DT時代面向數(shù)據(jù)服務(wù)的新型基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)

黃更生，黃宇紅，郭漫雪，鄭健平，葛欣

（中國移動通信有限公司研究院，北京 100053）

0 引言

1864年麥克斯韋從理論上預(yù)言了電磁波的存在，1887年赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)電磁波的存在，1896年馬可尼在英國進(jìn)行了14.4 km的無線通信試驗(yàn)，從此世界進(jìn)入了無線通信時代?，F(xiàn)代移動通信則是從20世紀(jì)70年代開始，歷經(jīng)了1G到5G[1-2]的演進(jìn)，未來6G[3]的發(fā)展在產(chǎn)業(yè)界也引起了廣泛的關(guān)注與討論。隨著數(shù)字化服務(wù)和數(shù)據(jù)技術(shù)（2ata technology，DT）的發(fā)展，數(shù)據(jù)已成為生產(chǎn)要素并發(fā)揮著越來越重要的作用，DT時代正在到來。通信運(yùn)營商需要與時俱進(jìn)，構(gòu)建面向數(shù)據(jù)服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施。

1 建設(shè)DT新型基礎(chǔ)設(shè)施的必要性

1.1 建設(shè)DT新型基礎(chǔ)設(shè)施是運(yùn)營商做好數(shù)據(jù)經(jīng)營的必要條件

任何一代通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的誕生都對應(yīng)著相關(guān)主體業(yè)務(wù)，而主體業(yè)務(wù)的發(fā)展也促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)。運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了從1G到5G的演進(jìn)，在1G和2G基于通信技術(shù)（communication technology，CT）構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施，以語音和短消息為代表的通信業(yè)務(wù)獲得蓬勃發(fā)展，3G和4G引入了信息技術(shù)（IT），實(shí)現(xiàn)了信息與通信技術(shù)（information an2 communications technology，ICT）融合，成就了移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的輝煌。5G進(jìn)一步深化了CT和IT的融合，構(gòu)建了萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)設(shè)施。網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)的演進(jìn)示意圖如圖1所示，可以發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)的升級與業(yè)務(wù)演進(jìn)的緊密相關(guān)性如下。

圖1 網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)的演進(jìn)示意圖

? CT時代：為了解決“人與人的溝通”的業(yè)務(wù)需求，建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施1G、2G移動通信網(wǎng)絡(luò)，使得人與人之間的溝通可以隨時隨地進(jìn)行。這個階段的網(wǎng)絡(luò)被稱為CT網(wǎng)絡(luò)，主體業(yè)務(wù)為“通信服務(wù)”。

? IT時代：為了應(yīng)對互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)向移動互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)變的大趨勢、解決場景化的“信息傳遞”需求，建設(shè)了基礎(chǔ)設(shè)施3G、4G、5G移動通信網(wǎng)絡(luò)。這個階段的網(wǎng)絡(luò)被稱為IT+CT=ICT網(wǎng)絡(luò)，主體業(yè)務(wù)為“信息服務(wù)”。

在未來市場競爭中，數(shù)據(jù)將成為通信運(yùn)營商最核心的資產(chǎn)之一，運(yùn)營商從語音、短消息經(jīng)營到流量經(jīng)營將逐步升級為數(shù)據(jù)經(jīng)營，“數(shù)據(jù)共享服務(wù)”將成為運(yùn)營商的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)之一，其網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施也應(yīng)該從ICT網(wǎng)絡(luò)升級為“數(shù)據(jù)信息通信技術(shù)（2ata information communication technology，DICT）”網(wǎng)絡(luò)。

事實(shí)上，正是ICT網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、普及及其先進(jìn)性使我國在IT時代走在了世界的前列。IT產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展帶來了數(shù)據(jù)爆炸式的增長，可以預(yù)見在人工智能技術(shù)的加持下，數(shù)據(jù)將賦能各行各業(yè)，一個以數(shù)據(jù)技術(shù)和數(shù)據(jù)服務(wù)為中心的DT時代正在到來，數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)字社會和經(jīng)濟(jì)正在形成[4]。

