CN109982435A - 基于区块链的频谱接入和管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于区块链的频谱接入和管理方法。该方法包括：将可利用的频谱资源分成了多个子信道，每个子信道对应一条区块环链,所述区块环链由主区块和微区块构成；网络中的节点利用区块环链中的主区块周期性地选举产生一个主用户，没有成为主用户的其它节点为次级用户；主用户拥有接入和使用本子信道的频谱的权限，所述主用户将频谱的使用权限通过拍卖的方式转让给次级用户，所述频谱的拍卖通过区块链和智能合约进行，交易信息被记录在微区块中。本发明在没有第三方参与的情况下，频谱可以动态地分配给网络中的用户。频谱的使用有记录可查，确保了频谱资源的有效管理。

Description

基于区块链的频谱接入和管理方法

技术领域

本发明涉及无线频谱管理技术领域，尤其涉及一种基于区块链的频谱接入和管理方法。

背景技术

无线频谱是一种稀缺的资源，如何利用有限的频谱资源为更多的用户提供更多的通信机会，值得研究。随着5G无线通信时代的到来，5G网络试图利用更高频段的频谱资源来进行无线传输。这些高频带，例如毫米波段，尚未分配给传统系统，即它们中的大多数仍然处于免费使用状态。对于这部分频段称为非授权频段，网络中没有所谓的主-次用户。在这种情况下，如何有效地使用和管理非授权频段的频谱资源成为了值得研究的新问题。

区块链技术是一种分布式账本技术，其具有去中心化、公开透明、不可篡改等特性。区块链可以记录任何事务信息，频谱信息亦可通过区块链来记录。在非授权频段，各用户竞争接入频谱，需要一种共识算法或协议来解决信道争用问题。在区块链系统中，区块的生成意味着共识的达成，达成共识的算法刚好可以用来解决信道争用问题。

目前，现有技术中还没有一种有效的利用区块链技术进行5G非授权频段的频谱资源管理的方法。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于区块链的频谱接入和管理方法，以实现有效地基于区块链进行频谱的接入管理。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种基于区块链的频谱接入和管理方法，包括：

将可利用的频谱资源分成了多个子信道，每个子信道对应一条区块环链,所述区块环链由主区块和微区块构成；网络中的节点利用区块环链中的主区块周期性地选举产生一个主用户，没有成为主用户的其它节点为次级用户；

所述主用户拥有接入和使用本子信道的频谱的权限，所述主用户将频谱的使用权限通过拍卖的方式转让给次级用户，所述频谱的拍卖通过区块链和智能合约进行，交易信息被记录在微区块中。

优选地，网络中的节点按照系统要求竞选主用户，主用户按照系统要求产生区块，该区块包括主区块和微区块，以环链的形式将主区块和微区块连接在一起，所述环链中每个区块均通过前面的区块的哈希值连接，所述主区块用于记录主用户的更替，所述主区块的头部包含上一个主用户产生的第一个微区块的哈希值、信道标识符、时间戳和一个随机数，所述微区块用于记录频谱的交易事项。

优选地，网络中的节点利用区块环链中的主区块周期性地选举产生一个主用户，没有成为主用户的其它节点为次级用户，包括：

步骤1、节点选择一条环链竞选主用户，所述环链对应的子信道的信道标识符为B_c；

步骤2、节点更新上一个主用户产生的第一个微区块的哈希值：B_p；

步骤3、节点将时间戳B_t更新为当前的格林威治GMT时间；

步骤4、节点更新当前的挖矿难度值B_d；

步骤5、尝试利用不同的随机值nonce进行哈希运算：

SHA256＝SHA256(B_c+B_p+B_t+B_d+nonce) (2)

步骤6、当得到的哈希值SHA256小于设定的目标值PoW，则确定节点成功地挖出了一个主区块，节点向全网络广播发现主区块的消息；

步骤7、所有挖出主区块的节点将再次比较币龄，币龄最大的节点即被选为主用户，没有成为主用户的节点均是次级用户。

优选地，基站与主用户共同完成宣布新的主用户的任务，首先由基站比较同时发现主区块的节点的币龄，并宣布币龄最大的节点为新的主用户；一旦基站没有在规定的时间内响应，则由当前的主用户承担基站的责任宣布新的主用户；如果当前的主用户没有响应，则由前一任主用户负责宣布新的主用户，依次类推。

