無線電大數(shù)據(jù)管理研究

李芃芃

（1.國家無線電監(jiān)測中心 北京100041；2.國家無線電頻譜管理中心 北京100037）

1 引言

新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在興起，在沖刺全面建成小康社會的道路上，國內(nèi)多個領(lǐng)域均在大力推進(jìn)信息技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用的快速深化。當(dāng)前，以“十三五”規(guī)劃為契機，信息化將加速向互聯(lián)化、智慧化、移動化方向演進(jìn)，完成由信息化向“信息化+ ”的轉(zhuǎn)變，催生出結(jié)構(gòu)、內(nèi)容更加復(fù)雜的大數(shù)據(jù)環(huán)境，進(jìn)而引發(fā)經(jīng)濟社會結(jié)構(gòu)、組織形式、生產(chǎn)生活方式發(fā)生重大變革。

2 大數(shù)據(jù)的特征與應(yīng)用

對于大數(shù)據(jù)的定義，仁者見仁，智者見智。通俗講，大數(shù)據(jù)是指數(shù)據(jù)量難以利用傳統(tǒng)計算機處理模式來處理的數(shù)據(jù)。這是由于大數(shù)據(jù)處理模式對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)搜集、存儲、訪問等提出了更高的要求，并更加強調(diào)對數(shù)據(jù)總體性、相關(guān)性、趨勢性等方面的分析。

數(shù)據(jù)量、速度、多樣性和準(zhǔn)確性是大數(shù)據(jù)的四大特點。數(shù)據(jù)量可能是大數(shù)據(jù)分析最引人注目的亮點，據(jù)估計，在當(dāng)今世界中90%的數(shù)據(jù)是在過去兩年中創(chuàng)建的；決策的速度，即從數(shù)據(jù)輸入到?jīng)Q策輸出所花的時間，是第二個關(guān)鍵因素。從各種類型的數(shù)據(jù)中快速獲得高價值的信息，這一點也和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)有著本質(zhì)的不同；多樣性是大數(shù)據(jù)雜亂的現(xiàn)實，文字、傳感器數(shù)據(jù)、通話記錄、地圖、音頻、圖像、視頻、點擊流、日志文件和其他各種信息，需要時間和精力整理成適合的形式來處理與分析；評估數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的能力對于為重要決策構(gòu)建基礎(chǔ)是必不可少的。只有合理利用數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行正確、準(zhǔn)確的分析，才能帶來很高的價值回報。因此，一個系統(tǒng)需要能力來區(qū)分、評價、權(quán)衡或排列不同的數(shù)據(jù)集以保持準(zhǔn)確性。

近年來，在社會各界的廣泛關(guān)注下，大數(shù)據(jù)及其應(yīng)用迅速發(fā)展，全球和我國大數(shù)據(jù)都呈現(xiàn)出井噴式爆發(fā)性增長，大數(shù)據(jù)已經(jīng)滲透到各個行業(yè)和業(yè)務(wù)職能領(lǐng)域，成為重要的生產(chǎn)因素，大數(shù)據(jù)的演進(jìn)與生產(chǎn)力的提高有直接關(guān)系。發(fā)展大數(shù)據(jù)及其相關(guān)服務(wù)業(yè)將成為新興經(jīng)濟體，特別是我國在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢趕超發(fā)達(dá)國家的重要機遇。大數(shù)據(jù)在各行各業(yè)，特別是公共服務(wù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，包括消費行業(yè)、金融服務(wù)、食品安全、醫(yī)療衛(wèi)生、國防、交通環(huán)保、電子商務(wù)、氣象等領(lǐng)域。在我國，互聯(lián)網(wǎng)門戶網(wǎng)站的普及以及網(wǎng)絡(luò)端強大的云存儲能力為大數(shù)據(jù)的搜集、存儲、訪問提供了一定的基礎(chǔ)條件。一些互聯(lián)網(wǎng)公司利用大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)在廣告推送、汽車導(dǎo)航、網(wǎng)上購物、旅游預(yù)訂等方面開展了大數(shù)據(jù)應(yīng)用，并已經(jīng)享受到了大數(shù)據(jù)技術(shù)帶來的紅利，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用也正在迅速地向其他領(lǐng)域擴展。在大數(shù)據(jù)的支撐下，以信息經(jīng)濟、智能工業(yè)、網(wǎng)絡(luò)社會、在線政府、數(shù)字生活為主要特征的高度信息化社會將在“十三五”期間引領(lǐng)我國邁入轉(zhuǎn)型發(fā)展階段。

