張基恒 劉 露 魏進(jìn)武

中國聯(lián)通研究院 北京 100032

引言

硬件設(shè)施的年年革新、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展為大體量數(shù)據(jù)的采集、分析創(chuàng)造了技術(shù)條件；同時(shí)，數(shù)據(jù)的采集、分析也由傳統(tǒng)集中式模式發(fā)展為分布式模式。根據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年，全球?qū)碛?5ZB的數(shù)據(jù)量。

數(shù)據(jù)的擁有符合長尾理論，如谷歌、騰訊等大型企業(yè)利用其行業(yè)特點(diǎn)可以及時(shí)、有效地獲取大量數(shù)據(jù)，并通過其獨(dú)特的數(shù)據(jù)處理、分析平臺(tái)不斷完善自身；規(guī)模較小的企業(yè)雖可以通過API等形式調(diào)用數(shù)據(jù)，但這些被調(diào)用的數(shù)據(jù)通常是過期的、深度加工后的數(shù)據(jù)，進(jìn)而逐步形成大企業(yè)對(duì)海量、高價(jià)值數(shù)據(jù)的壟斷格局[1]。而在信息時(shí)代，對(duì)數(shù)據(jù)的壟斷，既是對(duì)信息的壟斷，也是對(duì)資源的壟斷。壟斷的數(shù)據(jù)資源抬升了企業(yè)、行業(yè)間信息處理的壁壘，使得數(shù)據(jù)復(fù)合利用率較低，難以發(fā)展出可協(xié)作性的數(shù)據(jù)生產(chǎn)體系。

有鑒于此，企業(yè)界、學(xué)術(shù)界針對(duì)數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)共享等問題已開展深入研究。數(shù)據(jù)資源的共享開放也在2016年兩會(huì)被納入“十三五”規(guī)劃綱要(草案)中。目前，中國聯(lián)通集團(tuán)具有豐富廣泛的數(shù)據(jù)來源，并且已經(jīng)積累了海量、以不同形式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)資源，同時(shí)擁有技術(shù)成熟的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，依托大數(shù)據(jù)技術(shù)，兼顧全量數(shù)據(jù)處理的成本與效率，快速提升數(shù)據(jù)的挖掘與應(yīng)用能力，充分發(fā)揮企業(yè)大數(shù)據(jù)的核心價(jià)值與邊際效應(yīng)。較成熟的技術(shù)與電信行業(yè)豐富的數(shù)據(jù)源驅(qū)使中國聯(lián)通向其他行業(yè)探索合作。如何與其他行業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)集市的融合成為亟待解決的問題。

本文在第一章對(duì)國內(nèi)外現(xiàn)有數(shù)據(jù)共享實(shí)現(xiàn)方式以及面臨的核心挑戰(zhàn)進(jìn)行了分析；在第二章，根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)實(shí)現(xiàn)方式和面臨的挑戰(zhàn)，提出一種數(shù)據(jù)共享框架，并以聯(lián)通現(xiàn)有數(shù)據(jù)平臺(tái)基礎(chǔ)，提出了聯(lián)通共享數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)，并探討了此架構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)景。

1 數(shù)據(jù)共享的實(shí)現(xiàn)和面臨的核心挑戰(zhàn)

1.1 國內(nèi)外數(shù)據(jù)共享的現(xiàn)狀

在國外，在大數(shù)據(jù)共享開放方面有較豐富成果的國家包括美國、德國等，其中美國政府、企業(yè)及行業(yè)中較為突出的數(shù)據(jù)共享如下。

1)政府。美國政府在2009年推出的大數(shù)據(jù)開放計(jì)劃和平臺(tái)Data.gov，依照原始數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)工具分為三個(gè)門類，目前為止共開放出了近20萬項(xiàng)數(shù)據(jù)集，涵蓋了農(nóng)業(yè)、商業(yè)、氣象、消費(fèi)、生態(tài)環(huán)境等數(shù)十個(gè)門類的數(shù)據(jù)資源。為方便公眾使用和分析，該平臺(tái)引入了數(shù)據(jù)分級(jí)評(píng)定、高級(jí)搜索、用戶交流以及和社交網(wǎng)站互動(dòng)等新功能。為方便民眾和應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)者利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行開發(fā)應(yīng)用或創(chuàng)業(yè)，該平臺(tái)同時(shí)提供了1 000多個(gè)應(yīng)用程序和軟件工具、100多個(gè)手機(jī)應(yīng)用插件[2]。