优选地，所述的所有挖出主区块的节点将再次比较币龄，币龄最大的节点即被选为主用户，没有成为主用户的节点均是次级用户，包括：

当多个节点广播的发现主区块的消息到达基站的时间差小于设定的时间阈值t_min，则确定所述多个节点同时发现了主区块；

根据所述多个节点分别所持虚拟货币的数量和时间来获取所述多个节点中每个节点的币龄，将所述多个节点中每个节点的币龄进行比较，将币龄最大的节点选举为主用户，没有成为主用户的节点均是次级用户，对所述多个节点中落选主用户的节点奖励一定的虚拟货币，将所述主用户的节点的币龄清空。

优选地，所述的方法还包括：

在产生一个新选举的主用户后，该主用户产生一个主区块和第一个微区块，所述主区块被连接在上一个主用户产生的第一个微区块，所述主区块的头部包含上一个主用户产生的第一个微区块的哈希值，所述第一个微区块的头部包含新产生的主区块的哈希值、上一个主用户产生的最后一个微区块的哈希值，所述第一个微区块中记录竞选主用户失败的节点的挖出主区块的奖励，后续新产生的主用户以所述第一个微区块为起点生成后续的主区块和微区块。

优选地，所述的主用户将频谱的使用权限通过拍卖的方式转让给次级用户，所述频谱的拍卖通过区块链和智能合约进行，交易信息被记录在微区块中，包括：

新选举的主用户有权利使用其所在的子信道的频谱，当主用户没有数据需要传输时，所述主用户将其所在的子信道的频谱通过拍卖的形式租赁给其它有需要的次级节点，频谱能够经过多次拍卖而供给多个次级节点使用，所有频谱的拍卖信息被记录在微区块中，主用户帮助记录交易信息并收取一定手续费。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例在没有第三方参与的情况下，频谱可以动态地分配给网络中的用户。频谱的使用有记录可查，确保了频谱资源的有效管理。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的方法的应用场景模型图；

图2为本发明实施例提供的一种区块环链示意图；

图3为本发明实施例提供的一种挖矿接入频谱过程在不同参数下的测试结果。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当本发明称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例一

5G非授权频段的频谱资源的接入和管理意义重大，值得研究。使用区块链技术来进行频谱的管理与分配具有很大前景。其优势在于两点：其一，可以记录频谱使用状态；其二，可以利用区块链中的共识算法来解决信道争用问题。

本发明实施例设计了一种基于区块链的频谱接入和管理方法，首次将区块链和频谱的接入管理结合起来，能够动态地实现频谱的接入，并能对频谱的使用进行有效地管理。

本发明实施例提出了一种基于区块链的频谱接入和管理方法，图1为本发明实施例的方法的应用场景模型图，该方法适用于半中心化的无线网络。在半中心化的无线网络中，基站的作用只是用于同步和转发。可利用的频谱资源被分成了m个正交的子信道，包括两条控制信道。其中，第一个控制信道C1被用来广播信息，包括区块链更新信息、交易信息、拍卖信息、竞标信息等。第二个控制信道C2用来同步。节点可以利用控制信道C2发送同步请求和接收同步信息。

图2为本发明实施例提供的一种区块环链示意图，C_i代表第i个信道对应的区块链。圆圈和方块分别代表微区块和主区块。K_i指的是第i个主用户产生的主区块。M_i,k表示第i个主用户产生的第k个微区块。此外，1秒、10秒、10分钟只是本发明举的一个例子。根据不同的系统需求，这些时间间隔可以自由地调整。

本发明提出了一种新的区块链结构，以环链的形式将主区块和微区块连接在一起。此区块环链中每个区块均通过前面的区块的哈希值连接，结构稳定，其内信息不可篡改。一旦篡改某一个区块，则其后面的区块均会受到影响。

基于上述区块环链结构，本发明利用主区块和微区块为网络中的节点提供了两种接入频谱的方式：挖矿接入和拍卖接入。借助认知无线电的概念，将网路中的节点分为主用户和次级用户。其中，主用户是通过选举产生，而且不固定。采用PoW+PoS机制来选举主用户。所有挖出主区块的节点将再次比较币龄，币龄最大的节点即被选为主用户。

主用户有接入频谱的权限，可以随时使用相应频谱。而没有成为主用户的节点均是次级用户。主用户可以将频谱使用权限通过拍卖的方式转让给次级用户。频谱的拍卖通过区块链进行，交易信息被记录在微区块中，确保了交易的安全可靠，且不需要第三方介入。

