時(shí)間：2022-09-04 20:16:24
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關(guān)鍵詞：分布式光伏電站；電能信息實(shí)時(shí)采集；實(shí)現(xiàn)方法
中圖分類號(hào)：C35文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言:
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，全球能源危機(jī)和大氣污染問(wèn)題日益突出，太陽(yáng)能作為理想的可再生能源受到了許多國(guó)家的重視。中國(guó)作為新的世界經(jīng)濟(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源的缺口增大，能源安全及能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位越顯突出。
大力發(fā)展新能源和可再生能源是我國(guó)未來(lái)的能源發(fā)展戰(zhàn)略要求。為促進(jìn)我國(guó)可再生能源和新能源技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國(guó)家鼓勵(lì)和支持可再生能源并網(wǎng)發(fā)電。太陽(yáng)能作為潔凈無(wú)污染的巨大能源，最大限度地開發(fā)利用太陽(yáng)能電池用硅錠/硅片以及高效低成本太陽(yáng)能電池組件及系統(tǒng)控制部件實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電、將是人類新能源利用方面的科技發(fā)展方向。
一、太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電原理
目前太陽(yáng)能電池的種類不斷增多、應(yīng)用范圍日益廣闊、市場(chǎng)規(guī)模逐步擴(kuò)大。國(guó)內(nèi)光伏市場(chǎng)呈現(xiàn)加速發(fā)展趨勢(shì)，目前中國(guó)已經(jīng)是國(guó)際光伏發(fā)電應(yīng)用產(chǎn)品生產(chǎn)基地，光伏市場(chǎng)潛力巨大。2010年以前中國(guó)太陽(yáng)電池多數(shù)是用于獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，從2011年到2020年，中國(guó)光伏發(fā)電的市場(chǎng)主流將會(huì)由獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)向分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。分布式光伏電站通常利用城市和農(nóng)村的建筑物安裝光伏設(shè)備進(jìn)行發(fā)電并就近并入供電網(wǎng)絡(luò)，隨著分布式并網(wǎng)光伏電站的建設(shè)進(jìn)度加快，發(fā)電容量占傳統(tǒng)方式比重越來(lái)越大，調(diào)度自動(dòng)化及電能量管理相關(guān)系統(tǒng)對(duì)電站的電能信息采集范圍與實(shí)時(shí)性要求也相應(yīng)的提高了。
太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電是完全無(wú)污染、無(wú)噪聲、不耗費(fèi)化石能源、應(yīng)用前景最廣闊的一種太陽(yáng)能利用方式。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)一般由太陽(yáng)能電池組件、并網(wǎng)逆變器等組成，通常還包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)、運(yùn)行顯示和監(jiān)控設(shè)備等。并網(wǎng)發(fā)電方式是將太陽(yáng)能電池陣列所發(fā)出的直流電通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)變成交流電輸送到電網(wǎng)中，無(wú)需蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)能。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用的并網(wǎng)逆變器擁有自動(dòng)相位和電壓跟蹤裝置，能夠非常好地配合電網(wǎng)的微小相位和電壓波動(dòng)，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成影響。
二、光伏發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介
1、光伏發(fā)電系統(tǒng)種類
光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)兩種。
（1）獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)。也叫離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，主要由太陽(yáng)能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負(fù)載供電，還需要配置交流逆變器。
（2）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。是指太陽(yáng)能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過(guò)并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電之后直接接入公共電網(wǎng)，可以分為帶蓄電池的和不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。
2、光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)
（1）優(yōu)點(diǎn)：①可免費(fèi)獲取太陽(yáng)能資源；②技術(shù)成熟，系統(tǒng)安全可靠；③無(wú)噪聲、無(wú)有害物排放、無(wú)污染；④運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較低；⑤不需要架設(shè)遠(yuǎn)距離輸電線路；⑥安裝簡(jiǎn)單、方便，建設(shè)周期短；⑦電能質(zhì)量較高；⑧離網(wǎng)運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng),具有供電的自主性和靈活性。
（2）缺點(diǎn)：①光伏發(fā)電受日照時(shí)間、地理位置、氣象條件的限制；②光伏發(fā)電需要占用較大面積；③光伏電池轉(zhuǎn)換效率偏低；④單位千瓦建設(shè)成本高于常規(guī)火電。
3、我國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)政策
我國(guó)一直高度重視光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，先后了一系列扶持政策和法規(guī)，特別是2009年“金太陽(yáng)”示范工程帶動(dòng)了整個(gè)國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電市場(chǎng)需求的提升，2010年中國(guó)年度光伏新增裝機(jī)量達(dá)到了5Gw，超過(guò)了截止2009年底的累計(jì)裝機(jī)總量。
三、調(diào)度電能信息采集要求
1、采集數(shù)據(jù)源
系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源主要是光伏電站上網(wǎng)點(diǎn)與并網(wǎng)點(diǎn)的關(guān)口、各類開關(guān)、母線上的電能表計(jì)。電能表計(jì)能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供各種電能信息數(shù)據(jù)，為整個(gè)系統(tǒng)功能提供了完善的數(shù)據(jù)源。
2、采集數(shù)據(jù)項(xiàng)
光伏發(fā)電站接入公共電網(wǎng)線路的有功功率、無(wú)功功率、電壓、電壓相角、電流、電流相角。升壓站主變各側(cè)的有功功率、無(wú)功功率、電壓、電壓相角、電流、電流相角。匯集線路的有功功率、無(wú)功功率、電壓、電壓相角、電流、電流相角。升壓站主變高、低壓側(cè)各段母線的電壓、電壓相角、頻率。光伏發(fā)電站并網(wǎng)線路正向有功、反向有功、正向無(wú)功、反向無(wú)功電量值、分費(fèi)率示數(shù)。各電能表的事件記錄。
3、采集數(shù)據(jù)頻度
根據(jù)電能信息數(shù)據(jù)管理相關(guān)規(guī)范，結(jié)合對(duì)光伏電站的實(shí)際管理需要。
四、通訊組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)
1、電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)
具備相應(yīng)條件的光伏電站可采用成熟的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)信道進(jìn)行通訊。在傳統(tǒng)接入方式中：電能表通過(guò)RS485方式與終端服務(wù)器或電能量遠(yuǎn)方終端連接，通過(guò)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)與主站通訊。接入方式見圖1。
圖1電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入方式
2、GPRS無(wú)線通訊網(wǎng)
大多數(shù)光伏電站由于地理位置比較分散，建設(shè)專用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)并不現(xiàn)實(shí)，針對(duì)此類電站可采用GPRS（GeneralPacketRadioService）無(wú)線通訊方式進(jìn)行組網(wǎng)。GPRS通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)，是一種基于GSM系統(tǒng)的無(wú)線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無(wú)線IP連接，是一項(xiàng)高速無(wú)線數(shù)據(jù)處理的技術(shù)。通過(guò)GPRS方式組網(wǎng)通訊，數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電力監(jiān)測(cè)設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控和分布式管理，GPRS網(wǎng)絡(luò)為電力系統(tǒng)無(wú)線通訊提供了簡(jiǎn)單高效的傳輸手段，其主要優(yōu)點(diǎn)如下。
1）可隨意分布和移動(dòng)入網(wǎng)點(diǎn)；無(wú)需擔(dān)心線路的維護(hù)或有線通訊方式在移機(jī)時(shí)導(dǎo)致的通訊中斷。建設(shè)新的監(jiān)測(cè)點(diǎn)無(wú)需進(jìn)行拉線、埋線等工作。
2）采用透明傳輸方式，自動(dòng)流控，能最好地支持頻繁的、少量突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
3）信號(hào)覆蓋較好，網(wǎng)絡(luò)接入速度快，通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠；提供與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無(wú)縫連接，接入速度僅幾秒鐘。
4）支持TCP/IP、UDP、X.25協(xié)議；較載波、230M無(wú)線、GSM短信息，網(wǎng)絡(luò)接入更加直接方便。
5）采用專線接入方式（VPN）；使用專有接入點(diǎn)（APN），組建虛擬專網(wǎng)，SIM卡只能在且虛擬專網(wǎng)與專屬光纖（部署到調(diào)度信息化機(jī)房）進(jìn)行通訊，安全性較高。GPRS無(wú)線傳輸終端是基于GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用于工業(yè)監(jiān)控、電力管理等行業(yè)的數(shù)據(jù)通信組網(wǎng)需求。提供高速、永遠(yuǎn)在線的傳輸信道，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)虛擬專網(wǎng)，組成用戶專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。終端采用外置式，通訊接口采用標(biāo)準(zhǔn)RS232和RS485接口方式，為了保證無(wú)線通訊的安全性，串口通訊報(bào)文數(shù)據(jù)采用了以下兩種安全機(jī)制。
1）報(bào)文幀格式分析過(guò)慮：過(guò)濾一切非電能信息國(guó)標(biāo)規(guī)約幀格式數(shù)據(jù)。
2）加密處理：報(bào)文數(shù)據(jù)通過(guò)終端與主站的動(dòng)態(tài)加密驗(yàn)證算法進(jìn)行數(shù)據(jù)加密與解密處理。
五、電能信息實(shí)時(shí)采集主站
電能信息實(shí)時(shí)采集主站層是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、應(yīng)用的核心部分。電能信息實(shí)時(shí)采集主站軟件系統(tǒng)采用調(diào)度電量數(shù)據(jù)采集相關(guān)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，如江蘇省在“江蘇電網(wǎng)省地縣一體化電量采集系統(tǒng)”中進(jìn)行了部署并接入了分布式光伏電站的電能信息采集。本文重點(diǎn)介紹主站數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢砑軜?gòu)設(shè)計(jì)。電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)主站接入：
采用“電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)”方式組網(wǎng)的電站，電量數(shù)據(jù)由調(diào)度電能量系統(tǒng)通過(guò)調(diào)度二區(qū)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施采集。根據(jù)電能信息應(yīng)用系統(tǒng)相關(guān)管理要求，電能信息需要傳輸?shù)焦╇姽菊{(diào)度Ⅱ區(qū)進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用。
1）通過(guò)無(wú)線傳輸終端為光伏電站與主站系統(tǒng)間建立一個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸通道。
2）供電公司信息機(jī)房部署移動(dòng)外網(wǎng)專區(qū)，接入移動(dòng)通訊光纖。
3）部署移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通訊管理服務(wù)器，并部署數(shù)據(jù)包分析過(guò)濾軟件。
4）部署GPRS專用采集服務(wù)器，采集程序與無(wú)線終端的數(shù)據(jù)通訊采用加密實(shí)現(xiàn)。
5）部署邏輯強(qiáng)隔離裝置將采集數(shù)據(jù)傳輸至供電公司信息內(nèi)網(wǎng)。
