區塊鏈技術在4/5G基站共建共享中的應用

魏云良 王 超

中國電信股份有限公司江蘇分公司

0 引言

5G網絡具有大帶寬、多連接、低時延的三大特點，可以支撐海量的設備連接及各類新業務和應用場景。但是中國工程院院士鄔賀銓指出，5G網絡需要更多的基站，相應地會需要巨額的投資，一是因為5G頻率更高，要達到與4G相同的覆蓋，就需要更多的基站；二是從網絡容量來看，5G要提供給每個用戶更高的帶寬，就只能縮小蜂窩半徑，通過減少用戶數來實現。所以，5G網絡建設所需要的資金也是遠大于4G網絡。

運營商一方面要加快5G網絡建設更好地支撐數字中國建設，另一方面又需要減輕投資壓力，推動5G高質量發展，基站的共建共享是一條可行的路徑。中國電信與中國聯通通過5G網絡共建共享，雙方可以各節省2000億元投資，每年可各節省300億元的運營成本，雙方可以將更多的資金用于落實國家其他新型基礎設施建設。

1 研究背景及目標

在5G基站共建共享過程中，涉及的費用較多，包括基站設備的購買費用、基站運營過程中的能耗費用、運營商間的租賃費用等，且參與方眾多，造成結算面臨多方多級的復雜局面。具體來說，目前基站共建共享在費用結算過程中存在以下難題：（1）基礎數據難共享：所涉及的基站能耗費用、租賃費用都存在各公司內部系統中，影響結算費用的數據并不互通；（2）跨司結算難協同：涉及多方多級結算，難以達成費用結算的共識，結算過程繁雜；（3）業務場景難追溯：跨公司結算，業務條線不貫通，多個主體各自維護賬本，結算過程難追溯。

目前中國電信集團和聯通集團雙方要求貫徹落實電聯《全面深化共建共享戰略合作》要求，在5G合建一張網的基礎上，力爭盡早實現4G一張網，實現4/5G網絡質量提升和降本增效。但由于雙方資源嚴重不對等，在進行共享結算之前，需要通過區塊鏈系統記錄共享資源詳細的臺賬。

為了解決影響4/5G共建共享過程中關鍵信息的信息孤島、跨司結算難、結算賬單難追溯等問題，本文提出基于區塊鏈技術的4/5G基站共建共享結算鏈平臺，將涉及基站費用結算的信息經過多方確認后上鏈保證數據不可篡改；建立跨司結算聯盟，約定結算規則，通過智能合約自動結算，達到高效結算；建立溯源機制，清晰追溯每筆結算交易費用的明細及來源。通過建立4/5G共建共享的共識與信任機制，加快4G一張網進程，促進5G基站的共建共享，減輕投資和運營壓力。

2 基于區塊鏈技術的4/5G基站共建共享結算鏈平臺

區塊鏈技術具有去中心化、智能化、公開透明、不可篡改、可追溯、節點式分布的特點，每個“區塊”按照時間順序進行“鏈”接，所有行為都將被記錄在“區塊”中，任何用戶行為在區塊鏈中都能找到。

本文提出基于區塊鏈技術的4/5G基站共建共享結算鏈平臺。該結算鏈是一條跨云互通的透明、互信、高效的結算網絡，匯聚了各大運營商節點、鐵塔公司節點、設備方節點、電力公司節點、基站產權方維護節點?；谥悄芎霞s，將結算數據和結算規則加密上鏈，為結算各方提供結算信息安全共享、賬單數據加密交換、自動對賬與結算等服務，使交易過程實時留痕并可追溯，消解了數據篡改和爭議風險，讓基站共建共享合作模式更加平等、合規、可控、可信。

2.1 4/5G基站共建共享結算鏈平臺方案概述

本文提出的結算鏈平臺旨在以“共享基站費用”為中心，引入區塊鏈技術，以分布式結構、共識機制、智能合約作為底層支撐，構建基于區塊鏈技術的4/5G基站共建共享結算鏈平臺，提高了4/5G基站共建共享過程中基站租賃費用、基站電費結算的及時性和可信度。助力中國電信和中國聯通的4/5G共建共享目標的實現，實現節能降耗，節省成本，降低TCO（Total cost of ownership，最低綜合成本），充分凸顯共建共享的優勢。