2)企業(yè)。Palantir公司梳理了可獲取的數(shù)據(jù)庫，并完成了對(duì)數(shù)據(jù)的確認(rèn)、整合和關(guān)聯(lián)分析。目前，該公司可為政府反恐和犯罪調(diào)查、銀行、保險(xiǎn)、零售、醫(yī)療保健、石油和天然氣等各種行業(yè)提供多樣融合的數(shù)據(jù)分析服務(wù)。

但Data.gov項(xiàng)目側(cè)重提供政府?dāng)?shù)據(jù)，如谷歌、亞馬遜等大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)擁有的大量數(shù)據(jù)，其開放程度較低；Palantir公司的數(shù)據(jù)整合模式則使得數(shù)據(jù)集中在該公司本身，無法有效地與其他企業(yè)產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)價(jià)值[3]。

除美國之外，德國的IAIS協(xié)會(huì)主導(dǎo)的歐洲工業(yè)數(shù)據(jù)空間(IDS)在政府?dāng)?shù)據(jù)開放領(lǐng)域也較為突出。該項(xiàng)目將分散的工業(yè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一個(gè)可信的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)空間，目前已得到歐洲30多個(gè)重點(diǎn)工業(yè)企業(yè)支持(例如源訊公司、拜耳、普華永道、大眾等)[4]。然而該項(xiàng)目圍繞工業(yè)4.0，主要側(cè)重工業(yè)生產(chǎn)鏈條中處于不同生產(chǎn)位置的企業(yè)數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)源有所局限[5]。

在國內(nèi)， BAT(百度、阿里巴巴、騰訊)互聯(lián)網(wǎng)巨頭圍繞自有交易、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)等開展增值業(yè)務(wù)，如淘寶CPI指數(shù)預(yù)測(cè)經(jīng)濟(jì)走勢(shì)、淘寶中小企業(yè)交易狀況分析財(cái)務(wù)健康和誠信經(jīng)營；百度公司利用互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)以及行業(yè)數(shù)據(jù)提供多種綜合分析和預(yù)測(cè)應(yīng)用服務(wù)，例如，春運(yùn)經(jīng)濟(jì)指數(shù)預(yù)測(cè)、景點(diǎn)預(yù)測(cè)、疾病預(yù)測(cè)、體育賽事預(yù)測(cè)、高考預(yù)測(cè)、電影票房預(yù)測(cè)等。但這些數(shù)據(jù)巨頭均是利用自身龐大的數(shù)據(jù)再結(jié)合一些體量較小的、易獲取的輔助數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)自有的數(shù)據(jù)整合、增值，并未實(shí)現(xiàn)深層次的數(shù)據(jù)共享[6]。

總結(jié)而言，數(shù)據(jù)共享、交換主要通過以下兩種方式實(shí)現(xiàn)，如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)交換、共享的實(shí)現(xiàn)方式

1.2 現(xiàn)階段面臨的核心挑戰(zhàn)

除1.1闡述的實(shí)現(xiàn)問題外，數(shù)據(jù)共享、交換仍面臨著如下挑戰(zhàn)[7]。

1)權(quán)限控制(數(shù)據(jù)所有權(quán)和許可權(quán))：數(shù)據(jù)掌控者擁有對(duì)數(shù)據(jù)的最終權(quán)限，可以許可其他用戶合法使用與傳遞數(shù)據(jù)，避免在數(shù)據(jù)交換完成后發(fā)生數(shù)據(jù)泄露。

2)信任機(jī)制、身份確認(rèn)：數(shù)據(jù)交換的參與者需要進(jìn)行可靠的身份確認(rèn)，建立完善的信任體系。

3)共識(shí)機(jī)制：交易雙方要在共識(shí)的基礎(chǔ)上，根據(jù)特定的約定條件，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，避免數(shù)據(jù)欺詐。

4)數(shù)據(jù)交換管理：在數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)的基礎(chǔ)上，安全、可控的數(shù)據(jù)交換是必要的，數(shù)據(jù)交換記錄也應(yīng)該無法偽造。

5)數(shù)據(jù)價(jià)值實(shí)現(xiàn)：數(shù)據(jù)在流通交換中，創(chuàng)造新的價(jià)值。通過數(shù)據(jù)的交流，發(fā)現(xiàn)新的以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的商業(yè)模式。

2 數(shù)據(jù)共享治理思路

針對(duì)數(shù)據(jù)交換、共享在我國實(shí)現(xiàn)的問題以及面臨的挑戰(zhàn)，一種可行的數(shù)據(jù)共享治理方案需具備以下要素。