6）通過(guò)電力專用橫向物理隔離裝置（反向）實(shí)現(xiàn)電能信息從將III區(qū)向II區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
主站數(shù)據(jù)傳輸構(gòu)架
六、網(wǎng)絡(luò)防護(hù)與數(shù)據(jù)安全
分布式光伏電站電能信息采集系統(tǒng)遵照《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》與《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》要求，滿足“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”的總體原則，配置相應(yīng)的安全防護(hù)設(shè)備。
1）硬件防火墻。
2）GPRS無(wú)線通訊管理服務(wù)器。
3）邏輯強(qiáng)隔離裝置。
4）電力專用橫向物理隔離裝置。
GPRS無(wú)線組網(wǎng)方式，在總體安全防護(hù)在基礎(chǔ)上采用以下安全措施。
1）GPRS無(wú)線終端通訊采用APN虛擬專網(wǎng)方式，建立專屬于電能信息采集的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專網(wǎng)。
2）GPRS無(wú)線終端與主站通訊采用加密算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)文的加密傳輸。
3）主站GPRS數(shù)據(jù)采集服務(wù)器建立于GPRS網(wǎng)絡(luò)專區(qū)。4）對(duì)GPRS通訊管理服務(wù)器的通訊數(shù)據(jù)包做分析過(guò)濾處理，不滿足《IEC870-5-102》、《DL/T645-1997》、《DL/T645-2007》報(bào)文幀格式的一切數(shù)據(jù)包都進(jìn)行攔截并生成數(shù)據(jù)包分析日志。
5）GPRS采集的電能信息通過(guò)邏輯強(qiáng)隔離裝置進(jìn)入信息內(nèi)網(wǎng)。
結(jié)束語(yǔ):
光伏以其獨(dú)具的優(yōu)勢(shì)，對(duì)其開發(fā)利用必將得到長(zhǎng)足的發(fā)展，逐步改變我國(guó)傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)，對(duì)克服我國(guó)能源緊張、改善生態(tài)環(huán)境及人體健康具有重大意義。分布光伏并網(wǎng)電站因其特有的優(yōu)勢(shì)將在較長(zhǎng)一段時(shí)間成為太陽(yáng)能利用的重點(diǎn)方式。本文提出了一種分布式光伏電站電能信息實(shí)時(shí)采集的實(shí)現(xiàn)方法，可以實(shí)現(xiàn)各類分布式光伏電站電能信息實(shí)時(shí)采集，具有如下特點(diǎn)。滿足了分布式光伏電站電能信息采集實(shí)時(shí)性管理要求；兩種組網(wǎng)方式滿足分布式光伏電站通訊信道的組網(wǎng)要求；電能信息采集數(shù)據(jù)安全滿足《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》要求。分布式光伏電站電能信息實(shí)時(shí)采集的實(shí)現(xiàn)方法的提出，可以推進(jìn)相關(guān)技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，加強(qiáng)對(duì)分布式光伏電站的監(jiān)控、監(jiān)督管理力度，保證了發(fā)電量數(shù)據(jù)的正確性，為供電公司和電站建立了良好的協(xié)作關(guān)系，適應(yīng)了現(xiàn)代化管理要求，經(jīng)濟(jì)、管理和安全效益顯著，進(jìn)一步提升供電企業(yè)的社會(huì)形象。
參考文獻(xiàn):
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最早提出“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”( Precision Medicine)術(shù)語(yǔ)的應(yīng)該是在美國(guó)醫(yī)學(xué)研究院完成的一份研究報(bào)告(該報(bào)告得到美國(guó)科學(xué)院和國(guó)立衛(wèi)生研究院的資助，合同/資助項(xiàng)口號(hào)碼為No. N01 -OD -4 -2139)中。2011年11月2日美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)了經(jīng)其理事會(huì)批準(zhǔn)的這份題為《朝向精準(zhǔn)醫(yī)學(xué):建立生物醫(yī)學(xué)研究的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)和新的疾病分類學(xué)》(To-ward Precision Medicine:Building a Knowledge Net-work for Biomedical Research and a New Taxonomy ofDisease)的研究報(bào)告，該報(bào)告提出這樣的理論:通過(guò)在個(gè)體的分子和細(xì)胞水平上，而不是在癥狀水平上，來(lái)理解個(gè)體內(nèi)發(fā)生的疾病、疾病傾向性和致病過(guò)程，能夠?yàn)閭€(gè)體定做適合于個(gè)體的預(yù)防、診斷和治療方法，該報(bào)告建議建立疾病的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，從而發(fā)展更為精準(zhǔn)的、分子水平的疾病分類學(xué);建立新的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，將疾病分子結(jié)構(gòu)水平上的研究與個(gè)體病人的臨床數(shù)據(jù)整合起來(lái)，以促進(jìn)全球的公共衛(wèi)生和醫(yī)療配送。這份報(bào)告及其中建議的作者是以加州大學(xué)舊金山分校校長(zhǎng)Susan Desmond一Hellmann和Howard Hughes醫(yī)學(xué)研究所研究員、Sloan一Ket-tering癌癥研究中心項(xiàng)口主任Charles Sawyers為首的委員會(huì)。Desmond一Hellmann在國(guó)家研究理事會(huì)的新聞會(huì)上說(shuō)，目前在研究方面成果豐碩的科學(xué)進(jìn)展與將這些信息整合人臨床方面卻是脫節(jié)的。生物醫(yī)學(xué)研究信息到達(dá)醫(yī)生和病人那里往往要好幾年之久，同時(shí)高額的醫(yī)療支出卻用于僅對(duì)特殊群體有效地治療。此外，研究人員并未從臨床全面及時(shí)地獲得信息?？偠灾珳?zhǔn)地理解、診斷和治療疾病以及更好地做出醫(yī)療決定的機(jī)會(huì)喪失了。報(bào)告建議下一步應(yīng)對(duì)發(fā)展這種知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的可能性進(jìn)行先導(dǎo)性研究。這份研究報(bào)告是美國(guó)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)計(jì)劃的基礎(chǔ)。
精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)也許可以定義為:通過(guò)基因組、環(huán)境和生活方式在個(gè)體健康和疾病中作用及其相互作用的理解，為個(gè)體研發(fā)適合于個(gè)體的預(yù)防、診斷和治療方法。提出精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)是因?yàn)槟壳暗尼t(yī)學(xué)是不精準(zhǔn)的。目前，大多數(shù)醫(yī)療是為“平均病人”設(shè)計(jì)的，比如給所有人縫制均碼的衣服。例如在現(xiàn)今的臨床試驗(yàn)中，如果一個(gè)新藥在隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)中產(chǎn)生的陽(yáng)性結(jié)果(即對(duì)參與試驗(yàn)的健康人或病人是安全和有效的)在統(tǒng)計(jì)學(xué)上是顯著的，這就說(shuō)明這個(gè)結(jié)果打破了均勢(shì)，新藥通過(guò)了臨床試驗(yàn)的檢驗(yàn)，被證明是安全和有效的。然而統(tǒng)計(jì)上的顯著并不是對(duì)參加試驗(yàn)組的病人百分之百有效。例如在一項(xiàng)或若干項(xiàng)臨床試驗(yàn)中，該新藥對(duì)80%參加試驗(yàn)組的病人有效，而原有藥物或安慰劑僅對(duì)20%參加對(duì)照組的病人有效，那么這在統(tǒng)計(jì)學(xué)上有顯著的差異，這就可證明該新藥是安全和有效的?？墒?，當(dāng)這個(gè)新藥經(jīng)藥監(jiān)局批準(zhǔn)用于臨床上，醫(yī)生遇到一個(gè)具有醫(yī)學(xué)適應(yīng)證的病人，他不知道這位病人是屬于對(duì)新藥敏感的80%的群體內(nèi)，還是對(duì)新藥不敏感、無(wú)反應(yīng)，甚至有副作用的20%群體內(nèi)。這種不精確治療的結(jié)果是，對(duì)有些病人可能非常成功，而對(duì)其他病人則不是。這樣，許多人的疾病得不到有效的治療和預(yù)防，浪費(fèi)了大量資源。據(jù)美國(guó)統(tǒng)計(jì)，常見疾病處方藥的療效率為50% - 60% ,癌癥僅為20 %;不良反應(yīng)造成每年77萬(wàn)例的損傷或死亡，可使一個(gè)醫(yī)院就浪費(fèi)掉了價(jià)值560萬(wàn)美元的醫(yī)療資源。
實(shí)行精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)就是要改變這種情況，要闖出一條疾病預(yù)防和治療的新路子，這就是要考慮到個(gè)體在基因、環(huán)境和生活方式方面的差異，使醫(yī)生能夠更好地理解作為病人健康、疾病或其他狀態(tài)的復(fù)雜機(jī)制，并更好地預(yù)測(cè)哪些治療最為有效。例如目前對(duì)于有些癌癥病人，要進(jìn)行分子檢測(cè)，減少了藥物不良作用，改善了病人的存活率。
精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)與以前提出的個(gè)性化醫(yī)學(xué)(personal-ized medicine)在概念上有何異同?二者之間實(shí)際上是重疊的。美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)在解釋精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)與類似的個(gè)性化醫(yī)學(xué)術(shù)語(yǔ)的區(qū)別時(shí)指出，精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)是指醫(yī)學(xué)治療切合每一個(gè)病人的個(gè)體特征。它并不是按照這字面的意思理解，為某一病人制造獨(dú)一無(wú)二的藥物或醫(yī)療設(shè)置，而是能夠?qū)⒉∪朔譃橐恍﹣喨巳?，他們?cè)趯?duì)某一特定疾病的易感性上，在他們可能發(fā)展的疾病的生物學(xué)和/或預(yù)后上，或他們對(duì)某一具體的治療的反應(yīng)有所不同。因此，可以將預(yù)防或治療的干預(yù)集中于將受益的那部分人，而對(duì)不能受益的那部分人就節(jié)約他們的費(fèi)用，避免他們?nèi)コ惺芨弊饔?。“個(gè)性化醫(yī)學(xué)”也傳達(dá)這類意義，但這一術(shù)語(yǔ)有時(shí)被誤解為給每一個(gè)病人設(shè)計(jì)一種獨(dú)一無(wú)二的療法。由于“個(gè)性化’，有可能被誤解為治療和預(yù)防的研發(fā)僅僅為每一個(gè)個(gè)人，而精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的焦點(diǎn)是在于根據(jù)基因、環(huán)境和生活方式的因素來(lái)看，哪些治療方法將對(duì)哪類病人確實(shí)有效。因此現(xiàn)在選用精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)這個(gè)術(shù)語(yǔ)，但在文獻(xiàn)上仍有人將精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)與個(gè)性化醫(yī)學(xué)作為同義詞互用。
據(jù)了解，三諾此次推出的微信血糖儀是與騰訊微信硬件產(chǎn)品組進(jìn)行合作的。與以往推出的產(chǎn)品相比，這款血糖儀除了繼承三諾一貫的“準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)”的特點(diǎn)外，還有以下幾大功能。
1.血糖數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)。用戶只需掃描血糖儀包裝上的二維碼（每個(gè)儀器對(duì)應(yīng)一個(gè)二維碼），即可登陸“甜蜜親友團(tuán)”公眾號(hào)，以后每次監(jiān)測(cè)完的血糖數(shù)據(jù)都可以通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送到微信上，存儲(chǔ)在微信公眾平臺(tái)，并且隨時(shí)查看血糖數(shù)據(jù)曲線，免除了傳統(tǒng)血糖儀需要手動(dòng)記錄血糖數(shù)據(jù)的不方便。
2.方便易用。說(shuō)到智能血糖儀，很多老年人都不會(huì)操作。而三諾微信血糖儀為了方便廣大患者使用，機(jī)身用的是最經(jīng)典的儀器，操作更加簡(jiǎn)便?；颊咧恍璨逶嚄l、扎手指、測(cè)血糖、分儲(chǔ)血糖即可完成所有動(dòng)作。
3.支持同伴教育。目前在糖尿病教育方面，國(guó)際上比較推崇同伴教育。即一年365天一共8760個(gè)小時(shí)，糖尿病患者只有6個(gè)小時(shí)與醫(yī)師打交道，剩下的8754個(gè)小時(shí)都需要自己面對(duì)疾病。而中國(guó)糖尿病由于患病人數(shù)多、發(fā)現(xiàn)晚、就診率低等特點(diǎn)，更需要糖尿病患者互相支持。三諾推出的微信血糖儀可以讓患者與患者互相支持，互相監(jiān)督，互相鼓勵(lì)，更有利于血糖的管理。
4.幫助年輕人實(shí)時(shí)掌控父母的血糖值。年輕人遠(yuǎn)在他鄉(xiāng)打拼，父母在家慢慢老去。從來(lái)報(bào)喜不報(bào)憂的父母總是不愿意告訴孩子自己的身體健康狀況，三諾微信血糖儀正是從這點(diǎn)入手，孩子只要與父母互相關(guān)注，父母每次監(jiān)測(cè)的血糖值都可以實(shí)時(shí)傳送到孩子手機(jī)上，讓遠(yuǎn)在他鄉(xiāng)的孩子也能隨時(shí)知道父母的血糖值。
【關(guān)鍵詞】無(wú)線網(wǎng)架構(gòu) 控制與承載分離 靈活部署
[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，隨著智能終端顯示、計(jì)算等能力的不斷提升，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等新型移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將大量涌現(xiàn)。未來(lái)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶要求5G具有媲美光纖的接入速率、享受本地操作的實(shí)時(shí)體驗(yàn)、隨時(shí)隨地的寬帶無(wú)線接入能力。而在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)對(duì)象將擴(kuò)展至移動(dòng)醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)、智能家居、工業(yè)控制等各個(gè)行業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量將大幅激增，應(yīng)用無(wú)所不在[1]。
