區(qū)塊鏈技術(shù)在4/5G基站共建共享中的應(yīng)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(wǎng)絡(luò)具有大帶寬、多連接、低時延的三大特點，可以支撐海量的設(shè)備連接及各類新業(yè)務(wù)和應(yīng)用場景。但是中國工程院院士鄔賀銓指出，5G網(wǎng)絡(luò)需要更多的基站，相應(yīng)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(wǎng)絡(luò)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(shù)來實現(xiàn)。所以，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)所需要的資金也是遠大于4G網(wǎng)絡(luò)。

運營商一方面要加快5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)更好地支撐數(shù)字中國建設(shè)，另一方面又需要減輕投資壓力，推動5G高質(zhì)量發(fā)展，基站的共建共享是一條可行的路徑。中國電信與中國聯(lián)通通過5G網(wǎng)絡(luò)共建共享，雙方可以各節(jié)省2000億元投資，每年可各節(jié)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

1 研究背景及目標(biāo)

在5G基站共建共享過程中，涉及的費用較多，包括基站設(shè)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(jié)算面臨多方多級的復(fù)雜局面。具體來說，目前基站共建共享在費用結(jié)算過程中存在以下難題：（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)難共享：所涉及的基站能耗費用、租賃費用都存在各公司內(nèi)部系統(tǒng)中，影響結(jié)算費用的數(shù)據(jù)并不互通；（2）跨司結(jié)算難協(xié)同：涉及多方多級結(jié)算，難以達成費用結(jié)算的共識，結(jié)算過程繁雜；（3）業(yè)務(wù)場景難追溯：跨公司結(jié)算，業(yè)務(wù)條線不貫通，多個主體各自維護賬本，結(jié)算過程難追溯。

目前中國電信集團和聯(lián)通集團雙方要求貫徹落實電聯(lián)《全面深化共建共享戰(zhàn)略合作》要求，在5G合建一張網(wǎng)的基礎(chǔ)上，力爭盡早實現(xiàn)4G一張網(wǎng)，實現(xiàn)4/5G網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量提升和降本增效。但由于雙方資源嚴(yán)重不對等，在進行共享結(jié)算之前，需要通過區(qū)塊鏈系統(tǒng)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(guān)鍵信息的信息孤島、跨司結(jié)算難、結(jié)算賬單難追溯等問題，本文提出基于區(qū)塊鏈技術(shù)的4/5G基站共建共享結(jié)算鏈平臺，將涉及基站費用結(jié)算的信息經(jīng)過多方確認后上鏈保證數(shù)據(jù)不可篡改；建立跨司結(jié)算聯(lián)盟，約定結(jié)算規(guī)則，通過智能合約自動結(jié)算，達到高效結(jié)算；建立溯源機制，清晰追溯每筆結(jié)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(wǎng)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(qū)塊鏈技術(shù)的4/5G基站共建共享結(jié)算鏈平臺

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

本文提出基于區(qū)塊鏈技術(shù)的4/5G基站共建共享結(jié)算鏈平臺。該結(jié)算鏈?zhǔn)且粭l跨云互通的透明、互信、高效的結(jié)算網(wǎng)絡(luò)，匯聚了各大運營商節(jié)點、鐵塔公司節(jié)點、設(shè)備方節(jié)點、電力公司節(jié)點、基站產(chǎn)權(quán)方維護節(jié)點?；谥悄芎霞s，將結(jié)算數(shù)據(jù)和結(jié)算規(guī)則加密上鏈，為結(jié)算各方提供結(jié)算信息安全共享、賬單數(shù)據(jù)加密交換、自動對賬與結(jié)算等服務(wù)，使交易過程實時留痕并可追溯，消解了數(shù)據(jù)篡改和爭議風(fēng)險，讓基站共建共享合作模式更加平等、合規(guī)、可控、可信。

2.1 4/5G基站共建共享結(jié)算鏈平臺方案概述

本文提出的結(jié)算鏈平臺旨在以“共享基站費用”為中心，引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，以分布式結(jié)構(gòu)、共識機制、智能合約作為底層支撐，構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的4/5G基站共建共享結(jié)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(jié)算的及時性和可信度。助力中國電信和中國聯(lián)通的4/5G共建共享目標(biāo)的實現(xiàn)，實現(xiàn)節(jié)能降耗，節(jié)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(yōu)勢。

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

圖1 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的4/5G基站共建共享結(jié)算鏈平臺架構(gòu)圖

2.2 4/5G基站共建共享結(jié)算鏈平臺實現(xiàn)技術(shù)路徑

結(jié)算鏈平臺建設(shè)統(tǒng)一的服務(wù)平臺，是共建共享結(jié)算業(yè)務(wù)開展的基礎(chǔ)。基站共享租費結(jié)算的業(yè)務(wù)流程如圖2所示，分為權(quán)屬用戶和共享用戶。首先是權(quán)屬用戶獲取基站的基礎(chǔ)信息，并將自己認可的數(shù)據(jù)提交給共享用戶確認。共享用戶確認基站是否已經(jīng)共享給共享方，若沒有按規(guī)則共享，則退回權(quán)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(chǔ)數(shù)據(jù)，并將基站信息上鏈，保障不可篡改。再由權(quán)屬方基于上鏈的基礎(chǔ)信息發(fā)起結(jié)算流程，依據(jù)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(jié)算信息上鏈并由雙方發(fā)起報賬信息。

圖2 基站共享租費結(jié)算業(yè)務(wù)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(jié)算鏈平臺注冊登記，進行身份管理與驗證。第二，區(qū)塊鏈客戶端根據(jù)背書策略，將交易發(fā)送至指定背書節(jié)點。背書節(jié)點根據(jù)智能合約模擬執(zhí)行交易，對結(jié)果進行簽名。第三，背書節(jié)點向區(qū)塊鏈客戶端返回模擬交易結(jié)果。第四，客戶端提交已背書交易至排序節(jié)點排序。第五，排序節(jié)點將若干有序交易打包成區(qū)塊進行廣播。peer節(jié)點（對等節(jié)點）接收區(qū)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(jié)算交易上鏈流程圖

2.3 4/5G基站共建共享結(jié)算鏈平臺性能分析

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

3 結(jié)束語

習(xí)近平總書記一直關(guān)注我國的數(shù)字技術(shù)和數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展，并強調(diào)“加快推動區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展”。本文介紹了基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建的4/5G基站共建共享結(jié)算鏈平臺。該平臺納管了江蘇電信公司與聯(lián)通公司結(jié)算基站租費，與鐵塔公司結(jié)算基站電費的場景，使基站費用結(jié)算的過程與結(jié)果透明可追溯，提高結(jié)算的及時性、可信度。該平臺助力中國電信和中國聯(lián)通的4/5G共建共享目標(biāo)的實現(xiàn)，充分凸顯共建共享的優(yōu)勢。

未來計劃該平臺系統(tǒng)可由4/5G基站共建共享的“行業(yè)共享”推廣應(yīng)用到更高層次、更廣范圍、更深程度的“社會共享”建設(shè)中。比如，各地擁有數(shù)量龐大的路燈桿、監(jiān)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(tǒng)籌規(guī)劃和綜合利用，如在4/5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上能充分整合，不僅能極大地降低通信行業(yè)建設(shè)成本，也更符合綠色發(fā)展、協(xié)調(diào)發(fā)展的理念。