結算聯盟鏈主要由運營商（包括電信、聯通），鐵塔公司，電力公司等節點組成。多個節點間共享基站基礎信息、結算比例、基站能源消耗等信息，再基于智能合約根據約定的結算比例自動結算基站的電費、基站共建共享的租賃費等費用。結算鏈平臺架構如圖1所示。

圖1 基于區塊鏈技術的4/5G基站共建共享結算鏈平臺架構圖

2.2 4/5G基站共建共享結算鏈平臺實現技術路徑

結算鏈平臺建設統一的服務平臺，是共建共享結算業務開展的基礎?；竟蚕碜赓M結算的業務流程如圖2所示，分為權屬用戶和共享用戶。首先是權屬用戶獲取基站的基礎信息，并將自己認可的數據提交給共享用戶確認。共享用戶確認基站是否已經共享給共享方，若沒有按規則共享，則退回權屬方修改后重新提交；若共享方確認并認可，則表示雙方認可該基礎數據，并將基站信息上鏈，保障不可篡改。再由權屬方基于上鏈的基礎信息發起結算流程，依據智能合約計算共享租費的費用。由共享方確認賬單信息，若不認可則退回并聲明理由；若認可則將結算信息上鏈并由雙方發起報賬信息。

圖2 基站共享租費結算業務流程圖

基站共享費用共識的建立流程如圖3所示，第一，在結算鏈平臺注冊登記，進行身份管理與驗證。第二，區塊鏈客戶端根據背書策略，將交易發送至指定背書節點。背書節點根據智能合約模擬執行交易，對結果進行簽名。第三，背書節點向區塊鏈客戶端返回模擬交易結果。第四，客戶端提交已背書交易至排序節點排序。第五，排序節點將若干有序交易打包成區塊進行廣播。peer節點（對等節點）接收區塊，進行交易檢查驗證，通過后寫入賬本。

圖3 基站共享租費結算交易上鏈流程圖

2.3 4/5G基站共建共享結算鏈平臺性能分析

目前，本系統支撐了江蘇電信公司、江蘇鐵塔公司、江蘇聯通公司7萬余個4/5G基站電費結算管理，并支撐電信和聯通之間14萬余個4G共建共享的租金結算管理。在支撐費用結算的同時，可通過身份認證節點、背書簽名、結果驗證、交易打包、賬本記賬等環節，將費用結算交易信息上鏈。功能已基本滿足業務需求，可并發支持150個不同地市的用戶結算基站的電費和租費，響應時間低于2s。隨著基站共建共享目標的實現，未來系統可推廣到更高層次、更廣范圍、更深程度的“社會共享”建設中，功能還會被進一步開發，特別是對數據上鏈、區塊鏈中數據統計功能會進行更多完善。通過該模塊的優化設計，能夠強化系統統計功能，從而設計出更多符合用戶要求的資源共享結算場景。

3 結束語

習近平總書記一直關注我國的數字技術和數字經濟發展，并強調“加快推動區塊鏈技術和產業創新發展”。本文介紹了基于區塊鏈技術構建的4/5G基站共建共享結算鏈平臺。該平臺納管了江蘇電信公司與聯通公司結算基站租費，與鐵塔公司結算基站電費的場景，使基站費用結算的過程與結果透明可追溯，提高結算的及時性、可信度。該平臺助力中國電信和中國聯通的4/5G共建共享目標的實現，充分凸顯共建共享的優勢。

未來計劃該平臺系統可由4/5G基站共建共享的“行業共享”推廣應用到更高層次、更廣范圍、更深程度的“社會共享”建設中。比如，各地擁有數量龐大的路燈桿、監控桿、電力桿（塔）、交通指示牌、廣告牌、樓宇等掛高資源，但普遍功能單一，缺乏統籌規劃和綜合利用，如在4/5G網絡建設上能充分整合，不僅能極大地降低通信行業建設成本，也更符合綠色發展、協調發展的理念。