根據(jù)ITU的研究報(bào)告，未來(lái)5G應(yīng)用場(chǎng)景主要包括了eMBB（Enhanced Mobile Broadband，增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）、uRLLC（Ultra-Reliable and Low Latency Communications，低時(shí)延高可靠）以及mMTC（massive Machine Type Communications，低功耗大連接）等三類典型場(chǎng)景[2]。根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景的要求，5G需滿足多項(xiàng)關(guān)鍵能力指標(biāo)。相比于現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)，5G需要支持高達(dá)20 Gbps的峰值數(shù)據(jù)速率、毫秒級(jí)的端到端時(shí)延、100萬(wàn)/km2的超高連接密度、數(shù)十Tbps/km2的超高流量密度、近三倍的頻譜效率提升、近百倍的能效提升[2]。
為了滿足5G的各項(xiàng)關(guān)鍵能力，與現(xiàn)有移動(dòng)通信技術(shù)相比，5G需要采取更加靈活與多樣的空口與組網(wǎng)技術(shù)。如為了滿足超高吞吐率需求，采用大規(guī)模天線、高頻大帶寬組網(wǎng)、超密集組網(wǎng)、多種RAT（Radio Access Technologies，無(wú)線接入技術(shù)）融合等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)更高吞吐率；為了滿足低時(shí)延要求，采用新型幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、D2D（Device to Device，端到端）終端直連通信以及MEC（Mobile Edge Computing，邊緣計(jì)算）等技術(shù)來(lái)降低端到端傳輸時(shí)延；為了滿足大連接要求，采用新波形、新型多址等技術(shù)來(lái)提高單位面積支持的連接數(shù)密度。
5G靈活多樣的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)需求給無(wú)線接入網(wǎng)設(shè)計(jì)帶來(lái)諸多挑戰(zhàn)。文章首先分析了現(xiàn)有4G架構(gòu)在面對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)需求時(shí)面臨的挑戰(zhàn)。然后提出基于控制與承載分離的5G無(wú)線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)思路與方案，最后探討了基于新型架構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)5G不同應(yīng)用場(chǎng)景的靈活組網(wǎng)能力。
2 5G無(wú)線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
5G為了支持超高速率業(yè)務(wù)，除了通過(guò)大規(guī)模天線、新型多址等多種手段來(lái)改善頻譜效率，還需要借助頻譜資源以及多種組網(wǎng)手段來(lái)滿足需要。當(dāng)前6 GHz以下的中低頻譜資源十分緊張，需要考慮在6 GHz以上高頻段進(jìn)行組網(wǎng)。高頻信道傳播特性相比低頻有很大差異，傳播衰減較大，因此多作為固定無(wú)線接入手段以解決最后一公里的傳輸帶寬問(wèn)題，或者是作為小小區(qū)（Small Cell）與宏小區(qū)（Macro cell）形成HetNet（Heterogeneous Network，異構(gòu)組網(wǎng)），在利用宏小區(qū)解決覆蓋的同時(shí)，改善低頻宏小區(qū)容量不足的缺點(diǎn)。
超密集組網(wǎng)也是5G支持超高速率業(yè)務(wù)的重要手段，據(jù)預(yù)測(cè)，5G網(wǎng)絡(luò)中各種無(wú)線接入技術(shù)（如4G、Wi-Fi、5G）的小功率基站部署密度將達(dá)到現(xiàn)有站點(diǎn)密度的十倍以上，形成微微組網(wǎng)的超密集網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)提高單位面積的網(wǎng)絡(luò)容量來(lái)滿足5G超高流量密度及超高用戶體驗(yàn)速率的要求[3]。
5G為了支持低時(shí)延與大連接業(yè)務(wù)，在采取新型幀結(jié)構(gòu)、新型多址等空口技術(shù)的同時(shí)，在組網(wǎng)手段上也需要采取針對(duì)性的網(wǎng)元部署，如通過(guò)將核心網(wǎng)業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)功能下沉，結(jié)合邊緣計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)本地業(yè)務(wù)的快速分流與加速；通過(guò)部署信令匯聚節(jié)點(diǎn)以及提供靈活的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議裁剪能力，支持大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)終端并發(fā)連接。
可以看到，未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)集合多種網(wǎng)元、多種頻段、多種技術(shù)以及多種組網(wǎng)方式的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，給無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)。
（1）網(wǎng)元功能靈活部署的問(wèn)題
5G需要根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景的需要，基于同一系統(tǒng)架構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)中靈活部署相適應(yīng)的網(wǎng)元功能。如果采取如LTE控制承載合一的eNodeB節(jié)點(diǎn)作為主要網(wǎng)元形式，則網(wǎng)元功能形式比較單一。特別是超密集組網(wǎng)場(chǎng)景下，需要通過(guò)簡(jiǎn)化網(wǎng)元功能降低站址條件要求，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元即插即用快速部署，如果以eNodeB作為超密集組網(wǎng)的主要網(wǎng)元，就很難保證有足夠多滿足條件的站址資源，而且從成本角度來(lái)看，投資巨大，運(yùn)營(yíng)商將難以承受。
（2）多接入技術(shù)融合協(xié)同的問(wèn)題
5G希望能夠?qū)崿F(xiàn)多接入技術(shù)融合，提供用戶無(wú)感知的一致性體驗(yàn)，這就要求在無(wú)線網(wǎng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的控制面。4G主要是通過(guò)核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)多種無(wú)線接入的統(tǒng)一控制，不同接入技術(shù)在無(wú)線網(wǎng)側(cè)擁有各自獨(dú)立的控制面，難以提供用戶一致的體驗(yàn)，同時(shí)差異化的信令流程導(dǎo)致終端切換與互操作過(guò)程復(fù)雜，影響了網(wǎng)絡(luò)協(xié)同控制能力。
（3）覆蓋與容量有效兼顧的問(wèn)題
5G不同場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋與容量的需求有較大的差異，比如eMBB中的移動(dòng)廣覆蓋場(chǎng)景要求網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)用戶隨時(shí)隨地的快速接入，可以采取低頻高功率宏基站組網(wǎng)，利用低頻通信無(wú)線衰落小的傳播特性以及宏蜂窩大功率的設(shè)備特性，提供廣覆蓋服務(wù)。而eMBB中的熱點(diǎn)高容量場(chǎng)景更加強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)容量滿足高密度用戶的需要，傾向采取高頻低功率節(jié)點(diǎn)密集組網(wǎng)，單個(gè)節(jié)點(diǎn)覆蓋用戶少，控制面帶寬需求也相對(duì)較低。如果節(jié)點(diǎn)采取控制面與用戶面合一的設(shè)計(jì)，廣覆蓋場(chǎng)景下為了改善覆蓋而增加的宏基站，就有相當(dāng)部分投資浪費(fèi)在用戶面的擴(kuò)容上，同樣熱點(diǎn)場(chǎng)景下的基站擴(kuò)容，就有部分投資被浪費(fèi)在控制面。同時(shí)因?yàn)槿鄙僖粋€(gè)整體集中的控制面管理，網(wǎng)絡(luò)整體優(yōu)化難度越來(lái)越大。
為了應(yīng)對(duì)上述諸多難題，5G需要設(shè)計(jì)全新的無(wú)線接入網(wǎng)架構(gòu)，擺脫傳統(tǒng)4G采取的控制承載合一的架構(gòu)形式，將5G無(wú)線網(wǎng)控制與承載功能相分離，實(shí)現(xiàn)控制功能與承載功能的獨(dú)立設(shè)計(jì)與靈活部署，構(gòu)建統(tǒng)一的控制面，滿足靈活多樣的5G組網(wǎng)場(chǎng)景需求。
3 基于控制與承載分離的5G無(wú)線網(wǎng)架構(gòu)
3.1 設(shè)計(jì)思路
基于控制與承載分離的5G無(wú)線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)思路就是將5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的控制面與用戶面相分離，分別由不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)承載，形成獨(dú)立的兩個(gè)功能平面。針對(duì)控制面與用戶面不同的要求與特點(diǎn)，可以分別進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與獨(dú)立擴(kuò)展，滿足不同組網(wǎng)場(chǎng)景對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)性能的需求。如分離后的無(wú)線網(wǎng)控制面?zhèn)鬏攲⑨槍?duì)控制信令對(duì)可靠性與覆蓋的需求，采取低頻大功率傳輸以及低階調(diào)制編碼等方式，實(shí)現(xiàn)控制平面的高可靠以及廣覆蓋。而無(wú)線網(wǎng)用戶面?zhèn)鬏攲⑨槍?duì)數(shù)據(jù)承載對(duì)不同業(yè)務(wù)質(zhì)量與特性的要求，采取相適應(yīng)的無(wú)線傳輸帶寬，并根據(jù)無(wú)線環(huán)境的變化動(dòng)態(tài)調(diào)整傳輸方式以匹配信道質(zhì)量，滿足用戶平面?zhèn)鬏數(shù)牟町惢枨蟆?/p>
隨著無(wú)線網(wǎng)控制面與用戶面的分離，5G無(wú)線網(wǎng)元功能可以根據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景與部署的需要靈活設(shè)置。按照提供的網(wǎng)絡(luò)功能以及承載對(duì)象的不同，5G無(wú)線網(wǎng)元可劃分為信令基站、數(shù)據(jù)基站兩類網(wǎng)元功能類型。信令基站負(fù)責(zé)接入網(wǎng)控制平面的功能處理，提供移動(dòng)性管理、尋呼、系統(tǒng)廣播等接入層控制服務(wù)。數(shù)據(jù)基站負(fù)責(zé)接入網(wǎng)用戶平面的功能處理，提供用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的承載與傳輸。信令基站、數(shù)據(jù)基站均屬于功能邏輯概念，在具體實(shí)現(xiàn)上，二者可共存于同一物理實(shí)體或獨(dú)立部署。
根據(jù)承載的網(wǎng)元功能，5G無(wú)線網(wǎng)架構(gòu)可以劃分為控制網(wǎng)絡(luò)層與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層，如圖1所示?？刂凭W(wǎng)絡(luò)層由信令基站組成，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的控制面，提供多網(wǎng)元的集中控制。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層由數(shù)據(jù)基站組成，接受控制網(wǎng)絡(luò)層的統(tǒng)一管理，由于僅提供用戶面功能，可簡(jiǎn)化網(wǎng)元設(shè)計(jì)，降低成本，實(shí)現(xiàn)即插即用與靈活部署。
控制網(wǎng)絡(luò)層與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層共同組成5G無(wú)線接入網(wǎng)，并作為5G接入平面與5G控制平面、5G轉(zhuǎn)發(fā)平面共同構(gòu)成5G網(wǎng)絡(luò)總體視圖[3]。
3.2 功能邏輯架構(gòu)
通過(guò)對(duì)無(wú)線網(wǎng)功能的分離，無(wú)線網(wǎng)架構(gòu)可劃分為兩大功能域，高層接入網(wǎng)功能域與低層無(wú)線功能域。其中高層接入網(wǎng)功能域集中了非無(wú)線相關(guān)以及非實(shí)時(shí)性的功能，低層無(wú)線功能域集中了無(wú)線相關(guān)以及實(shí)時(shí)性要求較高的功能。5G無(wú)線接入網(wǎng)功能邏輯架構(gòu)如圖2所示。
基于控制與承載分離的設(shè)計(jì)思路，高層接入網(wǎng)功能域可進(jìn)一步分為高層接入網(wǎng)控制面功能與高層接入網(wǎng)用戶面功能。這些功能既可以是通用的也可以是與特定接入技術(shù)相關(guān)的。通過(guò)將通用功能與特定功能分離，可以支持下一代網(wǎng)絡(luò)靈活擴(kuò)展，如擴(kuò)容或引入新的空口技術(shù)或新的RAT。通用的功能用于組成一個(gè)公共的網(wǎng)絡(luò)匯聚子層，實(shí)現(xiàn)多連接、QoS增強(qiáng)、數(shù)據(jù)加密、完整性保護(hù)等，能夠支持不同的層三協(xié)議如IP或以太網(wǎng)。通用功能與特定功能配合以支持不同空口之間的協(xié)作與控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)性優(yōu)化、負(fù)載均衡等。
按照模塊化設(shè)計(jì)的要求，各功能由一系列相對(duì)獨(dú)立的功能組件組成。其中高層接入網(wǎng)控制面功能包含了無(wú)線資源管理、小區(qū)級(jí)移動(dòng)性管理、多RAT管理、連接管理等功能組件，特別是針對(duì)未來(lái)5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)切片以及智能感知能力，還需要提供切片控制以及無(wú)線QoS控制功能組件，實(shí)現(xiàn)基于無(wú)線網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)切片選擇以及上下文智能感知控制等功能。