1.2 建設(shè)DT新型基礎(chǔ)設(shè)施是提升國家在DT領(lǐng)域競爭力的需要

DT時代的到來將對民生、國防、科技持續(xù)的發(fā)展、國家治理以及國與國之間的競爭帶來極其重大而深遠(yuǎn)的影響。早在2017年12月，習(xí)近平總書記就強(qiáng)調(diào)“要構(gòu)建以數(shù)據(jù)為關(guān)鍵要素的數(shù)字經(jīng)濟(jì)”；2019年11月，十九屆四中全會首次明確數(shù)據(jù)是生產(chǎn)要素，提出“數(shù)據(jù)等生產(chǎn)要素由市場評價貢獻(xiàn)、按貢獻(xiàn)決定報酬的機(jī)制”，在其后的一系列國家文件中明確要求加快培育發(fā)展數(shù)據(jù)要素市場，以深化數(shù)據(jù)要素市場化配置改革為核心，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局，推動算力、算法、數(shù)據(jù)、應(yīng)用資源集約化和服務(wù)化創(chuàng)新[5]，并提出2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要[6]，“充分發(fā)揮海量數(shù)據(jù)和豐富應(yīng)用場景優(yōu)勢，促進(jìn)數(shù)字技術(shù)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，賦能傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，催生新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)新模式，不斷做強(qiáng)做優(yōu)做大我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)”。同時，國家密集地出臺一系列相關(guān)法律法規(guī)，如《網(wǎng)絡(luò)安全法》《數(shù)據(jù)安全法》《個人信息保護(hù)法》等。

近年來，歐美等國家和地區(qū)也對大數(shù)據(jù)的未來發(fā)展極為重視，開始戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)布局。2018年5月25日歐盟頒布《通用數(shù)據(jù)保護(hù)條例》（GDPR）[7]，2022年又通過了《數(shù)據(jù)治理法案》[8]。2020年1月1日，美國的《加利福尼亞州消費(fèi)者隱私法案》（CCPA）正式生效。兩者都是通過立法尋求數(shù)據(jù)權(quán)利保護(hù)和數(shù)據(jù)自由流通間的平衡，在實(shí)現(xiàn)模式上，歐盟強(qiáng)調(diào)“數(shù)據(jù)基本權(quán)利”，而美國強(qiáng)調(diào)“數(shù)據(jù)自由流通”和“數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展”。在歐美只有少數(shù)大型國際企業(yè)積累和擁有了海量的跨國、跨行業(yè)的數(shù)據(jù)，而中小初創(chuàng)企業(yè)很難享受到數(shù)據(jù)的紅利，直接影響企業(yè)的競爭力并導(dǎo)致市場力量失衡。數(shù)據(jù)共享和流通是獲取、開發(fā)應(yīng)用數(shù)據(jù)的有效方式。通過立法聚焦數(shù)據(jù)共享，解決數(shù)據(jù)流動性不足的問題，促進(jìn)數(shù)據(jù)應(yīng)用市場的形成，以期在DT時代的競爭中搶得先機(jī)。

立法可為數(shù)據(jù)服務(wù)保駕護(hù)航，但是要形成一個便捷、高效、開放、安全的數(shù)據(jù)服務(wù)生態(tài)就離不開新型基礎(chǔ)設(shè)施的支撐。國家間在未來發(fā)展競爭中要保持強(qiáng)有力的競爭力，就必須抓緊建設(shè)DT時代的基礎(chǔ)設(shè)施。

目前，我國數(shù)據(jù)交易平臺數(shù)量超過20個。從整體上看，我國的大數(shù)據(jù)交易仍處于起步階段[9-10]，存在以下問題[11-12]。

（1）數(shù)據(jù)交易主要以單純的原始數(shù)據(jù)“粗加工”交易為主。數(shù)據(jù)的深加工及相關(guān)的衍生產(chǎn)品挖掘與交易尚未規(guī)?；卣归_。

（2）數(shù)據(jù)的流通性嚴(yán)重不足，開放進(jìn)程緩慢。數(shù)據(jù)“孤島”現(xiàn)象依然普遍存在，難以滿足社會對數(shù)據(jù)利用日益增長的有效需求。

（3）數(shù)據(jù)處理交易的隱私計算、AI等相關(guān)技術(shù)仍處在快速發(fā)展階段，各技術(shù)提供方的技術(shù)方案、流程不盡相同[13-14]。而在數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)上又無相對統(tǒng)一、能兼容不同技術(shù)方案的數(shù)據(jù)處理平臺，從而制約了數(shù)據(jù)處理交易技術(shù)良性競爭的發(fā)展。

（4）數(shù)據(jù)處理交易過程缺乏全國統(tǒng)一的業(yè)務(wù)與技術(shù)規(guī)范體系，難以有效確定各方的數(shù)據(jù)價值。

構(gòu)建完善的數(shù)據(jù)服務(wù)生態(tài)，不僅要在法律法規(guī)方面不斷完善，還需要新型基礎(chǔ)設(shè)施的支撐。針對上述提到的數(shù)據(jù)流通、共享和交易等環(huán)節(jié)面臨的主要問題，本文提出一個新型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施——“數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)絡(luò)（2ata sharing service network，DSSN）”，并探討其設(shè)計原則、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和組網(wǎng)等關(guān)鍵問題，分析其與移動通信系統(tǒng)的關(guān)系。