3 大數(shù)據(jù)給無線電管理帶來的新思路

我國政府部門逐漸認(rèn)識到大數(shù)據(jù)技術(shù)對于提高政府管理能力和效率的重要性，并已著手部署實施，以推動我國由數(shù)據(jù)大國向數(shù)據(jù)強國的轉(zhuǎn)變。

在無線電管理方面，頻率資源作為無線信息傳遞的根本載體，在廣電、通信、鐵路、交通、航空、航天、氣象、漁業(yè)、科學(xué)研究、搶險救災(zāi)、新聞媒體以及公安、武警等各部門、各行業(yè)中，發(fā)揮著越來越重要的作用。頻率資源在各領(lǐng)域獨特、強大的滲透力，恰恰與大數(shù)據(jù)的應(yīng)用有著廣泛的契合性，無線電管理中所產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)在政府管理方面也有著廣泛且有價值的應(yīng)用。

例如，大數(shù)據(jù)環(huán)境下的信息搜集可能給無線電監(jiān)測工作帶來新的途徑。傳統(tǒng)無線電監(jiān)測主要依托現(xiàn)有監(jiān)測設(shè)施，而大數(shù)據(jù)下的監(jiān)測可以考慮將所有無線電接收設(shè)備視為監(jiān)測設(shè)施。目前，在傳統(tǒng)監(jiān)測手段方面，我國已經(jīng)建成1 000 多個固定監(jiān)測站、上千個移動站、1 000 多個可搬移設(shè)備。利用這些監(jiān)測設(shè)備開展的頻譜掃描、信號測量、占用度分析等工作已經(jīng)產(chǎn)生了大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)。然而，以公眾移動通信為例，目前，我國建有全球最大規(guī)模的移動通信網(wǎng)絡(luò)，固定基站超過300 萬個，WLAN 公共運營接入點超過600 萬個。隨著4G的全面商用，2014年年底我國移動電話用戶總數(shù)達(dá)12.81 億，對人口的滲透率超過93%，這一總量遠(yuǎn)超傳統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備的數(shù)量，而這些設(shè)備帶來的潛在監(jiān)測數(shù)據(jù)量級將更加龐大。如何利用這些設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為社會管理服務(wù)，就是一個值得研究的課題。例如，利用基站位置可以建設(shè)我國的無線電電磁環(huán)境測量系統(tǒng)，測量我國不同區(qū)域的電磁環(huán)境，這樣可以避免站址選擇的困境，同時又可以共同利用已有的基礎(chǔ)設(shè)施資源，例如供電、機房、通信鏈路，還可以監(jiān)測公眾移動通信頻率資源的使用狀況，如圖1 所示。

此外，利用手機用戶的定位信息可以測量我國人員的流動情況，尤其是節(jié)假日期間的人員流動情況，從而更好地調(diào)配交通工具和交通資源。在城市交通管理方面，利用手機定位信息可以實施監(jiān)測各個路網(wǎng)的交通流量，實現(xiàn)智能導(dǎo)航，提高人們的出行效率，實現(xiàn)綠色環(huán)保效果。在安全方面，可以利用其通信聯(lián)絡(luò)規(guī)律，掌握犯罪分子的組織關(guān)系，分析預(yù)判其破壞活動計劃，從而更好地給予打擊，維護(hù)社會穩(wěn)定。利用無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)可以觀測當(dāng)?shù)仉姶怒h(huán)境背景噪聲，與周圍人群健康狀況相結(jié)合，為研究電磁環(huán)境與人體健康之間的關(guān)系提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理，得到有價值的結(jié)論。

