吳雨璇，程新洲，宋春濤，成 晨（中國聯(lián)通研究院，北京 100048）

1 概述

2019 年6 月5G 商用牌照的發(fā)放標志著中國正式進入5G 時代。回顧通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程，從第1代模擬蜂窩系統(tǒng)的誕生，到如今第5 代的興起和第6 代的布局研發(fā)，大致每10年一次的迭代升級都是一次質(zhì)的飛躍，同時也帶來了市場規(guī)模的指數(shù)級擴張和更強的技術(shù)溢出，不斷推動移動通信產(chǎn)業(yè)與各行各業(yè)更深入的融合。而今，人類正處在一場由技術(shù)驅(qū)動的、無處不在的數(shù)字化和智能化時代，更快的傳輸速度、更低的時延和海量的數(shù)據(jù)連接不僅對個人生活產(chǎn)生深遠的影響，同時也給社會和產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來巨大的變革。隨著科技的快速進步和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的加速演進，由下一代網(wǎng)絡(luò)開啟的新時代越來越近。依托未來網(wǎng)絡(luò)，大數(shù)據(jù)及其生態(tài)將呈現(xiàn)出很多新特征，同時也會帶來很多新機遇與挑戰(zhàn)。屆時應(yīng)該思考如何精準采集、深度融合、智能挖掘未來網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)資源，進而打造未來網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)智能化新生態(tài)，全面賦能生產(chǎn)生活，有力推動社會智能化發(fā)展進程。

2 未來網(wǎng)絡(luò)的特征及發(fā)展趨勢

隨著AR/VR、大視頻、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新興應(yīng)用蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)正面臨著新一輪的機遇和挑戰(zhàn)，未來網(wǎng)絡(luò)將滲透到社會和生活的方方面面，發(fā)揮其最大的價值。其中，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、AI 等技術(shù)將作為強有力的驅(qū)動力推動網(wǎng)絡(luò)不斷向更高的要求和更多元化的需求加速轉(zhuǎn)型。在這樣的環(huán)境下，未來網(wǎng)絡(luò)將不斷向云化、靈活化和泛在化方向有序演進，如圖1 所示，同時呈現(xiàn)出如下特性。

圖1 未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢示意圖

a）云化。云化及虛擬化是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的先行基礎(chǔ)。隨著NFV/SDN 技術(shù)的成熟，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已從以廠商專用設(shè)備為主的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)向以云為主的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)轉(zhuǎn)變。未來海量數(shù)據(jù)將會對集中計算、存儲等能力提出更高的要求，為了更好地滿足應(yīng)用場景需求，必須要實現(xiàn)云網(wǎng)的深度融合。此外，只有CT 與IT 協(xié)同發(fā)展、相互融合，共同支撐信息社會的發(fā)展，未來才有可能實現(xiàn)隨時隨地利用信息。

b）靈活化。靈活敏捷的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及部署是面向未來多元化、差異化需求的基本要求。數(shù)據(jù)爆發(fā)式增長將會帶來更多新業(yè)務(wù)需求，而未來網(wǎng)絡(luò)作為社會的重要基礎(chǔ)設(shè)施，需要滿足各類場景的差異化需求。網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)將最大化網(wǎng)絡(luò)對外部環(huán)境、需求及業(yè)務(wù)場景的適應(yīng)性。

c）泛在化。泛在連接是面向泛終端、多場景服務(wù)的未來網(wǎng)絡(luò)基本形態(tài)。隨著通信網(wǎng)絡(luò)的不斷演進，“泛在”理念不斷深化，更多且更復雜的未知維度會逐步融入未來網(wǎng)絡(luò)，不斷擴展未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展空間，從而形成面向“人-物-網(wǎng)-境”（這里的“境”是由時、空、情景相交而成的智慧環(huán)境）的通信、計算、控制和意識融合的泛在體系，實現(xiàn)真正的“無所不在、無所不能、無所不包”。

3 未來網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)新生態(tài)架構(gòu)

