火神山秒建5G基站，“云监工”背后的极限挑战
原标题：直播笔记|火神山秒建5G基站，“云监工”背后的是通信技术的极限挑战5G专题(上)
文/孙松林
来源：造就(ID:xingshu100)
今年我们都经历了一个很特殊的春节，首先要向依然奋斗在疫情第一线的医护工作者们致以最高的敬意，同时也向奋斗在各行各业的劳动者们致以崇高的敬意。这次疫情给我们的工作生活带来了很大改变，各位都体验了一次线上的工作与生活，我们已经高度依赖于发达的通信网络。那么，今天我主要从三个方面分享：
1.5G在火神山医院的应用情况;
2.5G在疫情当中发挥了哪些作用，会对哪些产业产生颠覆性的变化?
3.短期爆发的这些应用场景，对于5G的未来有哪些思考?
孙松林
北京邮电大学教授
IEEE高级会员
中国移动、中国联通、中国电信技术指导专家
01
三天完成部署，
火神山通信网络是如何实现的?
火神山应用场景下，从施工到使用，人员比较密集，短时间内大量人员的信息通信需求量非常高，部署5G可以发挥它的优势来更好地服务于这个场景。它的大带宽，高速率技术也相对比较成熟，同时也为后面更多的在线医疗应用提供很好的通信保障。而网友在家里“云监工”，这主要就归功于现场的5G的视频监控。
另外一个问题就是，5G手机的普及率不是很高，这怎么办?所以现场对3G和4G也同步做了扩容和优化，在室内使用了5G的CPE，这是一个把5G信号转化为室内信号的设备，这样就能够缓解室内的数据通信的需求。
火神山5G部署进度：
1月23日决定开建火神山医院;
1月24日，大年三十，上百台挖掘机到达现场，开始进行土地平整;
1月25日，大年初一，火神山医院正式开工，当晚也开通了第一个5G网络;
1月26日，大年初二，第一间样板房建成，当晚火神山医院的3G，4G新建、扩容、优化的网络全部开通;
2月2日，上午火神山医院正式交付使用。
在火神山医院部署中，一共新建七个5G基站和一个4G的基站，扩容了三个4G基站，调优了两个3G基站，所有的3、4、5G基站全部都采用了最高的网络容量配置，来确保最高的通信质量，同时还铺设了十条以上的办公专线，开通了专网。在整个火神山的直播过程中，背后主要是5G做为网络支撑。
通信网络建设不是加一根天线那么简单，单从技术角度来讲，至少有网络建设部、网络运维部、网络优化部，三大部门统一协调工作。在外部，还要有设计院、系统集成商、设备提供商、施工部门一块来完成。所以是一个比较大的、复杂的系统工程。
通信网络建设是一项系统工程通信网络建设是一项系统工程
为了方便讲解，我做一些简化，主要把它分三大块：勘察设计、部署施工、调试优化。所有的工作在两天之内全部完成。
第一块，勘察设计。
我们首先要选择一个合适的站址，可能在街上你能看到有的房屋上面有一些基站的天线，有的还有一些铁塔。如果你看到你的楼上面有3G、4G、5G的基站，你要庆幸这个楼的建设质量非常高。因为运营商在建设基站的时候，都要对建筑物进行评估，如果建筑物的质量不好，是坚决不能建的。
这些铁塔、蓄电池的重量非常大。为什么会有蓄电池?因为通信是一个对可靠性要求极高的系统，一般来讲，我们是靠市电，220V-380V这样的电来支撑。但是我们也会考虑一旦市电停电了怎么办?这时候通信不能停，就像我们以前有固定电话的时候，停水停电了，但固定电话依然能打出去，这意味着通信系统有它自己一套独立的电源体系。我们通信工程专业，之前还有专门的课去讲通信电源，它与我们这个市电是不一样的。
3G、4G、5G的建设，除了市电之外，需要考虑一个万全之策，万一市电因为各种原因断了怎么办?我们可以用蓄电池，如果蓄电池用完了怎么办?我们还有第三套方案，用油机发电。所以说通信的设计，完全是用这种可靠性来保证通信的畅通。
第二块，部署施工。
部署施工主要需要的是物料，比方说基站的天线、设备、网卡等等。现在物流非常发达，很多行业都是零库存。但通信行业不是，为什么?刚才提到通信行业是一个高可靠性的行业，那怎样提供这种可靠性?靠冗余，很多东西都会有备料。就像这次火神山医院，1月23日下了命令，24日所有的料全备齐，华为公司等提供设备的供应商非常给力。
除了物料要达到冗余之外，在设计建设线路时，也需要一个冗余设计。比方说北京到武汉，绝对不是一个单向的链路，要保证在物理上是双回路。这也就意味着，如果因各种原因导致一个通信线路断了之后，绝对还会有另外一个通信线路能保证畅通。
第三块，调试优化。
最后，要完成调试和优化。比方说火神山的基站建设完之后，现场的工作人员马上做了一个测试，火神山的5G网络，现场测试下行是921兆BPS，上行是133兆BPS。下行是什么意思?就是从基站到手机叫做下行，上行就是反过来由手机到基站。所以在现场传四路的超高清视频毫无问题，这是4G绝对达不到的，4G传一路可能就比较卡。