從上述舉例不難看出，大數(shù)據(jù)對于無線電管理是一座非常有價值的“金礦”。利用好不同種類的大數(shù)據(jù)，從中挖掘出有價值的信息，對于提高無線電管理決策水平和決策效率是非常有價值的。

4 大數(shù)據(jù)給無線電管理帶來的挑戰(zhàn)

“十三五”時期，我國在無線電管理的大數(shù)據(jù)化發(fā)展上，將面臨以下3個方面的問題。

（1）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范滯后，存在局限性

隨著無線電管理大數(shù)據(jù)化進(jìn)程的加快，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定難以跟上實際應(yīng)用需求的問題日益突出。由于各地?zé)o線電管理手段發(fā)展不均衡，在國家層面，主管部門對及早出臺新標(biāo)準(zhǔn)心存遲疑；在地方層面，一些地區(qū)對這些標(biāo)準(zhǔn)的出臺非常盼望，而有的地區(qū)可能持觀望態(tài)度，以至于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定難以跟上實際應(yīng)用需求。

圖1 某頻段公眾移動通信基站分布示意

例如，隨著技術(shù)與業(yè)務(wù)發(fā)展，人們逐漸使用更高的頻段開展無線電業(yè)務(wù)，相關(guān)的無線電監(jiān)測設(shè)施亟需制定在這些頻段上的數(shù)據(jù)采集、存儲、分析、關(guān)聯(lián)、融合、推理、挖掘和判斷等綜合處理的信息化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

（2）數(shù)據(jù)整合能力不到位

現(xiàn)有無線電頻率數(shù)據(jù)庫、臺站數(shù)據(jù)庫、衛(wèi)星軌位數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、設(shè)備數(shù)據(jù)庫、地理信息庫等各數(shù)據(jù)子系統(tǒng)分散在不同的庫中，存在相互封閉、互不相通等問題，使一些數(shù)據(jù)的跨庫調(diào)用、統(tǒng)計等應(yīng)用無法完成，出現(xiàn)信息孤島問題。

（3）現(xiàn)有數(shù)據(jù)管理模式難以適應(yīng)大數(shù)據(jù)多種應(yīng)用快速發(fā)展的需要

當(dāng)前，無線電事中、事后技術(shù)管理的主要手段是無線電監(jiān)測，重點是在管理頻譜資源方面使用得是否規(guī)范，屬于“管秩序”的范疇。這些管理數(shù)據(jù)對事前管理的反饋，尤其是在指導(dǎo)頻率劃分、規(guī)劃及分配等工作時，還不夠直接。

例如，公眾移動通信業(yè)務(wù)技術(shù)更新?lián)Q代快，頻譜需求不斷提高。現(xiàn)有的無線電監(jiān)測工作主要關(guān)注是否存在違法發(fā)射、是否干擾到其他無線電業(yè)務(wù)的正常使用，在論證公眾移動通信業(yè)務(wù)頻譜使用效率、頻譜需求等方面，還存在一定的局限性。

5 “十三五”期間無線電管理大數(shù)據(jù)化的三大對策

“十三五”期間，要以充分發(fā)揮信息化對經(jīng)濟社會轉(zhuǎn)型發(fā)展的主導(dǎo)作用為主線，全面加強大數(shù)據(jù)與無線電管理發(fā)展的深度融合，把數(shù)據(jù)和信息資源作為重要生產(chǎn)要素，創(chuàng)新管理模式，釋放改革紅利。

（1）加快完善無線電大數(shù)據(jù)管理總體架構(gòu)設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作

