相关注，父母每次监测的血糖值都可以实时传送到孩子手机上，让远在他乡的孩子也能随时知道父母的血糖值。

篇4

【关键词】无线网架构控制与承载分离灵活部署

[Abstract] 5G network is characterized by multi-component， multi-band， multi-RAT and mixed technologies. In this paper， the challenge to support the 5G networking by the present 4G wireless network featured by integrated C-U was analyzed. A new type of 5G RAN architecture based on C-U split was put forward. This new architecture will benefit the 5G deployment with great flexibility for different application scenarios.

[Key words]RAN architecture C-U split flexible deployment

1 引言

面向2020年，随着智能终端显示、计算等能力的不断提升，增强现实等新型移动互联网应用将大量涌现。未来移动互联网用户要求5G具有媲美光纤的接入速率、享受本地操作的实时体验、随时随地的宽带无线接入能力。而在物联网领域，未来的物联网服务对象将扩展至移动医疗、车联网、智能家居、工业控制等各个行业，物联网终端数量将大幅激增，应用无所不在[1]。

根据ITU的研究报告，未来5G应用场景主要包括了eMBB（Enhanced Mobile Broadband，增强移动宽带）、uRLLC（Ultra-Reliable and Low Latency Communications，低时延高可靠）以及mMTC（massive Machine Type Communications，低功耗大连接）等三类典型场景[2]。根据不同应用场景的要求，5G需满足多项关键能力指标。相比于现有的LTE网络，5G需要支持高达20 Gbps的峰值数据速率、毫秒级的端到端时延、100万/km2的超高连接密度、数十Tbps/km2的超高流量密度、近三倍的频谱效率提升、近百倍的能效提升[2]。

为了满足5G的各项关键能力，与现有移动通信技术相比，5G需要采取更加灵活与多样的空口与组网技术。如为了满足超高吞吐率需求，采用大规模天线、高频大带宽组网、超密集组网、多种RAT（Radio Access Technologies，无线接入技术）融合等技术来实现更高吞吐率；为了满足低时延要求，采用新型帧结构设计、D2D（Device to Device，端到端）终端直连通信以及MEC（Mobile Edge Computing，边缘计算）等技术来降低端到端传输时延；为了满足大连接要求，采用新波形、新型多址等技术来提高单位面积支持的连接数密度。

5G灵活多样的网络技术需求给无线接入网设计带来诸多挑战。文章首先分析了现有4G架构在面对5G网络需求时面临的挑战。然后提出基于控制与承载分离的5G无线网架构设计思路与方案，最后探讨了基于新型架构实现对5G不同应用场景的灵活组网能力。

2 5G无线网架构设计挑战

5G为了支持超高速率业务，除了通过大规模天线、新型多址等多种手段来改善频谱效率，还需要借助频谱资源以及多种组网手段来满足需要。当前6 GHz以下的中低频谱资源十分紧张，需要考虑在6 GHz以上高频段进行组网。高频信道传播特性相比低频有很大差异，传播衰减较大，因此多作为固定无线接入手段以解决最后一公里的传输带宽问题，或者是作为小小区（Small Cell）与宏小区（Macro cell）形成HetNet（Heterogeneous Network，异构组网），在利用宏小区解决覆盖的同时，改善低频宏小区容量不足的缺点。

超密集组网也是5G支持超高速率业务的重要手段，据预测，5G网络中各种无线接入技术（如4G、Wi-Fi、5G）的小功率基站部署密度将达到现有站点密度的十倍以上，形成微微组网的超密集网络，通过提高单位面积的网络容量来满足5G超高流量密度及超高用户体验速率的要求[3]。

5G为了支持低时延与大连接业务，在采取新型帧结构、新型多址等空口技术的同时，在组网手段上也需要采取针对性的网元部署，如通过将核心网业务网关功能下沉，结合边缘计算能力，实现本地业务的快速分流与加速；通过部署信令汇聚节点以及提供灵活的网络协议裁剪能力，支持大规模的物联网终端并发连接。

可以看到，未来5G网络将是一个集合多种网元、多种频段、多种技术以及多种组网方式的复杂网络，给无线网络架构的设计带来了诸多挑战。

（1）网元功能灵活部署的问题

5G需要根据不同应用场景的需要，基于同一系统架构在网络中灵活部署相适应的网元功能。如果采取如LTE控制承载合一的eNodeB节点作为主要网元形式，则网元功能形式比较单一。特别是超密集组网场景下，需要通过简化网元功能降低站址条件要求，实现网元即插即用快速部署，如果以eNodeB作为超密集组网的主要网元，就很难保证有足够多满足条件的站址资源，而且从成本角度来看，投资巨大，运营商将难以承受。

（2）多接入技术融合协同的问题

5G希望能够实现多接入技术融合，提供用户无感知的一致性体验，这就要求在无线网实现统一的控制面。4G主要是通过核心网实现对多种无线接入的统一控制，不同接入技术在无线网侧拥有各自独立的控制面，难以提供用户一致的体验，同时差异化的信令流程导致终端切换与互操作过程复杂，影响了网络协同控制能力。

（3）覆盖与容量有效兼顾的问题

5G不同场景对网络覆盖与容量的需求有较大的差异，比如eMBB中的移动广覆盖场景要求网络重点实现用户随时随地的快速接入，可以采取低频高功率宏基站组网，利用低频通信无线衰落小的传播特性以及宏蜂窝大功率的设备特性，提供广覆盖服务。而eMBB中的热点高容量场景更加强调网络容量满足高密度用户的需要，倾向采取高频低功率节点密集组网，单个节点覆盖用户少，控制面带宽需求也相对较低。如果节点采取控制面与用户面合一的设计，广覆盖场景下为了改善覆盖而增加的宏基站，就有相当部分投资浪费在用户面的扩容上，同样热点场景下的基站扩容，就有部分投资被浪费在控制面。同时因为缺少一个整体集中的控制面管理，网络整体优化难度越来越大。

为了应对上述诸多难题，5G需要设计全新的无线接入网架构，摆脱传统4G采取的控制承载合一的架构形式，将5G无线网控制与承载功能相分离，实现控制功能与承载功能的独立设计与灵活部署，构建统一的控制面，满足灵活多样的5G组网场景需求。