2 DSSN架構(gòu)

2.1 DSSN服務(wù)框架

DSSN的服務(wù)框架如圖2所示。DSSN為監(jiān)管方、數(shù)據(jù)提供方、數(shù)據(jù)應(yīng)用方、技術(shù)支持方提供數(shù)據(jù)連接、流通、交易、監(jiān)管等服務(wù)；提供數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的接入、數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)間的互聯(lián)；提供安全可信的通道和執(zhí)行環(huán)境；提供數(shù)據(jù)隱私保護(hù)、隱私計算相關(guān)的技術(shù)能力；為數(shù)據(jù)交易各方提供合約簽署、存證、計費(fèi)等服務(wù)；為監(jiān)管方提供合規(guī)審核、監(jiān)督等通道。

圖2 DSSN的服務(wù)框架

2.2 DSSN設(shè)計原則

在“數(shù)據(jù)可用不可見”的前提下，DSSN需要遵守以下3個原則。

（1）合規(guī)、安全

DSSN需要支持國家有關(guān)數(shù)據(jù)作為生產(chǎn)要素的相關(guān)法律法規(guī)，根據(jù)監(jiān)管部門要求，開放監(jiān)管接口、支持?jǐn)?shù)據(jù)監(jiān)管；同時考慮到數(shù)據(jù)的隱私性、敏感性以及易復(fù)制性，DSSN應(yīng)具備高安全性，為業(yè)務(wù)服務(wù)流程和數(shù)據(jù)安全提供完善的安全技術(shù)保障，并符合國家的相關(guān)法律法規(guī)。例如，需要提供網(wǎng)絡(luò)接入方身份的認(rèn)證，提供網(wǎng)絡(luò)通信安全、數(shù)據(jù)的隱私保護(hù)以及數(shù)據(jù)應(yīng)用范圍的保護(hù)等。

（2）公平、開放

DSSN應(yīng)是一個開放的平臺、開放的網(wǎng)絡(luò)、開放的生態(tài)。為數(shù)據(jù)共享的參與方提供公平的商業(yè)環(huán)境，為相關(guān)技術(shù)發(fā)展競爭提供公平的競爭平臺。打破個別大型企業(yè)的數(shù)據(jù)壟斷，為中小型企業(yè)提供公平的發(fā)展機(jī)會。

（3）連接、服務(wù)

通過DSSN可連接云、數(shù)據(jù)交易所、企業(yè)、個人、設(shè)備的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)；不同數(shù)據(jù)共享服務(wù)運(yùn)營商的DSSN可以互聯(lián)；不同國家的DSSN可以互聯(lián)。通過DSSN調(diào)度，各數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的算力[15]可為數(shù)據(jù)共享業(yè)務(wù)提供安全可信的計算。數(shù)據(jù)應(yīng)用方可以選擇DSSN自有的隱私計算的各種算法能力，也可以選擇外部能力。DSSN同時提供數(shù)據(jù)共享合同簽署、執(zhí)行、計費(fèi)、結(jié)算等服務(wù)。

2.3 DSSN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)DSSN服務(wù)框架下的各個功能，基于上述DSSN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計原則，本文設(shè)計了DSSN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，DSSN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示。DSSN由網(wǎng)絡(luò)側(cè)的業(yè)務(wù)控制層、業(yè)務(wù)能力層和端側(cè)的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。

圖3 DSSN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

（1）業(yè)務(wù)控制層

業(yè)務(wù)控制層主要承擔(dān)連接功能，由4個不同類型的網(wǎng)關(guān)及一些功能模塊構(gòu)成。

? 數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)（2ata gateway，D-GW）：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的接入控制和連接。

? 能力網(wǎng)關(guān)（enabler gateway，E-GW）：負(fù)責(zé)接入運(yùn)營商的自有能力和外部能力。

? 服務(wù)網(wǎng)關(guān)（service gateway，S-GW）：為業(yè)務(wù)監(jiān)管部門、數(shù)據(jù)應(yīng)用需求方提供服務(wù)訪問接口。

? 互聯(lián)互通網(wǎng)關(guān)（interconnection gateway，I-GW）：實(shí)現(xiàn)與其他DSSN互聯(lián)互通。

? 服務(wù)管理功能模塊：提供了一系列數(shù)據(jù)共享業(yè)務(wù)所需要的管理服務(wù)，包括數(shù)據(jù)服務(wù)目錄、數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)、能力選用、認(rèn)證接入，合同制定、審計、存證服務(wù)、用戶鑒權(quán)認(rèn)證、任務(wù)執(zhí)行、算力調(diào)度、計費(fèi)等功能。

（2）業(yè)務(wù)能力層

業(yè)務(wù)能力層為用戶提供運(yùn)營商自有的隱私計算能力[16]和ICT能力，同時數(shù)據(jù)應(yīng)用需求方也可以選擇第三方的隱私計算、聯(lián)邦學(xué)習(xí)[17]、多方安全計算[18]等能力，以及秘密分享[19]、不經(jīng)意傳輸[20]等算法。