当完成这三步之后，整个无线基站的物理架构基本上就结束了。最后再加载一个视频，这个视频是由现场工作人员的5G手机采集上传测试的，后面换成了固定的高清摄像头，视频信号首先传给了后台的视频服务器，推送到云端。三大运营商有天翼云，咪咕云，还有Woo云。然后联合央视，通过央视频这个平台来开通，那么大家也是在大年初二，26号晚上差不多快七点的时候，看到了火神山医院的施工现场，开始了“云监工”。
建设中的火神山医院建设中的火神山医院
02
天气、时间、施工现场，
火神山5G部署的三大难题
刚才讲的是，传统通信网络架构建设的三部曲。常规情况下，5G从无到有的建设大概要一个礼拜。但是，在火神山建设的时候，有它自己独有的困难。今天主要讲三个——
第一个，时间短。
七天的工作，现在要三天之内彻底完工。首先是人员缺乏，很多人春节都回家了，把人给招回来是不容易的。通信施工人员与医生、医护人员是一样的，都是专业性极强的工作，不是随便抓一个人就可以干。其次就是物料，刚才也提到了，华为公司很给力，物料问题通过各种手段都解决掉了。
第二个，施工现场情况太复杂。
这不像平时施工，我们到建筑物去进行勘探，设计，做仿真，然后调测之类。现场有100多台挖掘机同时工作，供电、供水、污水处理等都在同时施工，所以很可能会发生，上午把光缆布下去，下午就被挖断了。
这时候怎么办?最终的解决方案是走水路。
大家如果看地图会发现，火神山医院的旁边有一个知音湖，通信工程师就通过知音湖水路架设了一根光缆，然后接到了火神山。
第三个，最大的困难是天气。
因为当时武汉在下雨，加上温度比较低，容易形成冰冻。基站的扩容必须要在现有的通信塔上加装一些设备，这时候风险性就比较大。所以一开始先用无人机先观测，这样的话才能保证人员安全。这是三个最大的困难，除此之外的一些困难都是在现场解决掉了。
5G的无线基站在三天之内全部完工，工作就结束了吗?不是的，后期的维护更加的麻烦。马上面临的第一个问题，就是室内分布。
1月31日晚上，火神山医院全部通电，通电之后，就可以做室内的各种建设，比方说室内机房的设备安装，室内管线的铺设，还有室分系统。
什么叫室分系统?
可能大家平时都有这种体验，我们在办公楼里面打电话，一拐弯信号没了，或者信号特别弱，有时候在地下车库的信号也特别弱。为什么会这样?因为无线移动信号一般是2G赫兹以上，穿墙能力不是很强，而且经过多次折射，反射之后可能会有盲区。怎么解决?加“室分”。全称叫做室内分布系统，在不增加容量情况下，提高接收和发射信号的强度。这个其实也就是大家平时在走廊里看到那种“小蘑菇头”，它会把无线信号放大。
室内分布系统室内分布系统
外面大的基站叫做宏基站，室内分布系统，室内管线，以及机房都已经建设完毕，是不是就结束了?还不行，还有信息管理系统。
我们要在火神山医院里面建各种信息化系统，包括病人、医生、药物、安防等等，这些都要统一管理起来。做过相关行业的朋友可能知道，这叫做健康管理系统，如果对这个行业本身没有深入了解，做起来是一种非常折磨人的事。
工程师们也非常拼命，在通电之前把各种软硬件都调试好了，所以一通电马上入场进行调试。在2月2日交付使用，2月3日收治病患的时候，基本上大部分都可以开始使用了。
03
5G在疫情中发挥了哪些作用?
在整个疫情当中，5G发挥了什么作用?对哪些行业会有颠覆性转变?
2月9日，火神山医院与解放军总医院完成了首次5G网络的远程会诊。2月14日，工信部在北京举行了一个媒体通气会，介绍了5G和电信大数据分析对于支撑服务疫情防控的总体情况。对于5G的评价是：面对突如其来的疫情的考验，刚刚商用不久的5G在这次疫情斗争中发挥了重要的作用。
最突出的是5G的视频直播，5G远程会诊系统。
远程会诊远程会诊
除了火神山医院之外，像雷神山、武汉协和医院、四川大学华西医院和四川卫建委都完成了5G网络的远程会诊，这样就可以充分利用专家资源，病患也可以无接触地享受到专家诊疗服务。火神山医院还使用了一种叫做5G远程医疗小推车，这里的本地医疗数据，包括CT影像检测指标等，都可以共享给远端的专家来进行远程诊断使用。
除此之外，还有5G机器人。因为疫情要避免接触，所以机器人的使用就是一个非常好的场景。5G防疫机器人为病人提供送水、送药、体温测量、消毒清洁等简单的医护工作，不但可以降低医护人员的工作强度，同时也可以降低感染的概率。
还有基于5G的热成像技术，可以在火车站、机场、地铁等大量人员汇集的地方，进行快速、无接触的测温和体温监控，很多场所都已经开始使用。另外，就是在后方的远程协同办公、远程教育等等，也都是5G应用的重要场景。
5G热成像测温系统5G热成像测温系统
5G对于减少人群的汇集，阻断疫情传播有着重要作用。
从基站建设、室内建设，到信息系统的建设，火神山医院见证了我们中国通信的5G速度。这体现了我们战胜疫情的坚定决心，也祝愿我们火神山医院以及所有的疫情的患者早日的康复，我们的医护人员也做好防护，早日凯旋。
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