3 基于控制与承载分离的5G无线网架构

3.1 设计思路

基于控制与承载分离的5G无线网架构设计思路就是将5G无线网络的控制面与用户面相分离，分别由不同的网络节点承载，形成独立的两个功能平面。针对控制面与用户面不同的要求与特点，可以分别进行优化设计与独立扩展，满足不同组网场景对5G网络性能的需求。如分离后的无线网控制面传输将针对控制信令对可靠性与覆盖的需求，采取低频大功率传输以及低阶调制编码等方式，实现控制平面的高可靠以及广覆盖。而无线网用户面传输将针对数据承载对不同业务质量与特性的要求，采取相适应的无线传输带宽，并根据无线环境的变化动态调整传输方式以匹配信道质量，满足用户平面传输的差异化需求。

随着无线网控制面与用户面的分离，5G无线网元功能可以根据业务场景与部署的需要灵活设置。按照提供的网络功能以及承载对象的不同，5G无线网元可划分为信令基站、数据基站两类网元功能类型。信令基站负责接入网控制平面的功能处理，提供移动性管理、寻呼、系统广播等接入层控制服务。数据基站负责接入网用户平面的功能处理，提供用户业务数据的承载与传输。信令基站、数据基站均属于功能逻辑概念，在具体实现上，二者可共存于同一物理实体或独立部署。

根据承载的网元功能，5G无线网架构可以划分为控制网络层与数据网络层，如图1所示。控制网络层由信令基站组成，实现统一的控制面，提供多网元的集中控制。数据网络层由数据基站组成，接受控制网络层的统一管理，由于仅提供用户面功能，可简化网元设计，降低成本，实现即插即用与灵活部署。

控制网络层与数据网络层共同组成5G无线接入网，并作为5G接入平面与5G控制平面、5G转发平面共同构成5G网络总体视图[3]。

3.2 功能逻辑架构

通过对无线网功能的分离，无线网架构可划分为两大功能域，高层接入网功能域与低层无线功能域。其中高层接入网功能域集中了非无线相关以及非实时性的功能，低层无线功能域集中了无线相关以及实时性要求较高的功能。5G无线接入网功能逻辑架构如图2所示。

基于控制与承载分离的设计思路，高层接入网功能域可进一步分为高层接入网控制面功能与高层接入网用户面功能。这些功能既可以是通用的也可以是与特定接入技术相关的。通过将通用功能与特定功能分离，可以支持下一代网络灵活扩展，如扩容或引入新的空口技术或新的RAT。通用的功能用于组成一个公共的网络汇聚子层，实现多连接、QoS增强、数据加密、完整性保护等，能够支持不同的层三协议如IP或以太网。通用功能与特定功能配合以支持不同空口之间的协作与控制，来实现移动性优化、负载均衡等。

按照模块化设计的要求，各功能由一系列相对独立的功能组件组成。其中高层接入网控制面功能包含了无线资源管理、小区级移动性管理、多RAT管理、连接管理等功能组件，特别是针对未来5G无线网络切片以及智能感知能力，还需要提供切片控制以及无线QoS控制功能组件，实现基于无线网的网络切片选择以及上下文智能感知控制等功能。

高层接入网用户面功能主要包含了数据分组处理、分配、用户面移动性锚点等用户面功能组件，用于实现用户面分组数据的处理，如信道加解密、头压缩、完整性保护，以及作为数据锚点负责用户数据的缓存、分配与转发等功能。

低层无线功能与无线相关，对实时性要求较高，可以针对具体的接入技术或空口协议进行优化与参数配置。低层无线功能包含的功能组件主要有基带处理功能组件以及射频处理功能组件，负责实现如动态资源调度、与物理过程相关的同步、小区搜索、功率控制功能，以及与物理信道处理相关的复用、信道编码、调制等功能。

4 灵活功能部署与组网分析

基于上述控制与承载分离的无线网架构，可以看到，信令基站功能逻辑主要包含了架构中的高层控制面功能以及相应的低层无线功能，而数据基站功能逻辑主要由高层接入网用户面功能以及相应的低层无线功能构成。针对5G不同应用场景，信令基站与数据基站功能将伴随无线网控制面与用户面的不同配置灵活分布于各类网元，构建不同功能特性的无线网元节点，实现多种网络拓扑与功能部署方式。

4.1 eMBB场景

针对eMBB中的热点高容量应用场景，5G无线网可以采用：

（1）部署方式一（CU+DU分层组网架构）：通过将控制面与用户面分离，高层控制面功能与高层用户面功能集中部署，低层无线功能分布部署，形成CU（Central Unit，中心单元）与DU（Distributed Unit，分布单元）两类网元分层组网的网络拓扑架构。CU+DU分层组网架构如图3所示：

CU集中部署：根据用户面锚点的不同，CU还可以细分为两类：一类包含控制面功能+用户面锚点功能，一类仅包含控制面功能。DU分布部署：DU可按前传能力支持射频处理、物理层全部或部分功能、层二全部或部分功能[4]。

通过在热点地区超密集部署DU，可以解决热点高容量场景下单位面积的高吞吐率需求。CU集中部署形成统一的控制面，负责对区域内同一CU下多个DU的统一无线资源管理、移动性管理等控制面操作。由于有CU作为信令基站完成集中控制，DU可以仅作为数据基站，简化了配置并可以实现即插即用，降低了对部署条件的要求，为大规模超密集部署提供了可能。

（2）部署方式二（基于控制面虚拟化的超密集组网架构）：对于不具备集中部署条件的热点高容量场景，需要采用集成了控制面以及用户面功能的基站分布部署并超密集组网。在这种情况下，为了解决缺少统一控制面带来的问题，可以通过控制与承载分离，将各基站的部分资源抽取用于承载统一虚拟控制面，构建一个虚拟信令基站。在同一虚拟信令基站控制下，由多个基站作为数据基站负责用户面承载，形成控制面虚拟化的超密集小区组网[5]。

通过构建虚拟信令基站，5G用户可以驻留在虚拟信令基站提供的虚拟小区上，利用虚拟小区ID来解扰获取各个数据基站小区发送的参考信号、广播信息、寻呼信息以及公共控制信令。当用户收到系统发送的寻呼消息后，再接入目标数据基站小区进行数据传输。由于用户与虚拟信令基站及各个数据基站的无线资源控制都是通过虚拟小区统一协调调度，因此用户在虚拟小区内移动时不会发生小区重选与切换，同时可以避免同一虚拟小区内的无线干扰问题，保证超密集网络的整体性能。基于控制面虚拟化的超密集组网架构如图4所示：