3.1 未來網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)典型特征

隨著下一代網(wǎng)絡(luò)逐步向云化、靈活化和泛在化方向加速演進，未來網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)出以下典型特征。

a）數(shù)據(jù)量急劇增長。未來開啟的萬物互聯(lián)、萬物智聯(lián)的新時代將會導致更快更多的連接和數(shù)據(jù)積累，從而使數(shù)據(jù)規(guī)模呈幾何級快速擴張。據(jù)IoT Analytics報告顯示，預(yù)計到2025 年物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)將達270 億。未來，海量數(shù)據(jù)的背后將隱藏更大的價值。

b）數(shù)據(jù)復雜度增加。未來網(wǎng)絡(luò)面向?qū)ο蟮淖兓瘜е缕涿枋鰯?shù)據(jù)呈現(xiàn)維度和復雜度的指數(shù)級增長。目前的數(shù)據(jù)主要以“人-人”關(guān)聯(lián)為主，但隨著未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，“人-物”“物-物”之間的連接產(chǎn)生的數(shù)據(jù)類型將會進一步豐富，數(shù)據(jù)采集對象也會越來越多（如互聯(lián)汽車、無人機、機器人、可穿戴設(shè)備等），新時代背景下催生的車聯(lián)網(wǎng)、無線醫(yī)療、智能制造、智慧能源等新型應(yīng)用也將會創(chuàng)造更豐富的數(shù)據(jù)維度，像視頻監(jiān)控、社交媒體等場景下產(chǎn)生的如視頻、圖像等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的比例必將大幅增加。

在這樣的背景下，數(shù)據(jù)將從衍生物轉(zhuǎn)變?yōu)橹匾抑苯拥纳a(chǎn)要素，并成為數(shù)字化和智能化的重要基礎(chǔ)。這些海量數(shù)據(jù)將會給人類的生活帶來巨大改變，不僅為日常生活提供更多的便利，也為企業(yè)管理、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等提供更有力的決策支持。同時，未來網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)的發(fā)展也將會積極促進整個社會的全面發(fā)展。因此，未來網(wǎng)絡(luò)亟需依托大數(shù)據(jù)等智能技術(shù)引“智”并實現(xiàn)自動化管理，因為只有進行深度的智能化運營，才能充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)的特點和影響力，使網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)“無人駕駛”一樣的高度自主自治。屆時大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)的重塑和升級顯得尤為重要。

3.2 未來網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)生態(tài)架構(gòu)

未來網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)生態(tài)架構(gòu)將基于未來網(wǎng)絡(luò)形態(tài)向融合、智能、開放方向發(fā)展。其中智能化將從始至終貫穿整個架構(gòu)的每個環(huán)節(jié)中，通過精準采集、深度融合、智能挖掘形成“數(shù)據(jù)→信息→知識→智慧”的數(shù)據(jù)資源化價值鏈，從而提升網(wǎng)絡(luò)智能研判、態(tài)勢推演、自學自優(yōu)化的能力。

未來網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)主要分為數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)分析及管理層、服務(wù)及應(yīng)用層。分層結(jié)構(gòu)是未來大數(shù)據(jù)體系及架構(gòu)的主要方式，層與層之間通過標準化的驅(qū)動和接口相互協(xié)同，在保持生態(tài)運作的同時實現(xiàn)各自的數(shù)據(jù)和技術(shù)隔離，同時依據(jù)自身的需求和特征實現(xiàn)各自的技術(shù)演進和發(fā)展。

此外，要實現(xiàn)“數(shù)據(jù)→信息→知識→智慧”數(shù)據(jù)資源化價值鏈，匹配未來網(wǎng)絡(luò)下數(shù)據(jù)發(fā)展的特征，必須在大數(shù)據(jù)體系內(nèi)貫穿使用各類智能化手段。