高層接入網(wǎng)用戶面功能主要包含了數(shù)據(jù)分組處理、分配、用戶面移動(dòng)性錨點(diǎn)等用戶面功能組件，用于實(shí)現(xiàn)用戶面分組數(shù)據(jù)的處理，如信道加解密、頭壓縮、完整性保護(hù)，以及作為數(shù)據(jù)錨點(diǎn)負(fù)責(zé)用戶數(shù)據(jù)的緩存、分配與轉(zhuǎn)發(fā)等功能。
低層無(wú)線功能與無(wú)線相關(guān)，對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，可以針對(duì)具體的接入技術(shù)或空口協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化與參數(shù)配置。低層無(wú)線功能包含的功能組件主要有基帶處理功能組件以及射頻處理功能組件，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)如動(dòng)態(tài)資源調(diào)度、與物理過(guò)程相關(guān)的同步、小區(qū)搜索、功率控制功能，以及與物理信道處理相關(guān)的復(fù)用、信道編碼、調(diào)制等功能。
4 靈活功能部署與組網(wǎng)分析
基于上述控制與承載分離的無(wú)線網(wǎng)架構(gòu)，可以看到，信令基站功能邏輯主要包含了架構(gòu)中的高層控制面功能以及相應(yīng)的低層無(wú)線功能，而數(shù)據(jù)基站功能邏輯主要由高層接入網(wǎng)用戶面功能以及相應(yīng)的低層無(wú)線功能構(gòu)成。針對(duì)5G不同應(yīng)用場(chǎng)景，信令基站與數(shù)據(jù)基站功能將伴隨無(wú)線網(wǎng)控制面與用戶面的不同配置靈活分布于各類網(wǎng)元，構(gòu)建不同功能特性的無(wú)線網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c功能部署方式。
4.1 eMBB場(chǎng)景
針對(duì)eMBB中的熱點(diǎn)高容量應(yīng)用場(chǎng)景，5G無(wú)線網(wǎng)可以采用：
（1）部署方式一（CU+DU分層組網(wǎng)架構(gòu)）：通過(guò)將控制面與用戶面分離，高層控制面功能與高層用戶面功能集中部署，低層無(wú)線功能分布部署，形成CU（Central Unit，中心單元）與DU（Distributed Unit，分布單元）兩類網(wǎng)元分層組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)。CU+DU分層組網(wǎng)架構(gòu)如圖3所示：
CU集中部署：根據(jù)用戶面錨點(diǎn)的不同，CU還可以細(xì)分為兩類：一類包含控制面功能+用戶面錨點(diǎn)功能，一類僅包含控制面功能。DU分布部署：DU可按前傳能力支持射頻處理、物理層全部或部分功能、層二全部或部分功能[4]。
通過(guò)在熱點(diǎn)地區(qū)超密集部署DU，可以解決熱點(diǎn)高容量場(chǎng)景下單位面積的高吞吐率需求。CU集中部署形成統(tǒng)一的控制面，負(fù)責(zé)對(duì)區(qū)域內(nèi)同一CU下多個(gè)DU的統(tǒng)一無(wú)線資源管理、移動(dòng)性管理等控制面操作。由于有CU作為信令基站完成集中控制，DU可以僅作為數(shù)據(jù)基站，簡(jiǎn)化了配置并可以實(shí)現(xiàn)即插即用，降低了對(duì)部署條件的要求，為大規(guī)模超密集部署提供了可能。
（2）部署方式二（基于控制面虛擬化的超密集組網(wǎng)架構(gòu)）：對(duì)于不具備集中部署條件的熱點(diǎn)高容量場(chǎng)景，需要采用集成了控制面以及用戶面功能的基站分布部署并超密集組網(wǎng)。在這種情況下，為了解決缺少統(tǒng)一控制面帶來(lái)的問(wèn)題，可以通過(guò)控制與承載分離，將各基站的部分資源抽取用于承載統(tǒng)一虛擬控制面，構(gòu)建一個(gè)虛擬信令基站。在同一虛擬信令基站控制下，由多個(gè)基站作為數(shù)據(jù)基站負(fù)責(zé)用戶面承載，形成控制面虛擬化的超密集小區(qū)組網(wǎng)[5]。
通過(guò)構(gòu)建虛擬信令基站，5G用戶可以駐留在虛擬信令基站提供的虛擬小區(qū)上，利用虛擬小區(qū)ID來(lái)解擾獲取各個(gè)數(shù)據(jù)基站小區(qū)發(fā)送的參考信號(hào)、廣播信息、尋呼信息以及公共控制信令。當(dāng)用戶收到系統(tǒng)發(fā)送的尋呼消息后，再接入目標(biāo)數(shù)據(jù)基站小區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。由于用戶與虛擬信令基站及各個(gè)數(shù)據(jù)基站的無(wú)線資源控制都是通過(guò)虛擬小區(qū)統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度，因此用戶在虛擬小區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生小區(qū)重選與切換，同時(shí)可以避免同一虛擬小區(qū)內(nèi)的無(wú)線干擾問(wèn)題，保證超密集網(wǎng)絡(luò)的整體性能?；诳刂泼嫣摂M化的超密集組網(wǎng)架構(gòu)如圖4所示：
4.2 uRLLC場(chǎng)景
針對(duì)低時(shí)延高可靠的應(yīng)用場(chǎng)景，5G無(wú)線網(wǎng)可以采用部署方式三（本地化網(wǎng)絡(luò)部署架構(gòu)）：將核心網(wǎng)部分控制功能如會(huì)話管理、移動(dòng)性管理功能下沉至無(wú)線網(wǎng)，與無(wú)線網(wǎng)控制面功能集成部署；另一方面，通過(guò)將用戶面數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)與內(nèi)容緩存下沉至接入網(wǎng)側(cè)部署，與無(wú)線網(wǎng)用戶面功能集成部署，構(gòu)建以全功能基站為主的本地化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)，使基站具備智能感知、業(yè)務(wù)控制、本地路由與內(nèi)容快速分發(fā)能力。
通過(guò)將與特定業(yè)務(wù)相關(guān)的控制功能貼近接入網(wǎng)側(cè)部署，可以減少核心網(wǎng)功能部署層級(jí)偏高帶來(lái)的回傳時(shí)延。同時(shí)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的需要，將區(qū)域性的移動(dòng)性管理功能下沉至接入網(wǎng)側(cè)，這樣當(dāng)用戶在局部區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)，可以減少切換信令交互產(chǎn)生的延遲。還可以通過(guò)在全功能基站中設(shè)置的統(tǒng)一控制面功能，針對(duì)用戶行為進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，提前進(jìn)行目標(biāo)小區(qū)的資源預(yù)留與預(yù)操作，來(lái)保證切換成功率提高通信的可靠性。
另外，通過(guò)將數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)與內(nèi)容緩存功能下沉至全功能基站，可以進(jìn)一步減少回傳時(shí)延，同時(shí)全功能基站下也可采取CU+DU的分層部署形式，由全功能基站的中心單元CU作為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)錨點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)用戶的無(wú)縫切換，進(jìn)一步改善用戶體驗(yàn)。
低時(shí)延本地化網(wǎng)絡(luò)部署如圖5所示：
4.3 mMTC場(chǎng)景
針對(duì)低功耗大連接的應(yīng)用場(chǎng)景，基于控制與承載分離的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，5G無(wú)線網(wǎng)可以通過(guò)增加控制面無(wú)線資源，滿足海量連接對(duì)控制信令資源的需求。此外還可以采取部署方式四（分簇分層部署架構(gòu)）：針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)用戶多為小數(shù)據(jù)量、低功率、移動(dòng)性低且局部集中的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，在無(wú)線網(wǎng)部署時(shí)，可以根據(jù)業(yè)務(wù)與用戶分布，采取分簇設(shè)置簇集中控制中心，由簇控制中心提供局部用戶的接入控制與連接管理，用戶數(shù)據(jù)經(jīng)簇控制中心匯聚后轉(zhuǎn)發(fā)至上層數(shù)據(jù)基站，各個(gè)簇控制中心同時(shí)接受上層信令基站的統(tǒng)一控制，保證簇間無(wú)線資源協(xié)同與移動(dòng)性控制。通過(guò)分簇分層部署實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入、信令與數(shù)據(jù)的壓縮與匯聚。
分簇分層網(wǎng)絡(luò)部署如圖6所示：
如上所述，基于控制與承載分離的新型接入網(wǎng)架構(gòu)通過(guò)對(duì)無(wú)線網(wǎng)功能的組件化，實(shí)現(xiàn)5G無(wú)線網(wǎng)元功能的靈活組合與部署。特別是未來(lái)5G可以基于網(wǎng)絡(luò)虛擬化NFV技術(shù)，將底層物理資源映射為虛擬化資源構(gòu)造VM（Virtual Machine，虛擬機(jī)），并在其上將高層接入網(wǎng)控制面以及用戶面功能組件加載，構(gòu)造VNF（Virtual Network Function，虛擬網(wǎng)元功能），結(jié)合對(duì)低層無(wú)線功能組件的模塊化設(shè)計(jì)與加速，從而可在同一基站平臺(tái)上同時(shí)承載多個(gè)不同類型的無(wú)線接入方案，并能完成5G無(wú)線網(wǎng)各網(wǎng)元實(shí)體的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)功能遷移與資源伸縮，為保證5G無(wú)線網(wǎng)根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景需求靈活功能部署與組網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。
5 結(jié)論
本文首先分析了5G無(wú)線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)，提出了基于控制與承載分離的新型無(wú)線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)思路與架構(gòu)方案，并分析了基于新型架構(gòu)下5G靈活組網(wǎng)能力的實(shí)現(xiàn)。分析表明，基于控制與承載分離的5G新型無(wú)線網(wǎng)架構(gòu)，可以針對(duì)5G不同應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)功能的靈活部署與組網(wǎng)，為5G架構(gòu)后續(xù)研究提供參考。
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【關(guān)鍵詞】VOLTE；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；EnodeB；EPC核心網(wǎng)；IMS網(wǎng)絡(luò)
0 概述
2004年11月，3GPP（the third generation partnership project）標(biāo)準(zhǔn)化組織通過(guò)了“3G長(zhǎng)期演進(jìn)”，即LTE（Long Term Evolution）移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目。近些年，隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有的2G/3G網(wǎng)絡(luò)將無(wú)法滿足移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，從而驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)快速向LTE演進(jìn)。2009年3月，3GPP標(biāo)準(zhǔn)化組織了R8系統(tǒng)版本技術(shù)規(guī)范，該規(guī)范定義了整個(gè)EPC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。同年12月，TeliaSonera公司部署世界上第一個(gè)LTE商用網(wǎng)絡(luò)。迄今為止，根據(jù)GSA的研究報(bào)告，截至今年7月底，全球商用LTE增加到200張。全世界總計(jì)已有76個(gè)國(guó)家正式部署商用LTE網(wǎng)絡(luò)。在我國(guó)，TD-LTE示范網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)搭建成功，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)即將在國(guó)內(nèi)正式商用。
1 VoLTE系統(tǒng)架構(gòu)
1.1 總覽
VoLTE網(wǎng)絡(luò)包括許多的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體，為簡(jiǎn)便描述，在本文中將VoLTE網(wǎng)絡(luò)分為三個(gè)主要的部分：無(wú)線接入側(cè)Access、LTE核心網(wǎng)側(cè)Evolved packet core以及控制側(cè)Control。
其中，LTE核心網(wǎng)側(cè)主要包括三個(gè)功能實(shí)體：移動(dòng)管理實(shí)體MME（Mobility Management Entity）， 服務(wù)網(wǎng)關(guān)SGW（Serving Gateway）以及PDN網(wǎng)關(guān)（Packet data network gateway）。MME是由GPRS網(wǎng)絡(luò)中SGSN實(shí)體演進(jìn)而來(lái)，主要提供EPC部分核心控制功能。SGW提供用戶面的控制功能，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)，并支持終端移動(dòng)性切換用戶數(shù)據(jù)功能。PGW主要負(fù)責(zé)終端和外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸，在VoLTE網(wǎng)絡(luò)中，PGW分配終端IP地址并提供EPC部分到IMS部分的接入。
1.2 LTE無(wú)線接入側(cè)ENodeB
隨著3G網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，EnodeB具有3G網(wǎng)絡(luò)中NodeB功能和大部分RNC（Radio Network Controller）功能，包括物理層功能HARQ（hybrid automatic repeat request），MAC、RCC、調(diào)度、無(wú)線接入控制、移動(dòng)性管理功能等。LTE無(wú)線接入側(cè)節(jié)點(diǎn)EnodeB架構(gòu)。