4.2 uRLLC场景

针对低时延高可靠的应用场景，5G无线网可以采用部署方式三（本地化网络部署架构）：将核心网部分控制功能如会话管理、移动性管理功能下沉至无线网，与无线网控制面功能集成部署；另一方面，通过将用户面数据网关与内容缓存下沉至接入网侧部署，与无线网用户面功能集成部署，构建以全功能基站为主的本地化的网络拓扑架构，使基站具备智能感知、业务控制、本地路由与内容快速分发能力。

通过将与特定业务相关的控制功能贴近接入网侧部署，可以减少核心网功能部署层级偏高带来的回传时延。同时根据应用场景的需要，将区域性的移动性管理功能下沉至接入网侧，这样当用户在局部区域内移动时，可以减少切换信令交互产生的延迟。还可以通过在全功能基站中设置的统一控制面功能，针对用户行为进行分析预测，提前进行目标小区的资源预留与预操作，来保证切换成功率提高通信的可靠性。

另外，通过将数据网关与内容缓存功能下沉至全功能基站，可以进一步减少回传时延，同时全功能基站下也可采取CU+DU的分层部署形式，由全功能基站的中心单元CU作为统一的数据锚点，可以实现用户的无缝切换，进一步改善用户体验。

低时延本地化网络部署如图5所示：

4.3 mMTC场景

针对低功耗大连接的应用场景，基于控制与承载分离的网络架构，5G无线网可以通过增加控制面无线资源，满足海量连接对控制信令资源的需求。此外还可以采取部署方式四（分簇分层部署架构）：针对物联网用户多为小数据量、低功率、移动性低且局部集中的业务特点，在无线网部署时，可以根据业务与用户分布，采取分簇设置簇集中控制中心，由簇控制中心提供局部用户的接入控制与连接管理，用户数据经簇控制中心汇聚后转发至上层数据基站，各个簇控制中心同时接受上层信令基站的统一控制，保证簇间无线资源协同与移动性控制。通过分簇分层部署实现网络接入、信令与数据的压缩与汇聚。

分簇分层网络部署如图6所示：

如上所述，基于控制与承载分离的新型接入网架构通过对无线网功能的组件化，实现5G无线网元功能的灵活组合与部署。特别是未来5G可以基于网络虚拟化NFV技术，将底层物理资源映射为虚拟化资源构造VM（Virtual Machine，虚拟机），并在其上将高层接入网控制面以及用户面功能组件加载，构造VNF（Virtual Network Function，虚拟网元功能），结合对低层无线功能组件的模块化设计与加速，从而可在同一基站平台上同时承载多个不同类型的无线接入方案，并能完成5G无线网各网元实体的实时动态功能迁移与资源伸缩，为保证5G无线网根据不同应用场景需求灵活功能部署与组网奠定了基础。

5 结论

本文首先分析了5G无线网架构设计面临的挑战，提出了基于控制与承载分离的新型无线网架构设计思路与架构方案，并分析了基于新型架构下5G灵活组网能力的实现。分析表明，基于控制与承载分离的5G新型无线网架构，可以针对5G不同应用场景实现无线网络功能的灵活部署与组网，为5G架构后续研究提供参考。

参考文献：

[1] IMT-2020（5G）推进组. 5G愿景与需求[R]. 2014.

[2] Recommendation ITU-R M.2083 IMT Vision. Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond[R]. 2015.

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[8] 杨峰义，张建敏，谢伟良，等. 5G蜂窝网络架构分析[J]. 电信科学， 2015（5）： 52-62.

篇5

【关键词】VOLTE；网络架构；EnodeB；EPC核心网；IMS网络

0 概述

2004年11月，3GPP（the third generation partnership project）标准化组织通过了“3G长期演进”，即LTE（Long Term Evolution）移动通信网络项目。近些年，随着移动通信网络技术的迅猛发展，运营商现有的2G/3G网络将无法满足移动数据业务的发展需求，从而驱动网络快速向LTE演进。2009年3月，3GPP标准化组织了R8系统版本技术规范，该规范定义了整个EPC网络架构。同年12月，TeliaSonera公司部署世界上第一个LTE商用网络。迄今为止，根据GSA的研究报告，截至今年7月底，全球商用LTE增加到200张。全世界总计已有76个国家正式部署商用LTE网络。在我国，TD-LTE示范网络已经搭建成功，TD-LTE网络即将在国内正式商用。

1 VoLTE系统架构

1.1 总览

VoLTE网络包括许多的网络实体，为简便描述，在本文中将VoLTE网络分为三个主要的部分：无线接入侧Access、LTE核心网侧Evolved packet core以及控制侧Control。

其中，LTE核心网侧主要包括三个功能实体：移动管理实体MME（Mobility Management Entity），服务网关SGW（Serving Gateway）以及PDN网关（Packet data network gateway）。MME是由GPRS网络中SGSN实体演进而来，主要提供EPC部分核心控制功能。SGW提供用户面的控制功能，负责数据包的路由和转发，并支持终端移动性切换用户数据功能。PGW主要负责终端和外部分组数据网络的数据传输，在VoLTE网络中，PGW分配终端IP地址并提供EPC部分到IMS部分的接入。

1.2 LTE无线接入侧ENodeB

随着3G网络的演进，EnodeB具有3G网络中NodeB功能和大部分RNC（Radio Network Controller）功能，包括物理层功能HARQ（hybrid automatic repeat request），MAC、RCC、调度、无线接入控制、移动性管理功能等。LTE无线接入侧节点EnodeB架构。

EnodeB架构分为物理接入层、MAC层（Media Access Control）、RLC层（Radio Link Control）、PDCP层（Packet data convergence protocol）以及RRC层（Radio Resource Control）。其中，EnodeB通过S1_MME接口与MME通信，用于控制信令；通过S1_U接口与SGW通信，负责用户数据的传输。而不同EnoceB之间的通讯则采用X2接口，主要用于移动终端在不同的EnodeB之前切换时，快速实现用户资源管理以及数据迁移。

