文末送書 | 火神山3天秒建5G基站的背後

• 2020 年 2 月 26 日
• 筆記

今年我們都經歷了一個很特殊的春節。這次疫情也給我們的工作和生活帶來了很大改變，全國超過2億人都體驗了線上辦公，高度發達的通信網絡也給我們帶來了很大便利。

疫情之下，最美不過逆向而行的白衣天使們，但與過去任何一次災情發生時一樣，這一次我們的通信業也沒有缺席。

2月2日，為更好的收治患者，武漢火神山醫院在10天內落成。

與此同時，火神山醫院4G/5G網絡也開通了，藉助優異網絡，為遠程重症監護、診療信息收集、醫院遠程會診等方式提供高效、可靠的通信保障。

• 3天開通5G網絡，火神山醫院是如何實現的？
• 5G在疫情中發揮了哪些作用？
• 短期爆發的這些應用場景，對於5G的未來有哪些思考？

北京郵電大學教授、博導，《5G時代：經濟增長新引擎》作者孫松林老師，為我們分享了在突發疫情之下，他對於5G的深入思考。

01

三天完成部署，

火神山通信網絡是如何實現的？

火神山應用場景下，從施工到使用，人員比較密集，短時間內大量人員的信息通信需求量非常高，部署5G可以發揮它的優勢來更好地服務於這個場景。它的大帶寬，高速率技術也相對比較成熟，同時也為後面更多的在線醫療應用提供很好的通信保障。而網友在家裡「雲監工」，這主要就歸功於現場的5G的視頻監控。

110秒看火神山醫院建設

https://v.qq.com/x/page/x30596mtghm.html

另外一個問題就是，5G手機的普及率不是很高，這怎麼辦？所以現場對3G和4G也同步做了擴容和優化，在室內使用了5G的CPE，這是一個把5G信號轉化為室內信號的設備，這樣就能夠緩解室內的數據通信的需求。

火神山5G部署進度：

1月23日決定開建火神山醫院；

1月24日，大年三十，上百台挖掘機到達現場，開始進行土地平整；

1月25日，大年初一，火神山醫院正式開工，當晚也開通了第一個5G網絡；

1月26日，大年初二，第一間樣板房建成，當晚火神山醫院的3G，4G新建、擴容、優化的網絡全部開通；

2月2日，上午火神山醫院正式交付使用。

在火神山醫院部署中，一共新建七個5G基站和一個4G的基站，擴容了三個4G基站，調優了兩個3G基站，所有的3、4、5G基站全部都採用了最高的網絡容量配置，來確保最高的通信質量，同時還鋪設了十條以上的辦公專線，開通了專網。在整個火神山的直播過程中，背後主要是5G做為網絡支撐。

通信網絡建設不是加一根天線那麼簡單，單從技術角度來講，至少有網絡建設部、網絡運維部、網絡優化部，三大部門統一協調工作。在外部，還要有設計院、系統集成商、設備提供商、施工部門一塊來完成。所以是一個比較大的、複雜的系統工程。

通信網絡建設是一項系統工程

為了方便講解，我做一些簡化，主要把它分三大塊：勘察設計、部署施工、調試優化。所有的工作在兩天之內全部完成。

第一塊，勘察設計。

我們首先要選擇一個合適的站址，可能在街上你能看到有的房屋上面有一些基站的天線，有的還有一些鐵塔。如果你看到你的樓上面有3G、4G、5G的基站，你要慶幸這個樓的建設質量非常高。因為運營商在建設基站的時候，都要對建築物進行評估，如果建築物的質量不好，是堅決不能建的。

這些鐵塔、蓄電池的重量非常大。為什麼會有蓄電池？因為通信是一個對可靠性要求極高的系統，一般來講，我們是靠市電，220V-380V這樣的電來支撐。但是我們也會考慮一旦市電停電了怎麼辦？這時候通信不能停，就像我們以前有固定電話的時候，停水停電了，但固定電話依然能打出去，這意味着通信系統有它自己一套獨立的電源體系。我們通信工程專業，之前還有專門的課去講通信電源，它與我們這個市電是不一樣的。

3G、4G、5G的建設，除了市電之外，需要考慮一個萬全之策，萬一市電因為各種原因斷了怎麼辦？我們可以用蓄電池，如果蓄電池用完了怎麼辦？我們還有第三套方案，用油機發電。所以說通信的設計，完全是用這種可靠性來保證通信的暢通。

第二塊，部署施工。

部署施工主要需要的是物料，比方說基站的天線、設備、網卡等等。現在物流非常發達，很多行業都是零庫存。但通信行業不是，為什麼？剛才提到通信行業是一個高可靠性的行業，那怎樣提供這種可靠性？靠冗餘，很多東西都會有備料。就像這次火神山醫院，1月23日下了命令，24日所有的料全備齊，華為公司等提供設備的供應商非常給力。

除了物料要達到冗餘之外，在設計建設線路時，也需要一個冗餘設計。比方說北京到武漢，絕對不是一個單向的鏈路，要保證在物理上是雙迴路。這也就意味着，如果因各種原因導致一個通信線路斷了之後，絕對還會有另外一個通信線路能保證暢通。

第三塊，調試優化。

最後，要完成調試和優化。比方說火神山的基站建設完之後，現場的工作人員馬上做了一個測試，火神山的5G網絡，現場測試下行是921兆BPS，上行是133兆BPS。下行是什麼意思？就是從基站到手機叫做下行，上行就是反過來由手機到基站。所以在現場傳四路的超高清視頻毫無問題，這是4G絕對達不到的，4G傳一路可能就比較卡。