實現(xiàn)基于面向服務(wù)的架構(gòu)（Service-Oriented Architecture,SOA）的無線電大數(shù)據(jù)管理總體方案，將業(yè)務(wù)邏輯與實體模塊進(jìn)行解耦，將數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)應(yīng)用的多種軟、硬件環(huán)境通過總線以松耦合的方式整合為有機、統(tǒng)一的整體。將無線電管理現(xiàn)有各數(shù)據(jù)子系統(tǒng)一體化，制定多種顆粒度的模塊標(biāo)準(zhǔn)與接口標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)各模塊可組合、可替換、可重用，實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)跨區(qū)調(diào)用、統(tǒng)計、分析、推演等。

加大新時期無線電大數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作力度，簡化標(biāo)準(zhǔn)制定流程，加強對標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范性的要求。實施無線電大數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范“先行先試”，允許一些行業(yè)和地方先行實施某些無線電大數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

（2）建立健全無線電大數(shù)據(jù)監(jiān)測網(wǎng)系

針對無線電監(jiān)測大數(shù)據(jù)化趨勢，增加原始數(shù)據(jù)采集、存儲、訪問、讀取與控制的維度，實現(xiàn)不同頻段范圍、室內(nèi)與室外等多種場景下的監(jiān)測網(wǎng)組網(wǎng)，實現(xiàn)基于固定監(jiān)測與移動監(jiān)測相結(jié)合的信號捕捉、識別、定位、攔截等技術(shù)與設(shè)備。針對重點領(lǐng)域，如智能制造、信息安全、新一代寬帶移動通信、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、新型遙感與導(dǎo)航及其他專用領(lǐng)域，結(jié)合領(lǐng)域特征建立頻譜監(jiān)測技術(shù)解決方案。

（3）創(chuàng)新部署無線電大數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用

以大數(shù)據(jù)應(yīng)用為目標(biāo)，建立基于云計算、并行計算的頻譜數(shù)據(jù)的分析、關(guān)聯(lián)、融合、推理、挖掘和判斷等綜合處理系統(tǒng)。研究部署基于大數(shù)據(jù)的多種應(yīng)用服務(wù)，例如，動態(tài)無線電環(huán)境地圖服務(wù)實現(xiàn)空間連續(xù)的實時、準(zhǔn)確、統(tǒng)一的電磁環(huán)境分布態(tài)勢，支持頻譜場強與覆蓋態(tài)勢預(yù)測；動態(tài)頻譜接入服務(wù)基于監(jiān)測與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，實現(xiàn)指定頻段可用方案分析，支持動態(tài)頻譜接入；重點領(lǐng)域無線電安全保障服務(wù)能夠在智能生產(chǎn)無線網(wǎng)絡(luò)（如無線傳感等短距離微功率網(wǎng)絡(luò)）、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及新型遙感與導(dǎo)航等網(wǎng)絡(luò)中，提供差異化頻譜監(jiān)測解決方案，確保網(wǎng)絡(luò)安全；監(jiān)管機構(gòu)頻譜管理服務(wù)能夠通過核查無線電頻率、臺站等的使用情況，評估頻譜使用績效，為頻率滾動規(guī)劃與分配提供依據(jù)。

[1]工業(yè)和信息化部運行監(jiān)測協(xié)調(diào)局.2014年通信運營業(yè)統(tǒng)計公報[EB/OL].http://www.miit.gov.cn/n11293472/n11505629/n11506323/n11512423/n11512603/n11930035/16413815.html，2015.

[2]羅文.中國信息化“十三五”面臨黃金發(fā)展期[EB/OL].http://news.ccidnet.com/art/945/20150325/5797965_1.html，2015.

[3]王坦.勇做“加法”，促進(jìn)頻譜資源閉環(huán)管理[N].中國電子報，2015-2-6.

[4]陳宏.大數(shù)據(jù)與創(chuàng)新無線電管理信息化[N].人民郵電報，2015-1-21.

[5]王軍,黃炬,馬有廠等.大數(shù)據(jù)時代的無線電監(jiān)測[J].中國無線電，2014，(4).