1.3 核心网EPC架构

核心网EPC部分主要包括MME、SGW以及PGW三个实体。MME是由GPRS网络中SGSN节点演进而来的。MME是LTE接入网络的关键控制节点，负责空闲模式下用户设备的跟踪和寻呼控制，其中包括用户设备的注册与注销过程，同时帮助用户选择不同SGW，以完成LTE系统内核心网（CN）节点切换。通过与用户归属服务器（HSS）的通信，MME完成移动用户在EPC部分鉴权功能。SGW主要负责用户面处理，负责用户数据包的路由和转发，同时也负责用户终端在EnodeB之间和LTE与其他3GPP技术之间移动时的用户面数据交换。

1.4 控制侧IMS网络架构

VoLTE网络架构中，控制侧主要包括三个部分：PCRF、HSS以及IMS系统。PCRF主要负责计费以及基于会话媒体的策略控制功能。PCRF主要与IMS系统接入节点P-CSCF互通，检查、控制应用侧所需的媒体资源的分配，例如媒体类型、IP地址以及媒体通讯端口等。HSS（Home Subscriber Server）主要负责存储用户数据和业务数据。HSS包含IMS功能、PS域、CS域内HLR（home location register）功能以及鉴权功能。用户终端在附着在LTE网络时，EPC部分会通过HSS获取EPC部分鉴权向量，MME完成终端用户在EPC部分的鉴权；在该用户在IMS系统注册时，IMS系统服务器SCSCF（Server CSCF）会再次向HSS获取IMS内部鉴权向量，对用户再次进行鉴权，保证用户的有效性。

IMS系统中AS（Application Server）可以提供多种业务，如PSTN网络中的传统业务、会议、彩铃彩像等。这些用户业务数据也同样保存在HSS之中。IMS（IP Multimedia Subsystem）， IP多媒体子系统，是由3GPP组织为移动网络定义的。经过R5、R6两个版本，现在IMS网络技术日趋稳定。在3GPP的R6版本中，IMS已经被定义为支持所有IP接入网的多媒体业务核心网，可以支持任何一种移动的或固定的、有线的或无线的IP_CAN，同时意味着支持传统2G/3G网络接入。

2 VoLTE网络端到端信令流程

（1）LTE终端在LTE网络内附着，用户终端通过EnodeB附着在LTE网络内；

（2）EnodeB将用户信息传送到EPC部分，MME对该用户终端进行鉴权，鉴权向量来自于HSS节点，MME节点通过SG接口获取该用户鉴权向量；

（3）用户终端鉴权通过后，SGW分配给该用户相关媒体资源，PGW分配用户终端相应的IP地址，并将IMS系统接入节点P-CSCF地址通知用户终端；

（4）LTE终端收到P-CSCF地址后，使用PGW分配的IP地址作为源地址，P-CSCF地址作为目的地址，发送IMS系统注册请求消息到达P-CSCF；

（5）PCSCF将用户注册消息转发到IMS网络内部，SCSCF通过HSS获取IMS系统鉴权向量，并对该用户进行IMS内部鉴权。鉴权通过后，该用户IMS网络内部注册成功，S-CSCF发送成功响应消息给用户终端。注册流程顺利完成；

（6）用户终端附着LTE网络并在IMS系统成功注册后，终端发起对2G/3G用户语音会话。该会话请求经过LTE网络发送到P-CSCF节点。P-CSCF经过与PCRF协商，决定该会话的媒体资源，并将会话请求发送到IMS网络内部；同时，相关的计费信息发送到计费服务器中；

（7）S-CSCF处理会话请求，经过相应号码分析后，将消息传递给MGCF，MSC节点，即2G/3G传统网络入口节点。MGCF将SIP消息转化为ISUP消息，该请求转发到2G/3G传统网络中，实现LTE用户与传统网络的互通。

【参考文献】

[1]房鼎益，罗景仁.网络系统网络层协议的分析[J].1991.

篇6

七大优势

WiMAX技术正在全球范围内得到部署，它可以提供低成本的连接，并可为成熟和新兴市场提供极佳的移动性能，其技术特点、成本优势、崭新和成功的商业模式正日益受到运营商的关注。

在当前全球经济下滑的背景下，电信产业的投资商正变得更加谨慎，而各种形式的宽带业务对于扩大生产效能和促进商业繁荣起着重要的作用。更大的容量、超速的带宽、合理的成本、固定和移动的捆绑、从固定网到移动网的有机增值，都使得WiMAX在当今迅速变革的时代格外引人注目。

全球计算、电信、互联网产业的主要厂商一致认为，七大因素使得WiMAX成为一项变革性和颠覆性的技术；其一，它同时适用于成熟市场和新兴市场；其二，它可提供成本合理的移动／固定宽带连接；其三，其低成本的用户设备，可降低每新增用户成本(CPGA)；其四，它可进行快速部署，从而减少上市时间、更快地产出投资回报；其五，新颖的视频业务和社会媒体服务；其六，较高的客户满意度，从而提高用户粘度、实现用户增长；其七，扩展4G系统的应用范围，为低成本的4G模式提供经验。

更高的速度、更大的容量和更低的成本等优势，使得WiMAX在全球135个国家的450余个固定和移动运营商得到试用或商业部署。Gartner的一份研究报告显示，在提供数据传输速率方面，美国四个主要的3G运营商都未达到用户的预期，美国多数的3G运营商都宣称其为用户提供的数据传输速率可高达1.8Mbit/s，但实际却只有300k-700kbit/s；然而另一方面，移动WiMAX的传输速率却可以达到“与广告宣传一致的”效果。SenzaFili咨询公司调研发现，美国第一大WiMAX运营商Clearwire在波兰能够提供“持久优质”的移动WiMAX服务，其下行传输速率超过3Mbit/s，上行速率达到350-0kbit/s。

注入活力

WiMAX的目标是以无线的方式连接整个城市，从全球最成熟的区域到最偏远和不发达的社区，WiMAX正以其独特的技术特点、低成本和灵活性，为细分市场和用户带来优质的服务。

在硅谷，英特尔、思科和谷歌正与Clearwire展开合作，建设WiMAX创新网络，使尖端的4G技术服务于世界上最有天赋和创造力的开发者。该网络初始阶段将覆盖20多平方英里，WiMAX无线服务将进入汇聚世界顶级技术创新者的大学园区，使他们率先体验到本该于2010年在旧金山BayArea获得牌照时才可提供的WLMAX服务。