EnodeB架構(gòu)分為物理接入層、MAC層（Media Access Control）、RLC層（Radio Link Control）、PDCP層（Packet data convergence protocol）以及RRC層（Radio Resource Control）。其中，EnodeB通過(guò)S1_MME接口與MME通信，用于控制信令；通過(guò)S1_U接口與SGW通信，負(fù)責(zé)用戶數(shù)據(jù)的傳輸。而不同EnoceB之間的通訊則采用X2接口，主要用于移動(dòng)終端在不同的EnodeB之前切換時(shí)，快速實(shí)現(xiàn)用戶資源管理以及數(shù)據(jù)遷移。
1.3 核心網(wǎng)EPC架構(gòu)
核心網(wǎng)EPC部分主要包括MME、SGW以及PGW三個(gè)實(shí)體。MME是由GPRS網(wǎng)絡(luò)中SGSN節(jié)點(diǎn)演進(jìn)而來(lái)的。MME是LTE接入網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn)， 負(fù)責(zé)空閑模式下用戶設(shè)備的跟蹤和尋呼控制，其中包括用戶設(shè)備的注冊(cè)與注銷過(guò)程，同時(shí)幫助用戶選擇不同SGW，以完成LTE系統(tǒng)內(nèi)核心網(wǎng)（CN）節(jié)點(diǎn)切換。通過(guò)與用戶歸屬服務(wù)器（HSS）的通信，MME完成移動(dòng)用戶在EPC部分鑒權(quán)功能。SGW主要負(fù)責(zé)用戶面處理，負(fù)責(zé)用戶數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)也負(fù)責(zé)用戶終端在EnodeB之間和LTE與其他3GPP技術(shù)之間移動(dòng)時(shí)的用戶面數(shù)據(jù)交換。
1.4 控制側(cè)IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
VoLTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，控制側(cè)主要包括三個(gè)部分：PCRF、HSS以及IMS系統(tǒng)。PCRF主要負(fù)責(zé)計(jì)費(fèi)以及基于會(huì)話媒體的策略控制功能。PCRF主要與IMS系統(tǒng)接入節(jié)點(diǎn)P-CSCF互通，檢查、控制應(yīng)用側(cè)所需的媒體資源的分配，例如媒體類型、IP地址以及媒體通訊端口等。HSS（Home Subscriber Server）主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。HSS包含IMS功能、PS域、CS域內(nèi)HLR（home location register）功能以及鑒權(quán)功能。用戶終端在附著在LTE網(wǎng)絡(luò)時(shí)，EPC部分會(huì)通過(guò)HSS獲取EPC部分鑒權(quán)向量，MME完成終端用戶在EPC部分的鑒權(quán)；在該用戶在IMS系統(tǒng)注冊(cè)時(shí)，IMS系統(tǒng)服務(wù)器SCSCF（Server CSCF）會(huì)再次向HSS獲取IMS內(nèi)部鑒權(quán)向量，對(duì)用戶再次進(jìn)行鑒權(quán)，保證用戶的有效性。
IMS系統(tǒng)中AS（Application Server）可以提供多種業(yè)務(wù)，如PSTN網(wǎng)絡(luò)中的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)、會(huì)議、彩鈴彩像等。這些用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)也同樣保存在HSS之中。IMS（IP Multimedia Subsystem）， IP多媒體子系統(tǒng)，是由3GPP組織為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)定義的。經(jīng)過(guò)R5、R6兩個(gè)版本，現(xiàn)在IMS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日趨穩(wěn)定。在3GPP的R6版本中，IMS已經(jīng)被定義為支持所有IP接入網(wǎng)的多媒體業(yè)務(wù)核心網(wǎng)，可以支持任何一種移動(dòng)的或固定的、有線的或無(wú)線的IP_CAN，同時(shí)意味著支持傳統(tǒng)2G/3G網(wǎng)絡(luò)接入。
2 VoLTE網(wǎng)絡(luò)端到端信令流程
（1）LTE終端在LTE網(wǎng)絡(luò)內(nèi)附著，用戶終端通過(guò)EnodeB附著在LTE網(wǎng)絡(luò)內(nèi)；
（2）EnodeB將用戶信息傳送到EPC部分，MME對(duì)該用戶終端進(jìn)行鑒權(quán)，鑒權(quán)向量來(lái)自于HSS節(jié)點(diǎn)，MME節(jié)點(diǎn)通過(guò)SG接口獲取該用戶鑒權(quán)向量；
（3）用戶終端鑒權(quán)通過(guò)后，SGW分配給該用戶相關(guān)媒體資源，PGW分配用戶終端相應(yīng)的IP地址，并將IMS系統(tǒng)接入節(jié)點(diǎn)P-CSCF地址通知用戶終端；
（4）LTE終端收到P-CSCF地址后，使用PGW分配的IP地址作為源地址，P-CSCF地址作為目的地址，發(fā)送IMS系統(tǒng)注冊(cè)請(qǐng)求消息到達(dá)P-CSCF；
（5）PCSCF將用戶注冊(cè)消息轉(zhuǎn)發(fā)到IMS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，SCSCF通過(guò)HSS獲取IMS系統(tǒng)鑒權(quán)向量，并對(duì)該用戶進(jìn)行IMS內(nèi)部鑒權(quán)。鑒權(quán)通過(guò)后，該用戶IMS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部注冊(cè)成功，S-CSCF發(fā)送成功響應(yīng)消息給用戶終端。注冊(cè)流程順利完成；
（6）用戶終端附著LTE網(wǎng)絡(luò)并在IMS系統(tǒng)成功注冊(cè)后，終端發(fā)起對(duì)2G/3G用戶語(yǔ)音會(huì)話。該會(huì)話請(qǐng)求經(jīng)過(guò)LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到P-CSCF節(jié)點(diǎn)。P-CSCF經(jīng)過(guò)與PCRF協(xié)商，決定該會(huì)話的媒體資源，并將會(huì)話請(qǐng)求發(fā)送到IMS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部；同時(shí)，相關(guān)的計(jì)費(fèi)信息發(fā)送到計(jì)費(fèi)服務(wù)器中；
（7）S-CSCF處理會(huì)話請(qǐng)求，經(jīng)過(guò)相應(yīng)號(hào)碼分析后，將消息傳遞給MGCF，MSC節(jié)點(diǎn)，即2G/3G傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)入口節(jié)點(diǎn)。MGCF將SIP消息轉(zhuǎn)化為ISUP消息，該請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到2G/3G傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)LTE用戶與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的互通。
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七大優(yōu)勢(shì)
WiMAX技術(shù)正在全球范圍內(nèi)得到部署，它可以提供低成本的連接，并可為成熟和新興市場(chǎng)提供極佳的移動(dòng)性能，其技術(shù)特點(diǎn)、成本優(yōu)勢(shì)、嶄新和成功的商業(yè)模式正日益受到運(yùn)營(yíng)商的關(guān)注。
在當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)下滑的背景下，電信產(chǎn)業(yè)的投資商正變得更加謹(jǐn)慎，而各種形式的寬帶業(yè)務(wù)對(duì)于擴(kuò)大生產(chǎn)效能和促進(jìn)商業(yè)繁榮起著重要的作用。更大的容量、超速的帶寬、合理的成本、固定和移動(dòng)的捆綁、從固定網(wǎng)到移動(dòng)網(wǎng)的有機(jī)增值，都使得WiMAX在當(dāng)今迅速變革的時(shí)代格外引人注目。
全球計(jì)算、電信、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的主要廠商一致認(rèn)為，七大因素使得WiMAX成為一項(xiàng)變革性和顛覆性的技術(shù)；其一，它同時(shí)適用于成熟市場(chǎng)和新興市場(chǎng)；其二，它可提供成本合理的移動(dòng)／固定寬帶連接；其三，其低成本的用戶設(shè)備，可降低每新增用戶成本(CPGA)；其四，它可進(jìn)行快速部署，從而減少上市時(shí)間、更快地產(chǎn)出投資回報(bào)；其五，新穎的視頻業(yè)務(wù)和社會(huì)媒體服務(wù)；其六，較高的客戶滿意度，從而提高用戶粘度、實(shí)現(xiàn)用戶增長(zhǎng)；其七，擴(kuò)展4G系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，為低成本的4G模式提供經(jīng)驗(yàn)。
更高的速度、更大的容量和更低的成本等優(yōu)勢(shì)，使得WiMAX在全球135個(gè)國(guó)家的450余個(gè)固定和移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商得到試用或商業(yè)部署。Gartner的一份研究報(bào)告顯示，在提供數(shù)據(jù)傳輸速率方面，美國(guó)四個(gè)主要的3G運(yùn)營(yíng)商都未達(dá)到用戶的預(yù)期，美國(guó)多數(shù)的3G運(yùn)營(yíng)商都宣稱其為用戶提供的數(shù)據(jù)傳輸速率可高達(dá)1.8Mbit/s，但實(shí)際卻只有300k-700kbit/s；然而另一方面，移動(dòng)WiMAX的傳輸速率卻可以達(dá)到“與廣告宣傳一致的”效果。SenzaFili咨詢公司調(diào)研發(fā)現(xiàn)，美國(guó)第一大WiMAX運(yùn)營(yíng)商Clearwire在波蘭能夠提供“持久優(yōu)質(zhì)”的移動(dòng)WiMAX服務(wù)，其下行傳輸速率超過(guò)3Mbit/s，上行速率達(dá)到350-0kbit/s。
注入活力
WiMAX的目標(biāo)是以無(wú)線的方式連接整個(gè)城市，從全球最成熟的區(qū)域到最偏遠(yuǎn)和不發(fā)達(dá)的社區(qū)，WiMAX正以其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)、低成本和靈活性，為細(xì)分市場(chǎng)和用戶帶來(lái)優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
在硅谷，英特爾、思科和谷歌正與Clearwire展開合作，建設(shè)WiMAX創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，使尖端的4G技術(shù)服務(wù)于世界上最有天賦和創(chuàng)造力的開發(fā)者。該網(wǎng)絡(luò)初始階段將覆蓋20多平方英里，WiMAX無(wú)線服務(wù)將進(jìn)入?yún)R聚世界頂級(jí)技術(shù)創(chuàng)新者的大學(xué)園區(qū)，使他們率先體驗(yàn)到本該于2010年在舊金山BayArea獲得牌照時(shí)才可提供的WLMAX服務(wù)。
在美國(guó)，Clearwire并不孤獨(dú)，Xanadoo、Towerstream、DigitalBridge等運(yùn)營(yíng)商也都已成功地部署了WiMAX。從Xanadoo部署的美國(guó)核心區(qū)的大學(xué)城，到DigitalBfidge部署的中小型城市，再到Towerstream部署的主要都市區(qū)，WiMAX都在傳播移動(dòng)寬帶服務(wù)方面發(fā)揮著積極作用。
荷蘭一度是世界上享用最高寬帶接入速率的國(guó)家。在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)劇烈的市場(chǎng)上，該國(guó)運(yùn)營(yíng)商Worldmax在3.5GHz頻段上部署了西歐第一個(gè)商用移動(dòng)WiMAX網(wǎng)絡(luò)，覆蓋了阿姆斯特丹全部都市區(qū)的室內(nèi)和室外區(qū)域。在阿爾卡特朗訊的幫助下，Worldmax在2個(gè)月內(nèi)安裝了110余個(gè)WiMAX基站，覆蓋了阿姆斯特丹全市，該網(wǎng)絡(luò)基站總數(shù)現(xiàn)已達(dá)172)個(gè)。Worldmax還特意打造了Aerea品牌，將其室內(nèi)和室外的下載數(shù)據(jù)速率提高到8Mbit/s。
日本運(yùn)營(yíng)商UQ也已在東京、橫濱、川崎了WiMAX測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，以提供更快速的移動(dòng)數(shù)據(jù)服務(wù)。針對(duì)WiMAX的高速和低成本特點(diǎn)，UQ鎖定上網(wǎng)本、筆記本和MID用戶，并設(shè)定了到2009年末達(dá)到4000萬(wàn)接入網(wǎng)點(diǎn)的目標(biāo)。此外，14家PC制造商正將WiMAX嵌入其生產(chǎn)的筆記本，而現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試也已達(dá)到下行16Mbit/s和上行4Mbit/s。而在商用服務(wù)啟動(dòng)后，uQ可為用戶提供便捷、豐富和固定費(fèi)率的服務(wù)。UQ計(jì)劃在2009年后將其服務(wù)擴(kuò)展至各大主要城市，并于2013年前覆蓋90％的人口。
良好的靈活性、高速性和低成本使WiMAX可以適應(yīng)多樣和廣泛的市場(chǎng)，在為發(fā)達(dá)地區(qū)和成熟市場(chǎng)帶來(lái)更加便捷和優(yōu)質(zhì)信息服務(wù)的同時(shí)，WiMAX正為欠發(fā)達(dá)地區(qū)和新興市場(chǎng)在傳播信息文明、彌合數(shù)字鴻溝方面架起一座橋梁。
即便在寬帶基礎(chǔ)設(shè)施尚未存在的地區(qū)，WiMAX也可以極低的成本進(jìn)行高效地部署。一些新興市場(chǎng)目前正處于固定通信向移動(dòng)通信轉(zhuǎn)型的時(shí)期，而現(xiàn)在，這些地區(qū)可以直接升級(jí)至WiMAX，從而獲得更加高級(jí)和領(lǐng)先的寬帶移動(dòng)通信服務(wù)。
加速應(yīng)用
用戶對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求正空前增長(zhǎng)，而WiMAX等4G技術(shù)將帶來(lái)數(shù)據(jù)革命。當(dāng)前，WiMAX正催生出更廣泛的終端設(shè)備,WiMAX芯片可以嵌入到用戶的電子設(shè)備、游戲機(jī)、數(shù)字相機(jī)、家庭娛樂(lè)系統(tǒng)、電度表、家用電器、MID、上網(wǎng)本等一系列設(shè)備中，從而使用戶可以隨時(shí)隨地上網(wǎng)、娛樂(lè)、學(xué)習(xí)和辦公。
加入WiMAX產(chǎn)業(yè)的Acer、阿爾卡特朗訊、Alvarion、思科、Clearwire、華為、英特爾和三星，共同發(fā)起成立了開放專利聯(lián)盟(OPA)，以向全世界提供支持WiMAX開發(fā)和部署的知識(shí)產(chǎn)權(quán)解決方案。OPA希望開發(fā)WiMAX專利池，以達(dá)到知識(shí)產(chǎn)權(quán)低成本、透明、可預(yù)測(cè)的目標(biāo)，_這也將加速推動(dòng)WiMAX的部署，使更多的4GOEM和ODM廠商進(jìn)入市場(chǎng)。