a）智能化數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集是大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)，有效的采集方案對于數(shù)據(jù)挖掘具有重要意義。萬物互聯(lián)時代下海量終端設(shè)備種類繁多、數(shù)量規(guī)模大，且通信協(xié)議與數(shù)據(jù)格式各異，因此對海量設(shè)備進行采集必將會產(chǎn)生海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)。而這些數(shù)據(jù)往往是不規(guī)則且非結(jié)構(gòu)化的，并存在重復、缺失或錯誤等問題，甚至數(shù)據(jù)形態(tài)也會發(fā)生變化（如圖像、視頻、矢量、控制信息等），為此必須升級數(shù)據(jù)處理手段來適配這些變化。未來將充分利用大數(shù)據(jù)手段構(gòu)建統(tǒng)一的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過分布式計算在多源設(shè)備數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量并引入數(shù)據(jù)清洗技術(shù)，利用AI等技術(shù)構(gòu)建適配多種數(shù)據(jù)形態(tài)的模型和驅(qū)動，并依次完成數(shù)據(jù)抽取、清洗和質(zhì)量檢查等工作。此外，還需要構(gòu)建多樣化指標特征庫，利用AI聚類算法對數(shù)據(jù)進行智能識別、分類及索引，從而打造完整的全鏈路數(shù)據(jù)采集、校驗與整合能力，確保數(shù)據(jù)采集的全面準確性。

b）智能化數(shù)據(jù)融合：在獲得高質(zhì)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，需要將多源異構(gòu)數(shù)據(jù)全面打通，秉持內(nèi)部流通整合、外部開放共享的理念，構(gòu)建典型維度（如用戶）基于時空關(guān)系的全局知識圖譜，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高度融合，如圖2 所示。此外，未來在數(shù)據(jù)融合環(huán)節(jié)中，還將依托大數(shù)據(jù)和AI 技術(shù)，在海量的B 域+O 域+其他數(shù)據(jù)中實現(xiàn)隱含的關(guān)聯(lián)特征、隱形特征、共性特征、突變特征等多類特征的自動抽取，從而為后續(xù)的智能化數(shù)據(jù)挖掘提供基礎(chǔ)。

c）智能化數(shù)據(jù)挖掘：未來數(shù)據(jù)的巨大規(guī)模和生成速度使得智能數(shù)據(jù)挖掘的價值日益凸顯，通過對海量數(shù)據(jù)的深入分析，了解其背后的真正含義，跟蹤其實時狀況，預(yù)測、判斷未來發(fā)展走向。利用數(shù)據(jù)反映出的事實來指導策略制定，實現(xiàn)精準決策。

大數(shù)據(jù)挖掘可實現(xiàn)數(shù)據(jù)深層聯(lián)系的進一步研究，是高級智能的最充分的體現(xiàn)。因此，未來將以人工智能的機器學習、深度學習模型算法為基礎(chǔ)，通過圖3所示的智能數(shù)據(jù)挖掘模式對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)等大量多維數(shù)據(jù)進行特征及規(guī)則的深度挖掘并完成感知學習和推理，將其轉(zhuǎn)化為更優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)策略，優(yōu)化升級網(wǎng)絡(luò)的自主管理和控制進程，實時感知外界環(huán)境、動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)配置，從而有效提升網(wǎng)絡(luò)智能分析和業(yè)務(wù)編排能力，進而提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

總之，在未來網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)生態(tài)架構(gòu)中，基于大數(shù)據(jù)、AI 等技術(shù)將數(shù)據(jù)通過梳理業(yè)務(wù)邏輯、統(tǒng)計關(guān)鍵要素變成信息，并通過提煉信息同時結(jié)合業(yè)務(wù)場景驗證將數(shù)據(jù)變成知識，再積累大量知識來為未來規(guī)劃作出預(yù)判和自主決策。最終通過與場景和管理要素結(jié)合進行落地，使智能化深度滲透到整個社會的方方面面。

圖2 構(gòu)建用戶維度基于時空關(guān)系的全局關(guān)系圖譜

圖3 智能數(shù)據(jù)挖掘整體流程

4 未來網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)應(yīng)用方向

在未來網(wǎng)絡(luò)開啟的新時代中，大數(shù)據(jù)技術(shù)得以快速發(fā)展，大數(shù)據(jù)應(yīng)用范圍將會更加廣泛，未來大數(shù)據(jù)的使用價值也將會在應(yīng)用中更充分地體現(xiàn)出來。其中，“萬物智聯(lián)”和“數(shù)字孿生”將成為未來大數(shù)據(jù)應(yīng)用的主流方向。