在美国，Clearwire并不孤独，Xanadoo、Towerstream、DigitalBridge等运营商也都已成功地部署了WiMAX。从Xanadoo部署的美国核心区的大学城，到DigitalBfidge部署的中小型城市，再到Towerstream部署的主要都市区，WiMAX都在传播移动宽带服务方面发挥着积极作用。

荷兰一度是世界上享用最高宽带接入速率的国家。在这个竞争剧烈的市场上，该国运营商Worldmax在3.5GHz频段上部署了西欧第一个商用移动WiMAX网络，覆盖了阿姆斯特丹全部都市区的室内和室外区域。在阿尔卡特朗讯的帮助下，Worldmax在2个月内安装了110余个WiMAX基站，覆盖了阿姆斯特丹全市，该网络基站总数现已达172)个。Worldmax还特意打造了Aerea品牌，将其室内和室外的下载数据速率提高到8Mbit/s。

日本运营商UQ也已在东京、横滨、川崎了WiMAX测试网络，以提供更快速的移动数据服务。针对WiMAX的高速和低成本特点，UQ锁定上网本、笔记本和MID用户，并设定了到2009年末达到4000万接入网点的目标。此外，14家PC制造商正将WiMAX嵌入其生产的笔记本，而现场测试也已达到下行16Mbit/s和上行4Mbit/s。而在商用服务启动后，uQ可为用户提供便捷、丰富和固定费率的服务。UQ计划在2009年后将其服务扩展至各大主要城市，并于2013年前覆盖90％的人口。

良好的灵活性、高速性和低成本使WiMAX可以适应多样和广泛的市场，在为发达地区和成熟市场带来更加便捷和优质信息服务的同时，WiMAX正为欠发达地区和新兴市场在传播信息文明、弥合数字鸿沟方面架起一座桥梁。

即便在宽带基础设施尚未存在的地区，WiMAX也可以极低的成本进行高效地部署。一些新兴市场目前正处于固定通信向移动通信转型的时期，而现在，这些地区可以直接升级至WiMAX，从而获得更加高级和领先的宽带移动通信服务。

加速应用

用户对数据业务的需求正空前增长，而WiMAX等4G技术将带来数据革命。当前，WiMAX正催生出更广泛的终端设备,WiMAX芯片可以嵌入到用户的电子设备、游戏机、数字相机、家庭娱乐系统、电度表、家用电器、MID、上网本等一系列设备中，从而使用户可以随时随地上网、娱乐、学习和办公。

加入WiMAX产业的Acer、阿尔卡特朗讯、Alvarion、思科、Clearwire、华为、英特尔和三星，共同发起成立了开放专利联盟(OPA)，以向全世界提供支持WiMAX开发和部署的知识产权解决方案。OPA希望开发WiMAX专利池，以达到知识产权低成本、透明、可预测的目标，_这也将加速推动WiMAX的部署，使更多的4GOEM和ODM厂商进入市场。

OPA的总体战略使设备制造商可以低成本获得WiMAX的知识产权许可，这使WiMAX设备的总体成本变低，于是也鼓励设备商在其设备商上加入更多的功能。消费者从较低的设备价格中受益，于是乐于尝试新型的产品与服务。在巴尔的摩，消费者无需签订服务合同，仅用59.00美元就可购买到WiMAX的USB调制解调器。

篇7

位于深圳盐田港北山工业区的一幢普通的办公大楼里，一家成立于2007年的公益性组织，在国际权威期刊上发表的论文总数已经超过60篇，约占全国总数的1/4。在这些论文中，有的解决了当时德国大肠杆菌疫情，有的回答了袁隆平“亩产万斤”水稻的“落穗”基因的问题……这就是深圳华大基因研究院（以下简称“华大基因”）。（中欧商业评论，2013/02）

这是华大基因的“工业+现代信息”大数据战略的初试牛刀。借助大数据技术，他们成功地绘制出水稻，非典病毒，鸡、猪和大熊猫等物种的基因图谱；通过华大基因库的数据分析，科学家们能够对人群从出生到死亡的疾病预防和治疗进行更为主动的干预，甚至有可能对宫颈癌、糖尿病、乙肝等中国发病率比较高的“恶病”进行疫苗控制。

和其他率先应用大数据企业一样，华大基因商业模式创新，受益于三大驱动力推动的大数据浪潮。一是个人全球化，计算技术和通信技术实现了信息、知识和社会关系网络的全球化。二是记忆数字化，云计算等廉价、高效的存储方式让信息资源成为 “共享的社会记忆”。三是社会网络资本化，社会网络成为继“人、流程和技术”之后重要的企业资源。

个人的全球化

华大基因数据库对德国大肠杆菌和“亩产万斤”水稻的贡献，是因为其基因数据库集纳了全球的智慧，是个人全球化的一个表象。因为，个人全球化为大数据的涌现提供了社会驱动力。

从达·伽马和哥伦布航海到1800年工业革命的世界探索，称得上全球化1.0版。这是“国家”的全球化，依托的是远洋船舰等技术。工业革命以来直至2000年互联网泡沫破灭之间的工业化贸易称得上全球化2.0版，即“企业”的全球化。它的技术驱动力是铁路火车、电报电话和电子计算机硬件，实现的是工业和企业资源的全球配置。而互联网、移动互联网及物联网等新一代信息技术，正在将人类带入全球化3.0版阶段，即“个人”全球化。

按照托马斯·弗里德曼的说法，在“个人”全球化时代，人们生活在被10辆“推土机”抹平的世界里。由于个人的全球交互，信息、知识和社会关系网络实现了全球范围内的传播，实现了数据的分布式共享，数据的量级、形态和价值等发生了深刻的变革。一是体量巨大。正如EMC赞助的IDC数字宇宙研究报告《从混沌中提取价值》所言，全球数据量每两年就翻一番，2011年创建和复制的数据量为1.8ZB。二是无所不包，包括结构化、非结构化和半结构化的数据正在改变着企业业务和社会生活。三是无边界，不仅越过了国界洲际，横跨了行业和学科，而且穿越了时空。四是交互和重新组合产生新的价值，大数据正在成为新的财富源泉。