OPA的總體戰(zhàn)略使設(shè)備制造商可以低成本獲得WiMAX的知識(shí)產(chǎn)權(quán)許可，這使WiMAX設(shè)備的總體成本變低，于是也鼓勵(lì)設(shè)備商在其設(shè)備商上加入更多的功能。消費(fèi)者從較低的設(shè)備價(jià)格中受益，于是樂(lè)于嘗試新型的產(chǎn)品與服務(wù)。在巴爾的摩，消費(fèi)者無(wú)需簽訂服務(wù)合同，僅用59.00美元就可購(gòu)買到WiMAX的USB調(diào)制解調(diào)器。
位于深圳鹽田港北山工業(yè)區(qū)的一幢普通的辦公大樓里，一家成立于2007年的公益性組織，在國(guó)際權(quán)威期刊上發(fā)表的論文總數(shù)已經(jīng)超過(guò)60篇，約占全國(guó)總數(shù)的1/4。在這些論文中，有的解決了當(dāng)時(shí)德國(guó)大腸桿菌疫情，有的回答了袁隆平“畝產(chǎn)萬(wàn)斤”水稻的“落穗”基因的問(wèn)題……這就是深圳華大基因研究院（以下簡(jiǎn)稱“華大基因”）。（中歐商業(yè)評(píng)論，2013/02）
這是華大基因的“工業(yè)+現(xiàn)代信息”大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略的初試牛刀。借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，他們成功地繪制出水稻，非典病毒，雞、豬和大熊貓等物種的基因圖譜；通過(guò)華大基因庫(kù)的數(shù)據(jù)分析，科學(xué)家們能夠?qū)θ巳簭某錾剿劳龅募膊☆A(yù)防和治療進(jìn)行更為主動(dòng)的干預(yù)，甚至有可能對(duì)宮頸癌、糖尿病、乙肝等中國(guó)發(fā)病率比較高的“惡病”進(jìn)行疫苗控制。
和其他率先應(yīng)用大數(shù)據(jù)企業(yè)一樣，華大基因商業(yè)模式創(chuàng)新，受益于三大驅(qū)動(dòng)力推動(dòng)的大數(shù)據(jù)浪潮。一是個(gè)人全球化，計(jì)算技術(shù)和通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了信息、知識(shí)和社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的全球化。二是記憶數(shù)字化，云計(jì)算等廉價(jià)、高效的存儲(chǔ)方式讓信息資源成為 “共享的社會(huì)記憶”。三是社會(huì)網(wǎng)絡(luò)資本化，社會(huì)網(wǎng)絡(luò)成為繼“人、流程和技術(shù)”之后重要的企業(yè)資源。
個(gè)人的全球化
華大基因數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)德國(guó)大腸桿菌和“畝產(chǎn)萬(wàn)斤”水稻的貢獻(xiàn)，是因?yàn)槠浠驍?shù)據(jù)庫(kù)集納了全球的智慧，是個(gè)人全球化的一個(gè)表象。因?yàn)?，個(gè)人全球化為大數(shù)據(jù)的涌現(xiàn)提供了社會(huì)驅(qū)動(dòng)力。
從達(dá)·伽馬和哥倫布航海到1800年工業(yè)革命的世界探索，稱得上全球化1.0版。這是“國(guó)家”的全球化，依托的是遠(yuǎn)洋船艦等技術(shù)。工業(yè)革命以來(lái)直至2000年互聯(lián)網(wǎng)泡沫破滅之間的工業(yè)化貿(mào)易稱得上全球化2.0版，即“企業(yè)”的全球化。它的技術(shù)驅(qū)動(dòng)力是鐵路火車、電報(bào)電話和電子計(jì)算機(jī)硬件，實(shí)現(xiàn)的是工業(yè)和企業(yè)資源的全球配置。而互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，正在將人類帶入全球化3.0版階段，即“個(gè)人”全球化。
按照托馬斯·弗里德曼的說(shuō)法，在“個(gè)人”全球化時(shí)代，人們生活在被10輛“推土機(jī)”抹平的世界里。由于個(gè)人的全球交互，信息、知識(shí)和社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了全球范圍內(nèi)的傳播，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分布式共享，數(shù)據(jù)的量級(jí)、形態(tài)和價(jià)值等發(fā)生了深刻的變革。一是體量巨大。正如EMC贊助的IDC數(shù)字宇宙研究報(bào)告《從混沌中提取價(jià)值》所言，全球數(shù)據(jù)量每?jī)赡昃头环?011年創(chuàng)建和復(fù)制的數(shù)據(jù)量為1.8ZB。二是無(wú)所不包，包括結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)正在改變著企業(yè)業(yè)務(wù)和社會(huì)生活。三是無(wú)邊界，不僅越過(guò)了國(guó)界洲際，橫跨了行業(yè)和學(xué)科，而且穿越了時(shí)空。四是交互和重新組合產(chǎn)生新的價(jià)值，大數(shù)據(jù)正在成為新的財(cái)富源泉。
20世紀(jì)80年代，杰克·韋爾奇在通用電氣推行“工作外露”（Work-Out）計(jì)劃，倡導(dǎo)“無(wú)邊界合作”，推倒了公司與供應(yīng)商、用戶之間的“圍墻”，拆除了研發(fā)、生產(chǎn)、市場(chǎng)等部門之間的“藩籬”，實(shí)現(xiàn)了多元化戰(zhàn)略下的技術(shù)和知識(shí)共享。接任者伊梅爾特大力推廣“反向創(chuàng)新”，集納市場(chǎng)智慧，挖掘全球知識(shí)資本，繼續(xù)推進(jìn)通用電氣特色的跨國(guó)戰(zhàn)略。如今，大數(shù)據(jù)技術(shù)讓中小企業(yè)如跨國(guó)巨頭一樣，共享著全球的數(shù)據(jù)和智慧。
記憶的數(shù)字化
在云計(jì)算和大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略架構(gòu)下，華大基因的核心競(jìng)爭(zhēng)力已經(jīng)不是擁有留學(xué)歸來(lái)的高端技術(shù)人才，也不是科研管理的專業(yè)流程和雄厚的科研能力，而是基于已經(jīng)獲得的生物學(xué)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，將生物學(xué)數(shù)據(jù)變成“0101”的數(shù)字化過(guò)程。
華大基因的經(jīng)驗(yàn)證明，數(shù)字化記憶構(gòu)成了大數(shù)據(jù)的技術(shù)驅(qū)動(dòng)力。隨著計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步，記憶的形式和內(nèi)容發(fā)生了根本性改變，記錄信息的容量和成本也發(fā)生了深刻變革。
第一，數(shù)字化不僅完整地、分布式地記錄著人類制造的信息，而且更廣泛的信息共享，形成了真正的“共享的社會(huì)記憶”。第二，廉價(jià)的存儲(chǔ)器。根據(jù)摩爾定律，集成電路的復(fù)雜性每18個(gè)月就會(huì)增加一倍，在性能大幅度提高的同時(shí)能耗和成本卻大幅度降低。如此廉價(jià)可靠的存儲(chǔ)方式，以及完善的數(shù)據(jù)管理工具，為人們提供了豐富的存儲(chǔ)空間。第三，便攜的提取。存儲(chǔ)技術(shù)和搜索引擎技術(shù)的進(jìn)步，使得數(shù)據(jù)變得可提取、可檢索、可關(guān)聯(lián)分析。第四，全球性覆蓋。世界是平的，全球性的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)消除了地理位置和距離的限制，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的無(wú)邊界連接。
數(shù)字化實(shí)現(xiàn)了全球范圍的“共享的社會(huì)記憶”，以至于IBM提出了“全球整合公司”的概念，以至于2013漢諾威消費(fèi)電子、信息及通信博覽會(huì)（簡(jiǎn)稱CeBIT）將“分享型經(jīng)濟(jì)”確定為主題。而全球資源的整合和共享型商業(yè)模式的創(chuàng)新，為大數(shù)據(jù)技術(shù)提供了用武之地。
社會(huì)網(wǎng)絡(luò)資本化
“人、流程和技術(shù)”被視為提高工作效率的三大法寶。殊不知，社會(huì)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造著社會(huì)信任價(jià)值，有社會(huì)資本的屬性。在個(gè)人全球化、記憶數(shù)字化的推動(dòng)下，這種基于社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的信任和資本不僅存在于現(xiàn)實(shí)世界，也存在于虛擬世界，而且虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界的界限正在模糊。圍繞著環(huán)境、健康和能源等社會(huì)共同話題，圍繞著精準(zhǔn)營(yíng)銷、精益管理和跨界融合的企業(yè)發(fā)展課題，大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)解析和重構(gòu)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)發(fā)現(xiàn)并運(yùn)用社會(huì)資本，尋求到了解決的路徑和智慧。
華大基因就是一個(gè)典型例子。目前，全球20大生物制藥企業(yè)，諸如輝瑞、默克等，已有19家或與華大基因戰(zhàn)略合作，或與華大基因開始業(yè)務(wù)接觸。這是因?yàn)樵谄潺嫶蟮幕驍?shù)據(jù)資源庫(kù)里，不僅有全球基因界的頂尖學(xué)者，也有關(guān)注基因產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化前景的企業(yè)家。與其說(shuō)這是一個(gè)海量的數(shù)據(jù)庫(kù)，不如說(shuō)是一個(gè)龐大的社會(huì)資源網(wǎng)絡(luò)。這樣的社會(huì)資源庫(kù)具有明顯的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特征。
一是“小世界網(wǎng)絡(luò)”（small-word networks）。從國(guó)家間的關(guān)聯(lián)性和全球經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，到企業(yè)國(guó)際化和全球供應(yīng)鏈，再到人與人在現(xiàn)實(shí)和虛擬兩個(gè)“地球村”里往來(lái)，都呈現(xiàn)出一個(gè)個(gè)相互關(guān)聯(lián)的群組。在這些錯(cuò)綜復(fù)雜的群組中，有低成本共享和交換資源“強(qiáng)連接”，也有高效率穿越多個(gè)群組、獲取異質(zhì)性資源的“弱連接”。認(rèn)知并發(fā)現(xiàn)這些“強(qiáng)連接”和“弱連接”之間的資本價(jià)值，構(gòu)成了大數(shù)據(jù)的使命。
二是無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)（scale-free networks）。企業(yè)習(xí)慣于自上而下的、少數(shù)服從多數(shù)的、依賴精英經(jīng)驗(yàn)和判斷的決策模式，因?yàn)椤靶?shù)據(jù)”決策的基本假設(shè)是選擇是少量的、各影響因素呈正態(tài)分布。但是，信息資源共享的時(shí)代，企業(yè)面臨著更多的不確定因素和更多的選擇，而這些因素又呈現(xiàn)出一種非正態(tài)分布模型，而是一種類似于長(zhǎng)尾理論描述的“無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)”。于是乎，“20/80法則”被顛覆，“成功經(jīng)驗(yàn)”幾成羈絆，自下而上的、依賴數(shù)據(jù)挖掘的、基于群體智慧的決策模式走向舞臺(tái)的中央。
社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的資本化構(gòu)成了大數(shù)據(jù)的經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力。按照中國(guó)科學(xué)院院士李國(guó)杰的說(shuō)法，大數(shù)據(jù)往往以復(fù)雜關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)這樣一種獨(dú)特的形式存在，大數(shù)據(jù)的魅力就在對(duì)這一社會(huì)資本屬性的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析。而大數(shù)據(jù)所解析的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，是一種無(wú)處不在、無(wú)所不包、無(wú)邊界的社會(huì)資本。因此，全球化、數(shù)字化和社會(huì)網(wǎng)絡(luò)資本化推動(dòng)了大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)反過(guò)來(lái)成為挖掘復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)社會(huì)資本價(jià)值的重要工具，其未來(lái)的趨勢(shì)將是推動(dòng)社會(huì)資本的全球流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)特別是IT在業(yè)務(wù)中的“消融”。
相關(guān)鏈接
抹平世界的10輛“推土機(jī)”
第一輛，柏林墻的倒塌，自下而上、被需求和利潤(rùn)驅(qū)動(dòng)的自由市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)取得主導(dǎo)地位。
第二輛，網(wǎng)景瀏覽器的誕生及計(jì)算機(jī)的普及，大眾網(wǎng)絡(luò)時(shí)代來(lái)臨。
第三輛，工作流程整合軟件成熟、人們協(xié)同工作、流程網(wǎng)絡(luò)化、全球供應(yīng)鏈成為可能。
第四輛，開源運(yùn)動(dòng)，用戶與程序員之間溝通與合作方式形成。
第五輛，業(yè)務(wù)流程外包，本地呼叫可能由印度或菲律賓等本土之外的呼叫中心響應(yīng)。
第六輛，境外生產(chǎn)，將部分服務(wù)或生產(chǎn)外包給海外其他企業(yè)，實(shí)現(xiàn)了全球配置資源和輕資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。
第七輛，供應(yīng)鏈管理，開啟供應(yīng)商、零售商和消費(fèi)者交互合作的新時(shí)代。
第八輛，承包企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)，物質(zhì)全球流通有了聯(lián)邦快遞、UPS等專業(yè)第三方路徑。
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
隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，通過(guò)挖掘和分析大量用戶、供應(yīng)商、經(jīng)銷商等企業(yè)經(jīng)營(yíng)鏈條中上下游利益相關(guān)者的信息行為數(shù)據(jù)和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手、競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而掌握隱藏在這些數(shù)據(jù)背后的規(guī)律、洞悉可能存在的商機(jī)與研判未來(lái)市場(chǎng)發(fā)展的態(tài)勢(shì)，已成為大數(shù)據(jù)時(shí)代一個(gè)成功企業(yè)所必須具有的競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)意識(shí)，越來(lái)越多的企業(yè)紛紛建立了自己的大數(shù)據(jù)研究中心、數(shù)據(jù)計(jì)算中心等情報(bào)中心，以為企業(yè)發(fā)展提供基于數(shù)據(jù)的決策參考和信息情報(bào)。但對(duì)占有市場(chǎng)數(shù)量比例達(dá)99%、提供了80%城鎮(zhèn)就業(yè)崗位的中小企業(yè)[1]來(lái)說(shuō)，盡管明知基于大數(shù)據(jù)應(yīng)用的競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)能為企業(yè)帶來(lái)多方巨大的效益，但受限于規(guī)模、財(cái)力、人員等因素，并不是每家中小企業(yè)都有能力或條件建立企業(yè)自己的情報(bào)機(jī)構(gòu)，于是，通過(guò)市場(chǎng)行為去購(gòu)買、定制企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)服務(wù)便成為一種常態(tài)與主流趨勢(shì)。圖書館作為始終以為用戶提供信息、知識(shí)為己任的社會(huì)、機(jī)構(gòu)信息中心，也一直是企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)服務(wù)的實(shí)踐者和探索者，大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)和企業(yè)用戶出現(xiàn)的多種變化，為圖書館開展競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)服務(wù)既提供了發(fā)展機(jī)遇，又面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
1 大數(shù)據(jù)環(huán)境下的圖書館競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)服務(wù)
1.1 大數(shù)據(jù)時(shí)代的企業(yè)更需要競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)服務(wù)
據(jù)《中國(guó)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)實(shí)施現(xiàn)狀調(diào)查分析》[2]分析，國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)較活躍的企業(yè)主要集中在鋼鐵、汽車、醫(yī)藥、金融、消費(fèi)品等領(lǐng)域，競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)多以咨詢研究、消費(fèi)者市場(chǎng)調(diào)查等淺層次態(tài)勢(shì)出現(xiàn)，方興未艾的文化產(chǎn)業(yè)幾乎與競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)絕緣，而IT企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)界則主要以工具提供商的身份推介其軟件產(chǎn)品，很少提及自身的競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)，中小企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)活動(dòng)和基礎(chǔ)更是可以忽略不計(jì)[3]。這種現(xiàn)狀導(dǎo)致了我國(guó)中小企業(yè)決策不當(dāng)和經(jīng)營(yíng)不善，生存能力不強(qiáng)，容易走向滅亡。如在2008年的金融危機(jī)中，僅上半年就有約7萬(wàn)家中小企業(yè)倒閉[4]。與之形成對(duì)比的是，在全球500強(qiáng)企業(yè)中，95%以上已建立了較為完善的競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)系統(tǒng)，如微軟、IBM、P&G、通用電氣、可口可樂(lè)、海爾等。這些國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)的成功都離不開其完善的競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)系統(tǒng)及其周密的運(yùn)作。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，更是突顯了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)工作的重要性，企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)不再局限于勞動(dòng)生產(chǎn)率、專利技術(shù)、生產(chǎn)規(guī)模等傳統(tǒng)生產(chǎn)要素之間的競(jìng)爭(zhēng)，知識(shí)生產(chǎn)率、知識(shí)轉(zhuǎn)變能力、產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)研判能力等成為了新興的競(jìng)爭(zhēng)指標(biāo)，而產(chǎn)生這些知識(shí)并決定未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律的則無(wú)疑是存在于企業(yè)內(nèi)外部的那些龐大數(shù)據(jù)集，如競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品更新周期、企業(yè)自身的員工生產(chǎn)率競(jìng)爭(zhēng)水平等。而實(shí)現(xiàn)對(duì)這些數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)、分析和處理對(duì)中小企業(yè)來(lái)說(shuō)是不可能獨(dú)立完成的，在這種情況下，尋求與第三方情報(bào)服務(wù)機(jī)構(gòu)的購(gòu)買、外包合作就成為中小企業(yè)獲取競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)最佳乃至唯一的選擇。
在眾多第三方情報(bào)服務(wù)機(jī)構(gòu)中，圖書館無(wú)疑是企業(yè)特別是那些迫切需要競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)服務(wù)的中小企業(yè)的最佳競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)服務(wù)合作者。一方面，隨著近年來(lái)我國(guó)圖書情報(bào)事業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)人才進(jìn)入到圖書館工作，圖書館也已在信息咨詢、專題定制、知識(shí)服務(wù)等方面具有了一定的經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)；另一方面，圖書館還具有其他機(jī)構(gòu)無(wú)法比擬的資源、信息獲取優(yōu)勢(shì)，這使得圖書館具有其它機(jī)構(gòu)無(wú)法相比的開展中小企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)服務(wù)的人才、經(jīng)驗(yàn)與資源優(yōu)勢(shì)。
1.2 競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)服務(wù)是大數(shù)據(jù)環(huán)境下圖書館服務(wù)的增長(zhǎng)點(diǎn)
目前，盡管我國(guó)圖書館開展的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)服務(wù)還存在地區(qū)發(fā)展不均、服務(wù)內(nèi)容單一、高校圖書館發(fā)展滯后等問(wèn)題，但也已經(jīng)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，如國(guó)家圖書館、上海圖書館、天津泰達(dá)圖書館、昆山圖書館等圖書館的競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)服務(wù)開展得如火如荼，其運(yùn)行過(guò)程中積累的大量經(jīng)驗(yàn)成為了大數(shù)據(jù)環(huán)境下圖書館競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)服務(wù)的增長(zhǎng)點(diǎn)。
（1）國(guó)家圖書館。國(guó)家圖書館企業(yè)信息服務(wù)中心依托豐富的館藏文獻(xiàn)信息幫助企業(yè)建立對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的市場(chǎng)營(yíng)銷、企業(yè)運(yùn)營(yíng)、產(chǎn)品服務(wù)、資本市場(chǎng)等各方面全方位的信息監(jiān)測(cè)和分析服務(wù)。通過(guò)信息和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)體系進(jìn)行長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)積累，并將監(jiān)測(cè)到的信息進(jìn)行系統(tǒng)化管理，最后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行階段性的總結(jié)和趨勢(shì)分析，提供有競(jìng)爭(zhēng)能力的比較分析報(bào)告，其中包括公共傳播評(píng)估報(bào)告和品牌競(jìng)爭(zhēng)性分析報(bào)告。同時(shí)，還提供敏感信息預(yù)警服務(wù)，即時(shí)向用戶提示行業(yè)重要信息和企業(yè)負(fù)面信息，將監(jiān)測(cè)到任何可能會(huì)對(duì)客戶利益造成潛在危害的負(fù)面報(bào)道，及時(shí)通知用戶，以便用戶做出迅速反應(yīng)，從而掌握公關(guān)宣傳時(shí)效、啟動(dòng)危機(jī)監(jiān)控機(jī)制[5]。國(guó)家圖書館除了提供競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)服務(wù)外，還提供輿情分析服務(wù)。輿情分析服務(wù)是幫助政府部門、企業(yè)公司了解輿論動(dòng)向，制定正確的應(yīng)對(duì)策略引導(dǎo)輿論發(fā)展，其中包括熱點(diǎn)輿情分析、專題輿情分析和突發(fā)事件分析[6]。國(guó)家圖書館專門設(shè)立了企業(yè)信息服務(wù)中心，由一批具有較高學(xué)歷層次、訓(xùn)練有素的專業(yè)咨詢?nèi)藛T從事專業(yè)性信息咨詢。
（2）上海圖書館。由上海圖書館上?？茖W(xué)技術(shù)情報(bào)研究所承建的行業(yè)創(chuàng)新信息情報(bào)服務(wù)平臺(tái)，承擔(dān)著上海公共研發(fā)服務(wù)平臺(tái)中重點(diǎn)行業(yè)創(chuàng)新信息延伸服務(wù)的部分職能。這一平臺(tái)現(xiàn)有先進(jìn)制造、生命科學(xué)、資源環(huán)境三個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的情報(bào)導(dǎo)航與信息服務(wù)，以及“美國(guó)政府研究報(bào)告”的推薦服務(wù)[7]。
（3）天津泰達(dá)圖書館。天津泰達(dá)圖書館是國(guó)內(nèi)唯一一家實(shí)行圖書、檔案、情報(bào)一體化管理的區(qū)域性文化機(jī)構(gòu)。為了更好地服務(wù)于區(qū)內(nèi)高科技企業(yè)，泰達(dá)圖書館檔案館和泰達(dá)科技發(fā)展集團(tuán)合作建設(shè)的“濱?？萍夹畔⒎?wù)平臺(tái)”主動(dòng)為區(qū)內(nèi)科技企業(yè)提供信息支持，主要包括科技查新、專利知識(shí)產(chǎn)權(quán)服務(wù)、個(gè)人學(xué)術(shù)博客服務(wù)、網(wǎng)上咨詢服務(wù)、信息定制（代檢代查）服務(wù)等，還為參加培訓(xùn)的各個(gè)企業(yè)提供VIP遠(yuǎn)程檢索卡，使企業(yè)用戶足不出戶即可享受泰達(dá)圖書館檔案館便捷的知識(shí)服務(wù)。在這些服務(wù)過(guò)程中，泰達(dá)圖書館積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并形成了自己的特色服務(wù)品牌[8]。
（4）昆山圖書館。昆山競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)服務(wù)平臺(tái)是由昆山圖書館和湖南省競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)中心共同創(chuàng)建，該平臺(tái)采用最新無(wú)縫隙嵌入式本地化技術(shù)，為昆山政府、產(chǎn)業(yè)集群及高新技術(shù)、中小企業(yè)服務(wù)。昆山競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)網(wǎng)絡(luò)協(xié)作平臺(tái)由雷達(dá)采集、信息分析、資源管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)作及內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)構(gòu)成，是目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的產(chǎn)業(yè)、企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)系統(tǒng)，它以快速、便捷的檢索，節(jié)省信息搜索時(shí)間，為用戶搶占市場(chǎng)先機(jī)；拓寬信息資源渠道，實(shí)現(xiàn)差異化的情報(bào)服務(wù)戰(zhàn)略[9]。該平臺(tái)集資源整理、信息查詢、情報(bào)分析為一體，能夠按照用戶需求定制相關(guān)競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)資源，進(jìn)行情報(bào)源的分類與維護(hù)，是昆山產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)戰(zhàn)略分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)，它還能為昆山境內(nèi)企業(yè)提供專業(yè)文獻(xiàn)，降低企業(yè)在研發(fā)設(shè)計(jì)中的成本。
2 大數(shù)據(jù)時(shí)代的圖書館競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)服務(wù)發(fā)展對(duì)策