當完成這三步之後，整個無線基站的物理架構基本上就結束了。最後再加載一個視頻，這個視頻是由現場工作人員的5G手機採集上傳測試的，後面換成了固定的高清攝像頭，視頻信號首先傳給了後台的視頻服務器，推送到雲端。三大運營商有天翼雲，咪咕雲，還有Woo雲。然後聯合央視，通過央視頻這個平台來開通，那麼大家也是在大年初二，26號晚上差不多快七點的時候，看到了火神山醫院的施工現場，開始了「雲監工」。

建設中的火神山醫院

02

天氣、時間、施工現場，

火神山5G部署的三大難題

剛才講的是，傳統通信網絡架構建設的三部曲。常規情況下，5G從無到有的建設大概要一個禮拜。但是，在火神山建設的時候，有它自己獨有的困難。今天主要講三個——

第一個，時間短。

七天的工作，現在要三天之內徹底完工。首先是人員缺乏，很多人春節都回家了，把人給招回來是不容易的。通信施工人員與醫生、醫護人員是一樣的，都是專業性極強的工作，不是隨便抓一個人就可以干。其次就是物料，剛才也提到了，華為公司很給力，物料問題通過各種手段都解決掉了。

第二個，施工現場情況太複雜。

這不像平時施工，我們到建築物去進行勘探，設計，做仿真，然後調測之類。現場有100多台挖掘機同時工作，供電、供水、污水處理等都在同時施工，所以很可能會發生，上午把光纜布下去，下午就被挖斷了。

這時候怎麼辦？最終的解決方案是走水路。

大家如果看地圖會發現，火神山醫院的旁邊有一個知音湖，通信工程師就通過知音湖水路架設了一根光纜，然後接到了火神山。

第三個，最大的困難是天氣。

因為當時武漢在下雨，加上溫度比較低，容易形成冰凍。基站的擴容必須要在現有的通信塔上加裝一些設備，這時候風險性就比較大。所以一開始先用無人機先觀測，這樣的話才能保證人員安全。這是三個最大的困難，除此之外的一些困難都是在現場解決掉了。

5G的無線基站在三天之內全部完工，工作就結束了嗎？不是的，後期的維護更加的麻煩。馬上面臨的第一個問題，就是室內分佈。

1月31日晚上，火神山醫院全部通電，通電之後，就可以做室內的各種建設，比方說室內機房的設備安裝，室內管線的鋪設，還有室分系統。

什麼叫室分系統？

可能大家平時都有這種體驗，我們在辦公樓裏面打電話，一拐彎信號沒了，或者信號特別弱，有時候在地下車庫的信號也特別弱。為什麼會這樣？因為無線移動信號一般是2G赫茲以上，穿牆能力不是很強，而且經過多次折射，反射之後可能會有盲區。怎麼解決？加「室分」。全稱叫做室內分佈系統，在不增加容量情況下，提高接收和發射信號的強度。這個其實也就是大家平時在走廊里看到那種「小蘑菇頭」，它會把無線信號放大。

室內分佈系統

外面大的基站叫做宏基站，室內分佈系統，室內管線，以及機房都已經建設完畢，是不是就結束了？還不行，還有信息管理系統。

我們要在火神山醫院裏面建各種信息化系統，包括病人、醫生、藥物、安防等等，這些都要統一管理起來。做過相關行業的朋友可能知道，這叫做健康管理系統，如果對這個行業本身沒有深入了解，做起來是一種非常折磨人的事。

工程師們也非常拚命，在通電之前把各種軟硬件都調試好了，所以一通電馬上入場進行調試。在2月2日交付使用，2月3日收治病患的時候，基本上大部分都可以開始使用了。

03

5G在疫情中發揮了哪些作用？

在整個疫情當中，5G發揮了什麼作用？對哪些行業會有顛覆性轉變？

2月9日，火神山醫院與解放軍總醫院完成了首次5G網絡的遠程會診。2月14日，工信部在北京舉行了一個媒體通氣會，介紹了5G和電信大數據分析對於支撐服務疫情防控的總體情況。對於5G的評價是：面對突如其來的疫情的考驗，剛剛商用不久的5G在這次疫情鬥爭中發揮了重要的作用。

最突出的是5G的視頻直播，5G遠程會診系統。

遠程會診

除了火神山醫院之外，像雷神山、武漢協和醫院、四川大學華西醫院和四川衛建委都完成了5G網絡的遠程會診，這樣就可以充分利用專家資源，病患也可以無接觸地享受到專家診療服務。火神山醫院還使用了一種叫做5G遠程醫療小推車，這裡的本地醫療數據，包括CT影像檢測指標等，都可以共享給遠端的專家來進行遠程診斷使用。

除此之外，還有5G機械人。因為疫情要避免接觸，所以機械人的使用就是一個非常好的場景。5G防疫機械人為病人提供送水、送葯、體溫測量、消毒清潔等簡單的醫護工作，不但可以降低醫護人員的工作強度，同時也可以降低感染的概率。

還有基於5G的熱成像技術，可以在火車站、機場、地鐵等大量人員彙集的地方，進行快速、無接觸的測溫和體溫監控，很多場所都已經開始使用。另外，就是在後方的遠程協同辦公、遠程教育等等，也都是5G應用的重要場景。

5G熱成像測溫系統

5G對於減少人群的彙集，阻斷疫情傳播有着重要作用。

從基站建設、室內建設，到信息系統的建設，火神山醫院見證了我們中國通信的5G速度。這體現了我們戰勝疫情的堅定決心，也祝願我們火神山醫院以及所有的疫情的患者早日的康復，我們的醫護人員也做好防護，早日凱旋。2