20世纪80年代，杰克·韦尔奇在通用电气推行“工作外露”（Work-Out）计划，倡导“无边界合作”，推倒了公司与供应商、用户之间的“围墙”，拆除了研发、生产、市场等部门之间的“藩篱”，实现了多元化战略下的技术和知识共享。接任者伊梅尔特大力推广“反向创新”，集纳市场智慧，挖掘全球知识资本，继续推进通用电气特色的跨国战略。如今，大数据技术让中小企业如跨国巨头一样，共享着全球的数据和智慧。

记忆的数字化

在云计算和大数据战略架构下，华大基因的核心竞争力已经不是拥有留学归来的高端技术人才，也不是科研管理的专业流程和雄厚的科研能力，而是基于已经获得的生物学数据的基础，将生物学数据变成“0101”的数字化过程。

华大基因的经验证明，数字化记忆构成了大数据的技术驱动力。随着计算技术的进步，记忆的形式和内容发生了根本性改变，记录信息的容量和成本也发生了深刻变革。

第一，数字化不仅完整地、分布式地记录着人类制造的信息，而且更广泛的信息共享，形成了真正的“共享的社会记忆”。第二，廉价的存储器。根据摩尔定律，集成电路的复杂性每18个月就会增加一倍，在性能大幅度提高的同时能耗和成本却大幅度降低。如此廉价可靠的存储方式，以及完善的数据管理工具，为人们提供了丰富的存储空间。第三，便携的提取。存储技术和搜索引擎技术的进步，使得数据变得可提取、可检索、可关联分析。第四，全球性覆盖。世界是平的，全球性的数字网络消除了地理位置和距离的限制，实现了复杂网络的无边界连接。

数字化实现了全球范围的“共享的社会记忆”，以至于IBM提出了“全球整合公司”的概念，以至于2013汉诺威消费电子、信息及通信博览会（简称CeBIT）将“分享型经济”确定为主题。而全球资源的整合和共享型商业模式的创新，为大数据技术提供了用武之地。

社会网络资本化

“人、流程和技术”被视为提高工作效率的三大法宝。殊不知，社会网络创造着社会信任价值，有社会资本的属性。在个人全球化、记忆数字化的推动下，这种基于社会网络的信任和资本不仅存在于现实世界，也存在于虚拟世界，而且虚拟世界和现实世界的界限正在模糊。围绕着环境、健康和能源等社会共同话题，围绕着精准营销、精益管理和跨界融合的企业发展课题，大数据技术对解析和重构社会网络，对发现并运用社会资本，寻求到了解决的路径和智慧。

华大基因就是一个典型例子。目前，全球20大生物制药企业，诸如辉瑞、默克等，已有19家或与华大基因战略合作，或与华大基因开始业务接触。这是因为在其庞大的基因数据资源库里，不仅有全球基因界的顶尖学者，也有关注基因产品产业化前景的企业家。与其说这是一个海量的数据库，不如说是一个庞大的社会资源网络。这样的社会资源库具有明显的复杂网络特征。

一是“小世界网络”（small-word networks）。从国家间的关联性和全球经济结构，到企业国际化和全球供应链，再到人与人在现实和虚拟两个“地球村”里往来，都呈现出一个个相互关联的群组。在这些错综复杂的群组中，有低成本共享和交换资源“强连接”，也有高效率穿越多个群组、获取异质性资源的“弱连接”。认知并发现这些“强连接”和“弱连接”之间的资本价值，构成了大数据的使命。

二是无尺度网络（scale-free networks）。企业习惯于自上而下的、少数服从多数的、依赖精英经验和判断的决策模式，因为“小数据”决策的基本假设是选择是少量的、各影响因素呈正态分布。但是，信息资源共享的时代，企业面临着更多的不确定因素和更多的选择，而这些因素又呈现出一种非正态分布模型，而是一种类似于长尾理论描述的“无尺度网络”。于是乎，“20/80法则”被颠覆，“成功经验”几成羁绊，自下而上的、依赖数据挖掘的、基于群体智慧的决策模式走向舞台的中央。

社会网络的资本化构成了大数据的经济驱动力。按照中国科学院院士李国杰的说法，大数据往往以复杂关联的数据网络这样一种独特的形式存在，大数据的魅力就在对这一社会资本属性的复杂网络进行分析。而大数据所解析的复杂网络，是一种无处不在、无所不包、无边界的社会资本。因此，全球化、数字化和社会网络资本化推动了大数据，大数据反过来成为挖掘复杂网络社会资本价值的重要工具，其未来的趋势将是推动社会资本的全球流动，实现技术特别是IT在业务中的“消融”。

篇8

The Development Strategy of Library Competitive Information Service in Big Data Times

Abstract Library faces both development opportunity and challenge in competitive information service in big data times. Although the National Library and Shanghai Library have gained experiences in this area， the overall service is not satisfactory in data types， the use of tools platforms， and added values of products. The strategy of development is to pay more attention to integrated applications of data， the analysis of new data resources， and utilization of new tools platforms.

Key words big data； library； data mining； SMEs； competitive information； information service

随着大数据时代的到来，通过挖掘和分析大量用户、供应商、经销商等企业经营链条中上下游利益相关者的信息行为数据和竞争对手、竞争环境的数据信息，进而掌握隐藏在这些数据背后的规律、洞悉可能存在的商机与研判未来市场发展的态势，已成为大数据时代一个成功企业所必须具有的竞争情报意识，越来越多的企业纷纷建立了自己的大数据研究中心、数据计算中心等情报中心，以为企业发展提供基于数据的决策参考和信息情报。但对占有市场数量比例达99%、提供了80%城镇就业岗位的中小企业[1]来说，尽管明知基于大数据应用的竞争情报能为企业带来多方巨大的效益，但受限于规模、财力、人员等因素，并不是每家中小企业都有能力或条件建立企业自己的情报机构，于是，通过市场行为去购买、定制企业的竞争情报服务便成为一种常态与主流趋势。图书馆作为始终以为用户提供信息、知识为己任的社会、机构信息中心，也一直是企业竞争情报服务的实践者和探索者，大数据时代的到来和企业用户出现的多种变化，为图书馆开展竞争情报服务既提供了发展机遇，又面临着严峻挑战。