盡管大數(shù)據(jù)時(shí)代的圖書館特別是一些公共圖書館利用自身的資源優(yōu)勢(shì)，已在競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)服務(wù)方面做出了長(zhǎng)足的嘗試與探索，但其自身還存在著較大問(wèn)題，如所利用的信息資源主要依賴于圖書館館藏書籍與免費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)資源、對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手等相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取主要以網(wǎng)絡(luò)獲取為主、對(duì)情報(bào)研究工具的應(yīng)用還不廣泛和深入、所利用數(shù)據(jù)主要以存儲(chǔ)于圖書館數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主，等等。這使得圖書館的競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)服務(wù)還跟不上時(shí)代的發(fā)展步伐，工具平臺(tái)應(yīng)用、數(shù)據(jù)來(lái)源類型、綜合價(jià)值判斷等方面都有著巨大的發(fā)展和提升空間，因而不易從數(shù)量巨大的數(shù)據(jù)集中挖掘和發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的情報(bào)，并形成高附加價(jià)值的產(chǎn)品。因此，圖書館需要在大數(shù)據(jù)環(huán)境下正確評(píng)價(jià)和認(rèn)識(shí)自己競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)服務(wù)方面的不足，進(jìn)而制定合理、科學(xué)的發(fā)展路徑去尋求更大的發(fā)展。
2.1 加強(qiáng)數(shù)據(jù)的集成化運(yùn)用
大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)無(wú)疑是社會(huì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?，也是各方利益相關(guān)者關(guān)注的對(duì)象，對(duì)圖書館來(lái)說(shuō)，如果能夠?qū)?lái)自各個(gè)方面異構(gòu)、零碎、多源的龐大數(shù)據(jù)融合在一起，無(wú)疑將對(duì)其在競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)工作中洞察到競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的細(xì)微變化，從而快速響應(yīng)，制定有效競(jìng)爭(zhēng)策略產(chǎn)生積極幫助。越來(lái)越多的案例也表明，海量、多源、異構(gòu)的數(shù)據(jù)不但具有巨大的統(tǒng)計(jì)意義，也能為各種預(yù)測(cè)模型、對(duì)手分析等提供數(shù)據(jù)支持，不但能對(duì)競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)工作產(chǎn)品提供源數(shù)據(jù)支持與論證，也能通過(guò)對(duì)其分析實(shí)現(xiàn)預(yù)知未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)、提高生產(chǎn)率、降低經(jīng)營(yíng)成本。如沃爾瑪就建立了一個(gè)超大的數(shù)據(jù)中心，其存儲(chǔ)能力高達(dá)4PB以上，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，沃爾瑪掌握了顧客的購(gòu)買習(xí)慣，不同商品一起購(gòu)買的概率，購(gòu)買者在商店所穿行的路線、購(gòu)買時(shí)間和地點(diǎn)，從而確定商品的上架布局及分類優(yōu)化；決定對(duì)各個(gè)分店不同商品進(jìn)行增減，以保持最優(yōu)庫(kù)存，降低成本；洞察銷售全局，瞬間捕獲到各種細(xì)微的變化，從而快速響應(yīng)，制定營(yíng)銷策略；利用大數(shù)據(jù)工具對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行分析以選擇供應(yīng)商、優(yōu)化物流配送方案和進(jìn)行價(jià)格談判等；利用大數(shù)據(jù)分析工具對(duì)商品品種和庫(kù)存的趨勢(shì)進(jìn)行分析，以選定需要補(bǔ)充的商品，分析顧客購(gòu)買趨勢(shì)和季節(jié)性購(gòu)買模式，以確定降價(jià)商品，并對(duì)其數(shù)量和運(yùn)作做出反應(yīng)[10]。
需要注意的是，上述案例中，沃爾瑪?shù)臄?shù)據(jù)分析應(yīng)用盡管占據(jù)了數(shù)據(jù)企業(yè)擁有且為企業(yè)用戶所創(chuàng)造、所應(yīng)用和數(shù)據(jù)量巨大、具有專業(yè)的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)和專業(yè)技術(shù)人員等優(yōu)勢(shì)，但其中不容忽視的一點(diǎn)是，其在數(shù)據(jù)分析中注重對(duì)集成化、多源和異構(gòu)數(shù)據(jù)的應(yīng)用，如對(duì)客戶信息行為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、產(chǎn)品銷售數(shù)據(jù)與客戶購(gòu)買數(shù)據(jù)等均按照一定的邏輯關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃和組織，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源的有效共享，為情報(bào)分析的集成化運(yùn)用提供了基礎(chǔ)。這就促使圖書館的競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)服務(wù)需注重和加強(qiáng)數(shù)據(jù)特別是集成化數(shù)據(jù)的運(yùn)用，也要求圖書館資源建設(shè)者需建立一個(gè)公共的集成環(huán)境，將分布于圖書館、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)、智能終端、聯(lián)盟、省市科技共享平臺(tái)等各方面組織機(jī)構(gòu)的資源通過(guò)一定的映射與關(guān)聯(lián)規(guī)則建立成為一個(gè)集成數(shù)據(jù)平臺(tái)，并為用戶提供一個(gè)統(tǒng)一、透明的訪問(wèn)界面，從而構(gòu)建競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)工作者對(duì)數(shù)據(jù)集成化運(yùn)用的基礎(chǔ)。情報(bào)工作者在具體的數(shù)據(jù)收集、挖掘和分析中，也需注重對(duì)分布在各個(gè)孤立信息島上的自媒體資源數(shù)據(jù)的收集與運(yùn)用，通過(guò)集成分析系統(tǒng)進(jìn)行處理操作，以為企業(yè)用戶提供一個(gè)具有高附加值的服務(wù)產(chǎn)品。
2.2 關(guān)注新型數(shù)據(jù)資源的分析
在大數(shù)據(jù)時(shí)代，企業(yè)無(wú)論是日常運(yùn)營(yíng)，還是重大戰(zhàn)略決策，都會(huì)在各個(gè)信息系統(tǒng)中留下各種數(shù)據(jù)記錄，通過(guò)技術(shù)將這些數(shù)據(jù)整合起來(lái)，即可再現(xiàn)一個(gè)企業(yè)的運(yùn)行軌跡和發(fā)展全景。競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)研究就是發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的知識(shí)和模式，洞察企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，預(yù)測(cè)未來(lái)，從而獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)[11]。
（1）社會(huì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的興起和發(fā)展以及多種智能社交終端的應(yīng)用，使得置身于大數(shù)據(jù)環(huán)境下的每一個(gè)信息行為主體都會(huì)產(chǎn)生大量的社會(huì)活動(dòng)數(shù)據(jù)，并組成一個(gè)分布在社會(huì)各個(gè)角落的社會(huì)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。圖書館競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)工作者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手、領(lǐng)域內(nèi)合作伙伴等群體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、屬性、關(guān)聯(lián)分析，如基于鏈接的節(jié)點(diǎn)排序、基于鏈接的節(jié)點(diǎn)的分類、節(jié)點(diǎn)聚類、鏈接預(yù)測(cè)、子圖發(fā)現(xiàn)等[12]，可找到大量數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價(jià)值的轉(zhuǎn)化和實(shí)現(xiàn)。如從人際關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中心度來(lái)分析競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，可以發(fā)現(xiàn)其某一時(shí)間段內(nèi)的信息活動(dòng)相關(guān)者，而對(duì)這些可能影響到競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相關(guān)活動(dòng)（如發(fā)展決策、企業(yè)信貸等）的信息行為相關(guān)者的行為數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，又可以推斷出競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手正在進(jìn)行的活動(dòng)，甚至可以預(yù)判出其即將進(jìn)行的活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的相互支撐解釋和驗(yàn)證，為圖書館為企業(yè)用戶制定相關(guān)的競(jìng)爭(zhēng)策略提供支撐。
（2）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。網(wǎng)站、微博、微信、論壇、新聞報(bào)道等大量的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也是一種圖書館需要注重利用的競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)數(shù)據(jù)源。圖書館可以通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)爬蟲等技術(shù)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手隨時(shí)產(chǎn)生的交易數(shù)據(jù)、網(wǎng)站訪問(wèn)日志等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流進(jìn)行掃描抓取，將抓取到的數(shù)據(jù)按照特定的需求分配到不同窗口進(jìn)行挖掘處理，在掌握競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手實(shí)時(shí)活動(dòng)的同時(shí)，既保證了圖書館為企業(yè)用戶制定的競(jìng)爭(zhēng)策略具有足夠的敏捷性，也可能從其中發(fā)現(xiàn)蘊(yùn)含在數(shù)據(jù)背后的行業(yè)發(fā)展規(guī)律，如競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的銷售規(guī)律等。
（3）非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)運(yùn)用字段等方式進(jìn)行排列組合相比，大數(shù)據(jù)最為典型的特征就是以非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)主要組成部分，圖書館的競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)工作需要注意這些能夠挖掘出巨大信息的非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的多媒體信息數(shù)據(jù)等，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、關(guān)聯(lián)和相關(guān)工具運(yùn)用，如對(duì)數(shù)據(jù)的可視化展示等去分析隱藏在這些數(shù)據(jù)背后的規(guī)律，完善自身提供給用戶的競(jìng)爭(zhēng)策略。
2.3 注重新的工具平臺(tái)的應(yīng)用
由于大數(shù)據(jù)環(huán)境下圖書館情報(bào)工作處理對(duì)象即數(shù)據(jù)的數(shù)量巨大、類型多樣、來(lái)源復(fù)雜，因此需借助大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心和處理平臺(tái)才能完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和應(yīng)用分析，這也就要求圖書館需注重新的分析方法和工具平臺(tái)的應(yīng)用，如針對(duì)大數(shù)據(jù)分析處理的預(yù)測(cè)性分析、數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)管理、可視化分析、語(yǔ)義引擎和數(shù)據(jù)挖掘算法等五個(gè)方面，圖書館可以根據(jù)所分析處理數(shù)據(jù)的內(nèi)容和要求而選擇采用哪些工具和平臺(tái)，如對(duì)數(shù)據(jù)的采集，圖書館可能有別于采用存儲(chǔ)每一筆事務(wù)數(shù)據(jù)方式的MySQL和Oracle而使用Redis和MongoDB這樣的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)；對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)/分析在一些實(shí)時(shí)性需求時(shí)選擇使用EMC的GreenPlum、Oracle的Exadata，以及基于MySQL的列式存儲(chǔ)Infobright等，而對(duì)一些大批量處理者基于半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的需求可以使用Hadoop；數(shù)據(jù)的導(dǎo)入/預(yù)處理可以使用來(lái)自Twitter的Storm進(jìn)行流式計(jì)算；比較典型的數(shù)據(jù)挖掘算法有用于聚類的K-Means、用于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的SVM和用于分類的NaiveBayes，主要使用的工具有Hadoop的Mahout等[13]。