1)去中心化方式，分布式架構(gòu)；

2)可信任的參與者(身份確認(rèn))[8]；

3)用戶驅(qū)動(dòng)的開放式訪問；

4)平臺(tái)和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)[9]；

5)數(shù)據(jù)交換管理，預(yù)定義規(guī)則[10]；

6)安全傳輸[11]。

2.1 企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)共享框架

以去中心化思路為核心，構(gòu)建企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)共享空間，由各個(gè)企業(yè)的數(shù)據(jù)中心通過數(shù)據(jù)共享空間提供的標(biāo)準(zhǔn)接口相互連接。在此數(shù)據(jù)共享空間內(nèi)，當(dāng)用戶需要數(shù)據(jù)提供增值服務(wù)時(shí)，數(shù)據(jù)可以在被認(rèn)證的合作伙伴之間共享。數(shù)據(jù)共享空間[12]在“去中心化”的同時(shí)，具備一些輕量級(jí)的中央管理功能，其架構(gòu)如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)共享框架

如圖1所示，數(shù)據(jù)共享空間由門戶以及共享處理中心組成。數(shù)據(jù)共享空間門戶可通過數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)建立，如開源的CKAN等。而共享處理中心則可以通過大型企業(yè)共同搭建，為數(shù)據(jù)應(yīng)用開發(fā)提供應(yīng)用商城及數(shù)據(jù)服務(wù)。

2.2 聯(lián)通共享數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)

如2.1所述的企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)共享架構(gòu)，提供了一種去中心化訪問、輕量級(jí)管理的數(shù)據(jù)共享框架。以聯(lián)通現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心及平臺(tái)為基礎(chǔ)，基于此種共享架構(gòu)，可在初期構(gòu)造如圖2所示的聯(lián)通共享數(shù)據(jù)平臺(tái)，將為外部用戶(如中小型企業(yè)、創(chuàng)業(yè)公司、剛起步公司或院校)提供數(shù)據(jù)開放、數(shù)據(jù)共享等能力[13]。

共享數(shù)據(jù)門戶可為外部用戶提供訪問服務(wù)，如提供樣本數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)索引及使用報(bào)告、應(yīng)用管理及元數(shù)據(jù)管理等功能。

1)樣本數(shù)據(jù)。提供去隱私化的樣本數(shù)據(jù)的可視功能，支持以圖、表形式顯示樣本數(shù)據(jù)。

圖2 企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)共享空間架構(gòu)

2)索引+報(bào)告。提供該用戶可查看的數(shù)據(jù)索引及相關(guān)測(cè)試、使用報(bào)告。

3)應(yīng)用管理。應(yīng)用管理包括需求管理以及應(yīng)用的全生命周期的管理。應(yīng)用的全生命周期管理包括三個(gè)環(huán)節(jié)：應(yīng)用的測(cè)試與開發(fā)、應(yīng)用發(fā)布與運(yùn)行控制、應(yīng)用的使用體驗(yàn)與反饋。其中，應(yīng)用開發(fā)商根據(jù)中國聯(lián)通提供的相應(yīng)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)用創(chuàng)新與開發(fā)；應(yīng)用發(fā)布要遵循中國聯(lián)通相應(yīng)的入網(wǎng)規(guī)范與流程；應(yīng)用發(fā)布后，相關(guān)業(yè)務(wù)部門使用該應(yīng)用并且給出相應(yīng)的評(píng)價(jià)信息。

4)元數(shù)據(jù)管理。對(duì)共享數(shù)據(jù)處理中心提供的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)管理。

共享數(shù)據(jù)處理中心實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的注冊(cè)并為數(shù)據(jù)應(yīng)用提供運(yùn)行環(huán)境，具體由數(shù)據(jù)注冊(cè)中心和應(yīng)用運(yùn)行中心組成。其中，數(shù)據(jù)注冊(cè)中心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的注冊(cè)、一體化等[14]，包括以下六點(diǎn)。

1)樣本數(shù)據(jù)庫。為用戶提供樣本數(shù)據(jù)查看、選取等功能。樣本數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)樣本數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及基于數(shù)據(jù)集取樣等功能。存儲(chǔ)的樣本數(shù)據(jù)相互隔離，樣本數(shù)據(jù)通過自動(dòng)取樣和人工取樣兩種方式獲取，樣本獲取規(guī)則和脫敏方法由數(shù)據(jù)提供方提供。