1 大数据环境下的图书馆竞争情报服务

1.1 大数据时代的企业更需要竞争情报服务

据《中国企业竞争情报实施现状调查分析》[2]分析，国内竞争情报较活跃的企业主要集中在钢铁、汽车、医药、金融、消费品等领域，竞争情报多以咨询研究、消费者市场调查等浅层次态势出现，方兴未艾的文化产业几乎与竞争情报绝缘，而IT企业的竞争情报界则主要以工具提供商的身份推介其软件产品，很少提及自身的竞争情报，中小企业的竞争情报活动和基础更是可以忽略不计[3]。这种现状导致了我国中小企业决策不当和经营不善，生存能力不强，容易走向灭亡。如在2008年的金融危机中，仅上半年就有约7万家中小企业倒闭[4]。与之形成对比的是，在全球500强企业中，95%以上已建立了较为完善的竞争情报系统，如微软、IBM、P&G、通用电气、可口可乐、海尔等。这些国内外知名企业的成功都离不开其完善的竞争情报系统及其周密的运作。大数据时代的到来，更是突显了企业竞争情报工作的重要性，企业的竞争不再局限于劳动生产率、专利技术、生产规模等传统生产要素之间的竞争，知识生产率、知识转变能力、产业发展态势研判能力等成为了新兴的竞争指标，而产生这些知识并决定未来产业发展规律的则无疑是存在于企业内外部的那些庞大数据集，如竞争对手的产品更新周期、企业自身的员工生产率竞争水平等。而实现对这些数据的收集、存储、分析和处理对中小企业来说是不可能独立完成的，在这种情况下，寻求与第三方情报服务机构的购买、外包合作就成为中小企业获取竞争情报最佳乃至唯一的选择。

在众多第三方情报服务机构中，图书馆无疑是企业特别是那些迫切需要竞争情报服务的中小企业的最佳竞争情报服务合作者。一方面，随着近年来我国图书情报事业的发展，越来越多的竞争情报人才进入到图书馆工作，图书馆也已在信息咨询、专题定制、知识服务等方面具有了一定的经验优势；另一方面，图书馆还具有其他机构无法比拟的资源、信息获取优势，这使得图书馆具有其它机构无法相比的开展中小企业竞争情报服务的人才、经验与资源优势。

1.2 竞争情报服务是大数据环境下图书馆服务的增长点

目前，尽管我国图书馆开展的企业竞争情报服务还存在地区发展不均、服务内容单一、高校图书馆发展滞后等问题，但也已经积累了一定的经验，如国家图书馆、上海图书馆、天津泰达图书馆、昆山图书馆等图书馆的竞争情报服务开展得如火如荼，其运行过程中积累的大量经验成为了大数据环境下图书馆竞争情报服务的增长点。

（1）国家图书馆。国家图书馆企业信息服务中心依托丰富的馆藏文献信息帮助企业建立对竞争对手的市场营销、企业运营、产品服务、资本市场等各方面全方位的信息监测和分析服务。通过信息和数据监测体系进行长期的数据积累，并将监测到的信息进行系统化管理，最后在此基础上进行阶段性的总结和趋势分析，提供有竞争能力的比较分析报告，其中包括公共传播评估报告和品牌竞争性分析报告。同时，还提供敏感信息预警服务，即时向用户提示行业重要信息和企业负面信息，将监测到任何可能会对客户利益造成潜在危害的负面报道，及时通知用户，以便用户做出迅速反应，从而掌握公关宣传时效、启动危机监控机制[5]。国家图书馆除了提供竞争情报服务外，还提供舆情分析服务。舆情分析服务是帮助政府部门、企业公司了解舆论动向，制定正确的应对策略引导舆论发展，其中包括热点舆情分析、专题舆情分析和突发事件分析[6]。国家图书馆专门设立了企业信息服务中心，由一批具有较高学历层次、训练有素的专业咨询人员从事专业性信息咨询。

（2）上海图书馆。由上海图书馆上海科学技术情报研究所承建的行业创新信息情报服务平台，承担着上海公共研发服务平台中重点行业创新信息延伸服务的部分职能。这一平台现有先进制造、生命科学、资源环境三个行业领域的情报导航与信息服务，以及“美国政府研究报告”的推荐服务[7]。

（3）天津泰达图书馆。天津泰达图书馆是国内唯一一家实行图书、档案、情报一体化管理的区域性文化机构。为了更好地服务于区内高科技企业，泰达图书馆档案馆和泰达科技发展集团合作建设的“滨海科技信息服务平台”主动为区内科技企业提供信息支持，主要包括科技查新、专利知识产权服务、个人学术博客服务、网上咨询服务、信息定制（代检代查）服务等，还为参加培训的各个企业提供VIP远程检索卡，使企业用户足不出户即可享受泰达图书馆档案馆便捷的知识服务。在这些服务过程中，泰达图书馆积累了丰富的经验，并形成了自己的特色服务品牌[8]。

（4）昆山图书馆。昆山竞争情报服务平台是由昆山图书馆和湖南省竞争情报中心共同创建，该平台采用最新无缝隙嵌入式本地化技术，为昆山政府、产业集群及高新技术、中小企业服务。昆山竞争情报网络协作平台由雷达采集、信息分析、资源管理、网络协作及内容分发系统构成，是目前国内最先进的产业、企业竞争情报系统，它以快速、便捷的检索，节省信息搜索时间，为用户抢占市场先机；拓宽信息资源渠道，实现差异化的情报服务战略[9]。该平台集资源整理、信息查询、情报分析为一体，能够按照用户需求定制相关竞争情报资源，进行情报源的分类与维护，是昆山产业竞争情报战略分析的基础数据库。同时，它还能为昆山境内企业提供专业文献，降低企业在研发设计中的成本。

2 大数据时代的图书馆竞争情报服务发展对策

尽管大数据时代的图书馆特别是一些公共图书馆利用自身的资源优势，已在竞争情报服务方面做出了长足的尝试与探索，但其自身还存在着较大问题，如所利用的信息资源主要依赖于图书馆馆藏书籍与免费的网络资源、对竞争对手等相关数据的获取主要以网络获取为主、对情报研究工具的应用还不广泛和深入、所利用数据主要以存储于图书馆数据库的结构化数据为主，等等。这使得图书馆的竞争情报服务还跟不上时代的发展步伐，工具平台应用、数据来源类型、综合价值判断等方面都有着巨大的发展和提升空间，因而不易从数量巨大的数据集中挖掘和发现有价值的情报，并形成高附加价值的产品。因此，图书馆需要在大数据环境下正确评价和认识自己竞争情报服务方面的不足，进而制定合理、科学的发展路径去寻求更大的发展。