（3）數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)

數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)是DSSN的端側(cè)，由數(shù)據(jù)共享專用服務(wù)器和數(shù)據(jù)源構(gòu)成。

? 數(shù)據(jù)共享專用服務(wù)器：它通過D-GW接入DSSN，通過數(shù)據(jù)共享操作系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)交互接口，為數(shù)據(jù)應(yīng)用提供一個統(tǒng)一通用的安全應(yīng)用平臺。

? 數(shù)據(jù)源：與數(shù)據(jù)專用服務(wù)器相連，數(shù)據(jù)源可以來自云存儲的數(shù)據(jù)、政府?dāng)?shù)據(jù)、行業(yè)數(shù)據(jù)、企業(yè)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)交易所數(shù)據(jù)、個人終端數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)。

2.4 DSSN組網(wǎng)

DSSN初期可以是一級架構(gòu)，當(dāng)規(guī)模發(fā)展后可以為二級架構(gòu)，DSSN組網(wǎng)如圖4所示。

圖4 DSSN組網(wǎng)

? 一級節(jié)點(diǎn)：全網(wǎng)集中部署，負(fù)責(zé)跨省、區(qū)域的數(shù)據(jù)共享、流通、交易、結(jié)算，管理信息同步等。

? 二級節(jié)點(diǎn)：省級部署，負(fù)責(zé)省側(cè)各類數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)接入、省內(nèi)數(shù)據(jù)流通/交易和計費(fèi)，以及數(shù)據(jù)和應(yīng)用的拓展。

2.5 DSSN與移動通信系統(tǒng)的關(guān)系

DSSN是移動通信系統(tǒng)新增的基礎(chǔ)設(shè)施，是疊加在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)之上、面向數(shù)據(jù)共享和交易的一個服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。通信、社交、政務(wù)、金融等各類應(yīng)用可通過DSSN獲得數(shù)據(jù)服務(wù)，DSSN與移動通信系統(tǒng)的關(guān)系如圖5所示。終端可作為數(shù)據(jù)源或者數(shù)據(jù)使用方通過各種接入網(wǎng)絡(luò)接入DSSN。DSSN各節(jié)點(diǎn)之間的連接、DSSN和數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的連接可通過IP專網(wǎng)或者Internet連接。DSSN可使用移動通信系統(tǒng)提供的各類服務(wù)，如用戶身份認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)切片服務(wù)、虛擬專用網(wǎng)（virtual private network，VPN）服務(wù)和服務(wù)質(zhì)量保證等。DSSN建設(shè)完成后，運(yùn)營商基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)一步完善，為開展數(shù)據(jù)經(jīng)營奠定基礎(chǔ)。為了更好地支撐數(shù)據(jù)經(jīng)營，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)也將進(jìn)一步演進(jìn)，在數(shù)據(jù)可靠傳輸、數(shù)據(jù)加密保護(hù)、可信認(rèn)證、服務(wù)質(zhì)量保證等方面提供更優(yōu)的服務(wù)。

圖5 DSSN與移動通信系統(tǒng)的關(guān)系

3 結(jié)束語

大數(shù)據(jù)時代的到來，將對各國綜合實(shí)力的發(fā)展、人類社會的演進(jìn)帶來深遠(yuǎn)的影響。世界各國都非常重視，一輪新的競爭正在進(jìn)行，為大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展起到了保駕護(hù)航的作用。如同CT、IT時代一樣，在DT時代，有了大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施就可以打造一個公平開放的、具有良性競爭的生態(tài)環(huán)境，助力大數(shù)據(jù)時代的繁榮，使國家制定的大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略的實(shí)施有抓手，政策得以落地，從而提升國家的競爭力。

展望DSSN發(fā)展的未來，DSSN會形成多張網(wǎng)，有運(yùn)營商主導(dǎo)運(yùn)營的大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)公共服務(wù)網(wǎng)，也會有政府主導(dǎo)的政府網(wǎng)以及行業(yè)網(wǎng)（如醫(yī)療、金融、交通等）多張可互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)，它將普惠各行各業(yè)。通過政府網(wǎng)，政府可以了解整個國家的動態(tài)運(yùn)行狀況，為我國的現(xiàn)代化國家治理提供有力的保障。同時DSSN的運(yùn)行也將極大改善國民的個人生活。

信息化時代高速發(fā)展所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)就如同散落在大地上的雨滴，而各大數(shù)據(jù)交易所、各地數(shù)字政府平臺以及各行業(yè)、企業(yè)的IT平臺、數(shù)據(jù)中心會把這些雨滴匯聚成湖泊，而DSSN則將這些湖泊進(jìn)一步匯聚成浩瀚的海洋。相信在大數(shù)據(jù)時代，這浩瀚的海洋必將為人類孕育無窮的寶藏。