2)數(shù)據(jù)注冊(cè)。數(shù)據(jù)集市、應(yīng)用開發(fā)/測(cè)試過程中使用的數(shù)據(jù)需要在數(shù)據(jù)注冊(cè)模塊進(jìn)行注冊(cè)和對(duì)已注冊(cè)的數(shù)據(jù)庫/數(shù)據(jù)集市實(shí)現(xiàn)修改、刪除、查詢等操作。

3)元數(shù)據(jù)。由數(shù)據(jù)注冊(cè)中心完成底層數(shù)據(jù)倉庫元數(shù)據(jù)的實(shí)際生成、存儲(chǔ)。包括：①與聯(lián)通元數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的對(duì)接配置及管理；②對(duì)元數(shù)據(jù)的新增、修改、刪除、查詢操作，能保留歷史版本信息(界面修改及EXECL導(dǎo)入均應(yīng)記錄版本)，支持大版本的恢復(fù)；③對(duì)元數(shù)據(jù)類型、屬性和關(guān)系等信息的維護(hù)和對(duì)文檔類等非結(jié)構(gòu)化元數(shù)據(jù)的管理；④對(duì)元數(shù)據(jù)資源、功能等的屬性化授權(quán)管理，對(duì)元數(shù)據(jù)訪問的權(quán)限分派、審批以及訪問日志記錄，并對(duì)元數(shù)據(jù)訪問和功能的使用進(jìn)行有效監(jiān)控。

4)數(shù)據(jù)庫描述。提供對(duì)底層數(shù)據(jù)庫的高度概括，便于外部使用用戶的快速查詢。

5)用量監(jiān)控。對(duì)數(shù)據(jù)使用及應(yīng)用對(duì)資源的占用進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)存在異常用量時(shí)，管理員可以強(qiáng)制結(jié)束；當(dāng)數(shù)據(jù)使用過程中存在不合規(guī)時(shí)，會(huì)給系統(tǒng)管理員、數(shù)據(jù)提供者發(fā)送告警。

①數(shù)據(jù)使用監(jiān)控包括：以圖像或列表的形式顯示監(jiān)控狀態(tài)(如數(shù)據(jù)使用者、使用的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)提供者、數(shù)據(jù)操作、現(xiàn)狀等)；

②應(yīng)用使用監(jiān)控包括：以圖像或列表的形式顯示監(jiān)控狀態(tài)(如應(yīng)用使用者、占用的資源情況、使用數(shù)據(jù)情況、現(xiàn)狀等)。

6)數(shù)據(jù)攝取及一體化：數(shù)據(jù)攝取是指從各種數(shù)據(jù)源/數(shù)據(jù)庫中提取、轉(zhuǎn)換和加載海量數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)庫、rest APIs、文件等；數(shù)據(jù)一體化是指提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和使用率、一體化兩個(gè)或兩個(gè)以上的數(shù)據(jù)成分的定義、確定它們之間的共性，從而確保保證數(shù)據(jù)可以融合或統(tǒng)一成單一的數(shù)據(jù)成分。

應(yīng)用運(yùn)行中心為外部用戶或應(yīng)用提供數(shù)據(jù)使用和運(yùn)行環(huán)境，包括以下四點(diǎn)。

1)應(yīng)用沙盒。在數(shù)據(jù)應(yīng)用進(jìn)行開發(fā)、測(cè)試或使用時(shí)，測(cè)試運(yùn)行環(huán)境使用沙盒機(jī)制，使得應(yīng)用程序只能在為該應(yīng)用創(chuàng)建的文件夾內(nèi)讀取文件，不可以訪問其他地方的內(nèi)容，包括：①每個(gè)應(yīng)用程序都在自己的沙盒內(nèi)；②不能隨意跨越自己的沙盒去訪問別的應(yīng)用程序沙盒的內(nèi)容；③應(yīng)用程序向外請(qǐng)求或接收數(shù)據(jù)都需要經(jīng)過權(quán)限認(rèn)證。

2)數(shù)據(jù)過濾。對(duì)應(yīng)用調(diào)用的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，包括：①實(shí)際數(shù)據(jù)需要經(jīng)過數(shù)據(jù)過濾才可進(jìn)入沙盒；②數(shù)據(jù)過濾規(guī)則包含自動(dòng)規(guī)則和人工配置規(guī)則，過濾規(guī)則可配置；③數(shù)據(jù)過濾后需通過合規(guī)審查檢查。