2.1 加强数据的集成化运用

大数据时代，数据无疑是社会发展的主要动力，也是各方利益相关者关注的对象，对图书馆来说，如果能够将来自各个方面异构、零碎、多源的庞大数据融合在一起，无疑将对其在竞争情报工作中洞察到竞争环境和竞争对手的细微变化，从而快速响应，制定有效竞争策略产生积极帮助。越来越多的案例也表明，海量、多源、异构的数据不但具有巨大的统计意义，也能为各种预测模型、对手分析等提供数据支持，不但能对竞争情报工作产品提供源数据支持与论证，也能通过对其分析实现预知未来发展趋势、提高生产率、降低经营成本。如沃尔玛就建立了一个超大的数据中心，其存储能力高达4PB以上，通过大数据分析，沃尔玛掌握了顾客的购买习惯，不同商品一起购买的概率，购买者在商店所穿行的路线、购买时间和地点，从而确定商品的上架布局及分类优化；决定对各个分店不同商品进行增减，以保持最优库存，降低成本；洞察销售全局，瞬间捕获到各种细微的变化，从而快速响应，制定营销策略；利用大数据工具对供应链进行分析以选择供应商、优化物流配送方案和进行价格谈判等；利用大数据分析工具对商品品种和库存的趋势进行分析，以选定需要补充的商品，分析顾客购买趋势和季节性购买模式，以确定降价商品，并对其数量和运作做出反应[10]。

需要注意的是，上述案例中，沃尔玛的数据分析应用尽管占据了数据企业拥有且为企业用户所创造、所应用和数据量巨大、具有专业的数据分析平台和专业技术人员等优势，但其中不容忽视的一点是，其在数据分析中注重对集成化、多源和异构数据的应用，如对客户信息行为非结构化数据、产品销售数据与客户购买数据等均按照一定的逻辑关系进行统一的规划和组织，实现了数据资源的有效共享，为情报分析的集成化运用提供了基础。这就促使图书馆的竞争情报服务需注重和加强数据特别是集成化数据的运用，也要求图书馆资源建设者需建立一个公共的集成环境，将分布于图书馆、数据库、网络、智能终端、联盟、省市科技共享平台等各方面组织机构的资源通过一定的映射与关联规则建立成为一个集成数据平台，并为用户提供一个统一、透明的访问界面，从而构建竞争情报工作者对数据集成化运用的基础。情报工作者在具体的数据收集、挖掘和分析中，也需注重对分布在各个孤立信息岛上的自媒体资源数据的收集与运用，通过集成分析系统进行处理操作，以为企业用户提供一个具有高附加值的服务产品。

2.2 关注新型数据资源的分析

在大数据时代，企业无论是日常运营，还是重大战略决策，都会在各个信息系统中留下各种数据记录，通过技术将这些数据整合起来，即可再现一个企业的运行轨迹和发展全景。竞争情报研究就是发现有价值的知识和模式，洞察企业竞争环境，预测未来，从而获得竞争优势[11]。

（1）社会网络数据。社会网络的兴起和发展以及多种智能社交终端的应用，使得置身于大数据环境下的每一个信息行为主体都会产生大量的社会活动数据，并组成一个分布在社会各个角落的社会数据网络。图书馆竞争情报工作者通过网络中竞争对手、领域内合作伙伴等群体数据的结构、属性、关联分析，如基于链接的节点排序、基于链接的节点的分类、节点聚类、链接预测、子图发现等[12]，可找到大量数据间的关联关系，实现数据价值的转化和实现。如从人际关系的网络节点中心度来分析竞争对手，可以发现其某一时间段内的信息活动相关者，而对这些可能影响到竞争对手相关活动（如发展决策、企业信贷等）的信息行为相关者的行为数据进行分析，又可以推断出竞争对手正在进行的活动，甚至可以预判出其即将进行的活动，实现数据的相互支撑解释和验证，为图书馆为企业用户制定相关的竞争策略提供支撑。

（2）实时动态数据。网站、微博、微信、论坛、新闻报道等大量的动态实时数据，也是一种图书馆需要注重利用的竞争情报数据源。图书馆可以通过数据网络爬虫等技术对竞争对手随时产生的交易数据、网站访问日志等实时数据流进行扫描抓取，将抓取到的数据按照特定的需求分配到不同窗口进行挖掘处理，在掌握竞争对手实时活动的同时，既保证了图书馆为企业用户制定的竞争策略具有足够的敏捷性，也可能从其中发现蕴含在数据背后的行业发展规律，如竞争产品的销售规律等。

（3）非结构化、半结构化数据。与传统数据运用字段等方式进行排列组合相比，大数据最为典型的特征就是以非结构化数据、半结构化数据作为数据主要组成部分，图书馆的竞争情报工作需要注意这些能够挖掘出巨大信息的非结构化、半结构化数据，如竞争对手的多媒体信息数据等，通过对数据的采集、关联和相关工具运用，如对数据的可视化展示等去分析隐藏在这些数据背后的规律，完善自身提供给用户的竞争策略。

2.3 注重新的工具平台的应用

由于大数据环境下图书馆情报工作处理对象即数据的数量巨大、类型多样、来源复杂，因此需借助大数据存储中心和处理平台才能完成数据的存储和应用分析，这也就要求图书馆需注重新的分析方法和工具平台的应用，如针对大数据分析处理的预测性分析、数据质量和数据管理、可视化分析、语义引擎和数据挖掘算法等五个方面，图书馆可以根据所分析处理数据的内容和要求而选择采用哪些工具和平台，如对数据的采集，图书馆可能有别于采用存储每一笔事务数据方式的MySQL和Oracle而使用Redis和MongoDB这样的NoSQL数据库；对数据的统计/分析在一些实时性需求时选择使用EMC的GreenPlum、Oracle的Exadata，以及基于MySQL的列式存储Infobright等，而对一些大批量处理者基于半结构化数据的需求可以使用Hadoop；数据的导入/预处理可以使用来自Twitter的Storm进行流式计算；比较典型的数据挖掘算法有用于聚类的K-Means、用于统计学习的SVM和用于分类的NaiveBayes，主要使用的工具有Hadoop的Mahout等[13]。

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