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区块链技术或将成为频谱管理手段新选择
 

  随着区块链技术持续受到关注,有专家提出使用区块链技术来进行频谱管理。目前,区块链管理频谱还仅仅处在“概念”阶段,IEEE的动态频谱接入网络组已经开始相关技术研讨,法国的频谱管理机构ANFR也开始着手研究利用区块链技术提高频谱管理效率。

  (一)什么是区块链

  区块链技术(Blockchain technology),也被称为分布式账本技术,是一种互联网数据库技术,其特点是去中心化、公开透明、不可篡改。区块链技术最早是比特币的基础技术,目前已成为研究热点,在金融领域等领域有着广泛的应用前景。

  区块链主要包括:

  交易(Transaction):一次操作,导致账本状态的一次改变,如添加一条记录;

  区块(Block):记录一段时间内发生的交易和状态结果,是对当前账本状态的一次共识;

  链(Chain):由一个个区块按照发生顺序串联而成,是整个状态变化的日志记录。

  如果把区块链作为一个状态机,则每次交易就是试图改变一次状态,而每次共识生成的区块,就是参与者对于区块中所有交易内容导致状态改变的结果进行确认。

  狭义来讲,区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构,并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义来讲,区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。

  有国外专家表示,区块链技术从某种意义上来讲是一种“人为制造稀缺”的机制。区块链技术提供了一种能够追踪多方共享信息的方法,其“神奇”之处在于,尽管相同的数据分布在不同的地区,但是一旦信息被记录在数据库中,任何第三方都无法再更改。因此,区块链技术适合用于分布式应用场景。

  (二)频谱管理如何应用区块链技术

  无线电频谱资源是一种稀缺资源,如何能够通过使用有限的频谱资源为用户提供最大化的通信机会,值得深入研究。传统的“命令和控制”频谱管理方式事实上对于频谱的利用效率十分低,造成了频率资源的很大浪费,而新出现的免许可频率分配以及频谱产权的概念也会造成频谱资源的使用效率低下。

  为什么会有专家提出应用区块链技术来管理频谱资源?频谱管理的主要任务就是进行频率分配、追踪并保证用户正常的使用频率资源,而频率管理机构向用户发放频谱牌照就是授权用户在一定的条件下应用特定的无线电频率资源。这些信息通常被记录在简单的数据库中以保障不会出现冲突,例如频谱划分表和频率分配表。但是,随着无线通信技术的不断发展,设备可以通过检测周围环境来判断可用的频率,从而对自身的频谱接入方式进行重配置。此外,随着5G技术的发展,将会有大量的通信基站和小区,这都需要更加灵活、动态的频谱管理方式。因此,需要动态、分布式的方式来监测频谱资源。

  美国的联邦通信管理委员会(FCC)已经在动态频谱管理方面做出了尝试:例如已经为电视白频谱建立了相关的数据库,也为3.5GHz频段建立了频谱接入系统。但是,这些系统的访问是受限的,只有通过第三方授信且被数据库记录在案的用户才能够接入,同时需要很大的同步开销,这就导致使用起来不太灵活和动态。

  区块链可以通过不同的方式接入并访问数据库的内容,具有去中心化、不可篡改的优点,在金融界受到追捧。因此,频谱管理领域对区块链也非常关注,正在加紧研究找寻适合应用于频谱共享中的区块链技术。

  (三)紧跟区块链的“潮流”

  2017年3月,IEEE的动态频谱接入网络组的会议上首次就区块链技术进行了讨论,会议讨论的基本观点是:动态分布式频谱管理需要动态分布式数据库进行支撑,这一基本要求是无法忽视的。

  IEEE频谱接入组的专家已经开始研究在频谱管理中应用区块链技术,目前正在开发一种针对运营微小区的小型运营商的管理软件。专家还介绍,区块链也在改变人们思考的方式。例如,移动运营商需要大量的资金来购买频谱使用权限,如果能够通过区块链技术使不同的用户共享频谱,这将会大大节约频谱用户的使用成本。近日,法国的频谱管理机构ANFR开始研究区块链提高频谱管理的相关内容。

  但是,目前区块链技术的应用还在研究和发展当中,还有许多问题需要解决。例如,是否基于区块链的数据库就一定比集中管理的数据库更加高效?能否通过区块链技术实现实时的频谱动态共享或交易?是否可以将区块链应用在自动频谱共享功能中?这些问题都有待进一步研究论证。(稿源:中国信息通信研究院)

 

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