4.1 萬物智聯(lián)

萬物互聯(lián)時代使所有的人、物、設(shè)備都通過網(wǎng)絡(luò)進行緊密連接。而未來隨著大數(shù)據(jù)、AI 等技術(shù)的協(xié)同突破與創(chuàng)新，網(wǎng)絡(luò)將會從簡單的連接工具逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袕姶罄斫饬团袛嗔Φ闹悄苓B接工具，打破各領(lǐng)域間的壁壘，催生出更多新物種新業(yè)態(tài)，從而推動社會由“萬物互聯(lián)”向“萬物智聯(lián)”邁進。

以在物聯(lián)網(wǎng)中優(yōu)先發(fā)力的車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)為例，5G 將實現(xiàn)車與車、車與路、車與人、車與傳感設(shè)備之間的交互傳遞和信息共享。但隨著以交通設(shè)備為代表的物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量激增，預(yù)計2025 年5G 聯(lián)網(wǎng)車輛將超過6 000萬，未來的車聯(lián)網(wǎng)將結(jié)合智能交通物聯(lián)網(wǎng)和交通云控平臺，打通“人車路云”雙向價值鏈路，形成數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)服務(wù)一體化的泛在車聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)所有可能涉及的諸如汽車、行人、城市各類基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境、工業(yè)等各類元素和服務(wù)的高效智能連接，如圖4 所示。未來，道路上的每個人都能與附近的一切進行溝通并實時提供速度、位置、軌跡等海量數(shù)據(jù)，AI 系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)與其他一些輔助數(shù)據(jù)（如天氣、道路情況等）融合并完成智能分析，最終反饋結(jié)果的同時給用戶推薦最佳解決方案。此外，這些數(shù)據(jù)還將為其他行業(yè)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐?？傊?，未來網(wǎng)絡(luò)+大數(shù)據(jù)將賦予車聯(lián)網(wǎng)更多應(yīng)用場景。

4.2 數(shù)字孿生

圖4 未來萬物智聯(lián)下車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用示意圖

所謂數(shù)字孿生，可以理解為現(xiàn)實世界的每個人和物體都會映射到一個虛擬世界，人類在其中可模擬現(xiàn)實社會的運行，從而對現(xiàn)實世界的未來發(fā)展做出預(yù)判和必要干預(yù)。

物聯(lián)網(wǎng)、AI 和虛擬現(xiàn)實等技術(shù)的不斷進步給數(shù)字孿生帶來更多的發(fā)展空間和可能性。Gartner 物聯(lián)網(wǎng)調(diào)查顯示，到2022 年超過2/3 實施物聯(lián)網(wǎng)的公司將在生產(chǎn)中部署至少1個數(shù)字孿生系統(tǒng)。這意味著數(shù)字孿生正逐步進入主流應(yīng)用，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。

以數(shù)字孿生城市為例，數(shù)字孿生城市將成為智慧城市建設(shè)的新起點，規(guī)劃部門可以通過全域感知、數(shù)字化標識、萬物互聯(lián)、泛在計算、數(shù)據(jù)驅(qū)動決策等手段，構(gòu)成強大的數(shù)字孿生城市技術(shù)模型；并結(jié)合大數(shù)據(jù)、AI、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)推進模型不斷完善和發(fā)展，逐步實現(xiàn)城市實時動態(tài)的模擬、仿真和分析，如圖5 所示。設(shè)想一下，未來的物理城市將對應(yīng)一個數(shù)字孿生城市，其中所有的人、物、事、道路和設(shè)施等都將在這個數(shù)字世界中存在虛擬映象。在這個數(shù)字世界中可以實現(xiàn)隨時隨地看到信息、跟蹤軌跡、檢查狀態(tài)；虛擬與現(xiàn)實同步運行、情景交融；城市中的一切都可管可控、盡在掌握之中，屆時城市智慧將不再是空談。

