区块链技术在4/5G基站共建共享中的应用

魏云良 王 超

中国电信股份有限公司江苏分公司

0 引言

5G网络具有大带宽、多连接、低时延的三大特点，可以支撑海量的设备连接及各类新业务和应用场景。但是中国工程院院士邬贺铨指出，5G网络需要更多的基站，相应地会需要巨额的投资，一是因为5G频率更高，要达到与4G相同的覆盖，就需要更多的基站；二是从网络容量来看，5G要提供给每个用户更高的带宽，就只能缩小蜂窝半径，通过减少用户数来实现。所以，5G网络建设所需要的资金也是远大于4G网络。

运营商一方面要加快5G网络建设更好地支撑数字中国建设，另一方面又需要减轻投资压力，推动5G高质量发展，基站的共建共享是一条可行的路径。中国电信与中国联通通过5G网络共建共享，双方可以各节省2000亿元投资，每年可各节省300亿元的运营成本，双方可以将更多的资金用于落实国家其他新型基础设施建设。

1 研究背景及目标

在5G基站共建共享过程中，涉及的费用较多，包括基站设备的购买费用、基站运营过程中的能耗费用、运营商间的租赁费用等，且参与方众多，造成结算面临多方多级的复杂局面。具体来说，目前基站共建共享在费用结算过程中存在以下难题：（1）基础数据难共享：所涉及的基站能耗费用、租赁费用都存在各公司内部系统中，影响结算费用的数据并不互通；（2）跨司结算难协同：涉及多方多级结算，难以达成费用结算的共识，结算过程繁杂；（3）业务场景难追溯：跨公司结算，业务条线不贯通，多个主体各自维护账本，结算过程难追溯。

目前中国电信集团和联通集团双方要求贯彻落实电联《全面深化共建共享战略合作》要求，在5G合建一张网的基础上，力争尽早实现4G一张网，实现4/5G网络质量提升和降本增效。但由于双方资源严重不对等，在进行共享结算之前，需要通过区块链系统记录共享资源详细的台账。

为了解决影响4/5G共建共享过程中关键信息的信息孤岛、跨司结算难、结算账单难追溯等问题，本文提出基于区块链技术的4/5G基站共建共享结算链平台，将涉及基站费用结算的信息经过多方确认后上链保证数据不可篡改；建立跨司结算联盟，约定结算规则，通过智能合约自动结算，达到高效结算；建立溯源机制，清晰追溯每笔结算交易费用的明细及来源。通过建立4/5G共建共享的共识与信任机制，加快4G一张网进程，促进5G基站的共建共享，减轻投资和运营压力。

2 基于区块链技术的4/5G基站共建共享结算链平台

区块链技术具有去中心化、智能化、公开透明、不可篡改、可追溯、节点式分布的特点，每个“区块”按照时间顺序进行“链”接，所有行为都将被记录在“区块”中，任何用户行为在区块链中都能找到。

本文提出基于区块链技术的4/5G基站共建共享结算链平台。该结算链是一条跨云互通的透明、互信、高效的结算网络，汇聚了各大运营商节点、铁塔公司节点、设备方节点、电力公司节点、基站产权方维护节点。基于智能合约，将结算数据和结算规则加密上链，为结算各方提供结算信息安全共享、账单数据加密交换、自动对账与结算等服务，使交易过程实时留痕并可追溯，消解了数据篡改和争议风险，让基站共建共享合作模式更加平等、合规、可控、可信。

2.1 4/5G基站共建共享结算链平台方案概述

本文提出的结算链平台旨在以“共享基站费用”为中心，引入区块链技术，以分布式结构、共识机制、智能合约作为底层支撑，构建基于区块链技术的4/5G基站共建共享结算链平台，提高了4/5G基站共建共享过程中基站租赁费用、基站电费结算的及时性和可信度。助力中国电信和中国联通的4/5G共建共享目标的实现，实现节能降耗，节省成本，降低TCO（Total cost of ownership，最低综合成本），充分凸显共建共享的优势。

结算联盟链主要由运营商（包括电信、联通），铁塔公司，电力公司等节点组成。多个节点间共享基站基础信息、结算比例、基站能源消耗等信息，再基于智能合约根据约定的结算比例自动结算基站的电费、基站共建共享的租赁费等费用。结算链平台架构如图1所示。

图1 基于区块链技术的4/5G基站共建共享结算链平台架构图

2.2 4/5G基站共建共享结算链平台实现技术路径

结算链平台建设统一的服务平台，是共建共享结算业务开展的基础。基站共享租费结算的业务流程如图2所示，分为权属用户和共享用户。首先是权属用户获取基站的基础信息，并将自己认可的数据提交给共享用户确认。共享用户确认基站是否已经共享给共享方，若没有按规则共享，则退回权属方修改后重新提交；若共享方确认并认可，则表示双方认可该基础数据，并将基站信息上链，保障不可篡改。再由权属方基于上链的基础信息发起结算流程，依据智能合约计算共享租费的费用。由共享方确认账单信息，若不认可则退回并声明理由；若认可则将结算信息上链并由双方发起报账信息。

图2 基站共享租费结算业务流程图

基站共享费用共识的建立流程如图3所示，第一，在结算链平台注册登记，进行身份管理与验证。第二，区块链客户端根据背书策略，将交易发送至指定背书节点。背书节点根据智能合约模拟执行交易，对结果进行签名。第三，背书节点向区块链客户端返回模拟交易结果。第四，客户端提交已背书交易至排序节点排序。第五，排序节点将若干有序交易打包成区块进行广播。peer节点（对等节点）接收区块，进行交易检查验证，通过后写入账本。

图3 基站共享租费结算交易上链流程图

2.3 4/5G基站共建共享结算链平台性能分析

目前，本系统支撑了江苏电信公司、江苏铁塔公司、江苏联通公司7万余个4/5G基站电费结算管理，并支撑电信和联通之间14万余个4G共建共享的租金结算管理。在支撑费用结算的同时，可通过身份认证节点、背书签名、结果验证、交易打包、账本记账等环节，将费用结算交易信息上链。功能已基本满足业务需求，可并发支持150个不同地市的用户结算基站的电费和租费，响应时间低于2s。随着基站共建共享目标的实现，未来系统可推广到更高层次、更广范围、更深程度的“社会共享”建设中，功能还会被进一步开发，特别是对数据上链、区块链中数据统计功能会进行更多完善。通过该模块的优化设计，能够强化系统统计功能，从而设计出更多符合用户要求的资源共享结算场景。

3 结束语

习近平总书记一直关注我国的数字技术和数字经济发展，并强调“加快推动区块链技术和产业创新发展”。本文介绍了基于区块链技术构建的4/5G基站共建共享结算链平台。该平台纳管了江苏电信公司与联通公司结算基站租费，与铁塔公司结算基站电费的场景，使基站费用结算的过程与结果透明可追溯，提高结算的及时性、可信度。该平台助力中国电信和中国联通的4/5G共建共享目标的实现，充分凸显共建共享的优势。

未来计划该平台系统可由4/5G基站共建共享的“行业共享”推广应用到更高层次、更广范围、更深程度的“社会共享”建设中。比如，各地拥有数量庞大的路灯杆、监控杆、电力杆（塔）、交通指示牌、广告牌、楼宇等挂高资源，但普遍功能单一，缺乏统筹规划和综合利用，如在4/5G网络建设上能充分整合，不仅能极大地降低通信行业建设成本，也更符合绿色发展、协调发展的理念。