3)數(shù)據(jù)融合。實(shí)現(xiàn)對(duì)底層不同數(shù)據(jù)庫、多種數(shù)據(jù)源中的相關(guān)數(shù)據(jù)提取、融合、梳理整合成一個(gè)分析數(shù)據(jù)集。

4)應(yīng)用調(diào)度及結(jié)算包括應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)的需求調(diào)度及使用數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)算。

中國聯(lián)通現(xiàn)有大數(shù)據(jù)平臺(tái)通過統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口與共享數(shù)據(jù)處理平臺(tái)對(duì)接，提供多源、異構(gòu)，不同層次、維度的數(shù)據(jù)，底層數(shù)據(jù)庫類型包括Oracle、Hadoop、Greenplum等，數(shù)據(jù)層次從原始數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)集市到數(shù)據(jù)魔方。

2.3 使用場(chǎng)景

基于本方案基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用交互主要運(yùn)行于共享數(shù)據(jù)處理中心，圖3、4所示為數(shù)據(jù)應(yīng)用在不同階段的使用場(chǎng)景。

數(shù)據(jù)應(yīng)用的開發(fā)、測(cè)試流程如圖3所示，步驟如下：

①數(shù)據(jù)挖掘/分析師通過門戶探索到可以提供哪些數(shù)據(jù)集；②③數(shù)據(jù)挖掘/分析師根據(jù)提供的數(shù)據(jù)在應(yīng)用沙盒內(nèi)開發(fā)、測(cè)試應(yīng)用；④測(cè)試可通過提供樣本數(shù)據(jù)或通過應(yīng)用調(diào)度⑥取得的實(shí)際數(shù)據(jù)(但需經(jīng)過數(shù)據(jù)過濾⑦)來完成；⑤基于實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試的應(yīng)用需要與提供者進(jìn)行結(jié)算清分；⑧應(yīng)用隨后可以注冊(cè)至應(yīng)用商城，應(yīng)用使用的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行最終清分。

圖3 應(yīng)用開發(fā)、測(cè)試流程

應(yīng)用執(zhí)行、調(diào)用數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)結(jié)算過程如圖4所示，步驟如下：①請(qǐng)求使用數(shù)據(jù)的應(yīng)用通過應(yīng)用商城進(jìn)行應(yīng)用調(diào)度及結(jié)算功能②③；④⑤應(yīng)用融合數(shù)據(jù)并返回結(jié)果。

圖4 應(yīng)用執(zhí)行、調(diào)用數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)結(jié)算過程

2.4 聯(lián)通的數(shù)據(jù)融合應(yīng)用

基于數(shù)據(jù)共享的思路，中國聯(lián)通現(xiàn)已搭建了初步實(shí)現(xiàn)共享數(shù)據(jù)平臺(tái)功能的原型系統(tǒng)，并完成了電信自有數(shù)據(jù)中心、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)數(shù)據(jù)及地理信息的輕度融合，完成了面向國家統(tǒng)計(jì)局、公安、安防等外部用戶的數(shù)據(jù)應(yīng)用開發(fā)，包括關(guān)鍵人員追蹤、聚集預(yù)警及交通擁堵狀況[15]，形成了如圖5所示的數(shù)據(jù)融合應(yīng)用格局。

圖5 數(shù)據(jù)融合應(yīng)用

企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)共享的實(shí)現(xiàn)，將完成不同行業(yè)的各類數(shù)據(jù)的整合，提供全方位的立體數(shù)據(jù)繪圖，從而可以從更高層次、更加系統(tǒng)的角度了解并重塑數(shù)據(jù)模型。仍需持續(xù)研究并形成包括建模、數(shù)據(jù)規(guī)范、數(shù)據(jù)組織管理、隱私保護(hù)與數(shù)據(jù)安全、程序化交換/交易方法與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的全生命周期數(shù)據(jù)資源管理和治理方法成果，構(gòu)建“行業(yè)內(nèi)全量數(shù)據(jù)——行業(yè)間可交換/交易數(shù)據(jù)——社會(huì)開放數(shù)據(jù)”的分級(jí)式數(shù)據(jù)資源開放和共享應(yīng)用模式[16],最終構(gòu)建并提供以電信行業(yè)為主、融合金融、旅游、電力等其他典型行業(yè)的跨行業(yè)大數(shù)據(jù)資源池，以支持跨行業(yè)數(shù)據(jù)資源的融合、開放共享與分析應(yīng)用。

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