圖5 物理世界與數(shù)字孿生城市間的基本關(guān)系示意圖

此外，除萬物智聯(lián)、數(shù)字孿生外，未來幾年，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)和融合應(yīng)用都將加速發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)也將持續(xù)為社會智能化發(fā)展提供源源不斷的新動力。

5 未來網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)及應(yīng)對措施

隨著數(shù)據(jù)體量擴增、數(shù)據(jù)維度和類型的進一步豐富，未來網(wǎng)絡(luò)將會創(chuàng)造出新價值，帶來“大服務(wù)”和“大發(fā)展”。但在應(yīng)用過程中也會面臨諸多新的挑戰(zhàn)。

a）海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)實時處理能力不足。面向未來多源異構(gòu)且復雜度高的海量數(shù)據(jù)，當前的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將出現(xiàn)采集壓力大、存儲資源緊張、處理效率低等諸多問題。因此，未來亟需升級和完善實時處理技術(shù)，采用可靈活擴展的分布式架構(gòu)來構(gòu)建高性能、綜合性強的實時處理系統(tǒng)，真正實現(xiàn)各系統(tǒng)間高效互聯(lián)互通。

b）數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)隱私保護的邊界問題日益突出。當網(wǎng)絡(luò)融入社會的方方面面，沉淀下的海量數(shù)據(jù)使人們的生活變得更加透明。而未來，存在于生活各個角落的智能設(shè)備將實現(xiàn)隨時隨地跟蹤、采集信息，進而生產(chǎn)出更多個人數(shù)據(jù)。面對這樣開放共享的環(huán)境，數(shù)據(jù)隱私保護顯得尤為重要。但是，目前尚無一套公認的成熟解決方案來有效界定數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)隱私保護之間的邊界。因此，目前亟需在技術(shù)進步與個人權(quán)利之間找到平衡點來建立規(guī)則，同時通過反復博弈和試驗驗證來確保其合理性和有效性。

c）數(shù)據(jù)安全風險更加凸顯。未來對于海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的安全防護將變得更加困難，分布式的數(shù)據(jù)處理加大了數(shù)據(jù)泄露的風險，信息安全成為制約大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。因此，未來需要加快面向大數(shù)據(jù)的信息安全技術(shù)研究，建立并完善能夠應(yīng)對高級且持續(xù)攻擊的大數(shù)據(jù)信息安全體系。

雖然大數(shù)據(jù)面臨上述諸多挑戰(zhàn)，但其發(fā)展依然非常樂觀。在未來網(wǎng)絡(luò)和各種智能技術(shù)的推動下，數(shù)據(jù)將成為最有價值的資產(chǎn)和生產(chǎn)要素，大數(shù)據(jù)技術(shù)將成為各領(lǐng)域發(fā)展最強有力的驅(qū)動力，多方位改善人類生活，推動社會智能化發(fā)展。

6 總結(jié)與展望

當下一代網(wǎng)絡(luò)向云化、靈活化和泛在化方向逐步演進的同時，大數(shù)據(jù)布局和應(yīng)用也將會隨之發(fā)生革命性變化。未來網(wǎng)絡(luò)與大數(shù)據(jù)的深度融合，將實現(xiàn)“數(shù)據(jù)→知識→決策→行動”的快速轉(zhuǎn)化，從而推動人類社會向全面智能化邁進，開啟一個全新的智能時代。但凡事都有兩面性，隨著新技術(shù)的發(fā)展與運用，大數(shù)據(jù)也面臨諸多挑戰(zhàn)，其中潛藏的問題和危機不容小視。本文分析了未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢，基于此研究了未來網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)新生態(tài)及應(yīng)用方向，并探討了未來大數(shù)據(jù)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)及應(yīng)對策略。相信未來，隨著網(wǎng)絡(luò)不斷演進和優(yōu)化，大數(shù)據(jù)將會發(fā)揮出更大的價值。