如图2所示。每一条环链对应一个子信道。整个区块链系统就像是一个动态的认知无线电系统。其中，每一条环链都有一个主用户，但主用户是动态的，一个节点不会一直都是主用户。在本发明的动态认知无线电系统中，时间被分成了时代。每一个时代都由一个主用户统治，类似于王朝的更替。

在区块链系统中，区块被分成了两种类型：(1)主区块：主区块由主用户生成，用于主用户的更替；(2)微区块：用于记录交易等事项。微区块由主用户生成，利用微区块记录交易。作为竞选成功的奖励，主用户可以获得频谱使用权限，而且帮助其他用户记录交易和同步数据，主用户可以收取一定的手续费。本发明引入X币作为流通货币，其为一种虚拟货币，类似于比特币。

在本发明的频谱接入机制中，节点可以通过两种方式接入频谱：挖矿接入和拍卖接入。

挖矿接入过程包括：挖矿接入频谱的过程意味着一个节点需要参与竞选主用户。一旦其成为了主用户，则其可以获得一定时间的频谱使用权限，直到下一个主用户的产生。而成为主用户的方法就是挖矿，挖出合法的主区块并经过验证币龄后即可成为主用户。

下面本发明介绍一下主区块的生成过程。主区块头部包含上一个主用户产生的第一个微区块的哈希值、信道标识符、时间戳和一个随机数(nonce)。产生主区块的过程其实就是一个根据最近的数据计算合法哈希值的过程。

它可以大致分为以下一些步骤：

(1)第一步，矿工(节点)选择一条环链竞选主用户，一条环链对应一条子信道，子信道的信道标识符为B_c。

(2)第二步，节点更新上一个主用户产生的第一个微区块的哈希值：B_p。在区块链技术中，但凡产生的区块(主区块和微区块)都会在整个网络中广播。每个节点都通过本地账本存有整个区块链信息，节点只需要调用本地账本就可以得到并更新上一个主用户产生的哈希值。但是节点需要保证本地账本是最新的版本，所以节点需要利用同步信道C2与网络同步，如果保持在线状态那就是最新版本，如果离线一段时间就需要重新进行网络同步。

(3)第三步，将时间戳B_t更新为当前的GMT(格林威治)时间。

(4)第四步，更新当前的挖矿难度值B_d。挖矿难度值B_d决定了一个节点需要执行多少次哈希过程才能产生一个合法的区块。在不同网络算力下，若要保证产生一个合法区块的时间基本不变，挖矿难度值需要自动调整。假设挖矿难度值每b个区块调整一次，产生一个区块的时间间隔为t分钟。则挖矿难度值更新的公式可以被表述如下：

其中，表示旧的挖矿难度值，t_b表示主用户产生b个区块所用的时间，t为网络期望挖出一个区块所需花费的时间。

(5)第五步，尝试利用不同的随机值(nonce)进行哈希运算：

SHA256＝SHA256(B_c+B_p+B_t+B_d+nonce) (2)

256位的SHA256哈希算法只是本发明所举例子，根据网络需求，可以使用别的哈希算法代替，如SHA-224，SHA384等。

(6)第六步，验证区块的合法性。只有得到的哈希值小于一定目标值才是合法的。该目标值可以被如下定义：

其中，Target表示一个前几位为0的常数，比如为：0000000011111。0的个数越多，则挖矿的难度越大。如果SHA256<PoW，则该节点成功地挖出了一个主区块，则广播发现主区块的消息给全网络，该消息中包括找到主区块的nonce值以及节点自己的币龄。否则重复以上所有步骤。

上述过程被称作工作量证明(proof of work)过程，其可以被总结为下面的算法一。

一个节点挖出了一个主区块，但是其不一定就能成为主用户。因为可能同时有多个节点挖出了合法的主区块。因此，为了避免这一情况的发生，本发明引入PoS(Proof-of-Stake，股权证明)机制。

简单来讲，PoS机制是一个根据节点所持虚拟货币的数量和时间来分发利息的机制。在PoS机制下，虚拟货币会随着节点持有时间的增加而产生币龄。币龄的概念可以由以下的例子来定义：假设一个虚拟货币一天产生一币龄，则持有10个虚拟货币30天就可以产生300币龄。此币龄在本发明的系统里被用来决定同时发现合法的主区块的所有节点谁才是最终的主用户。

利用PoS机制，一旦多个节点同时发现了合法的主区块，则进一步比较它们的币龄。币龄最大的节点被选为主用户。由于每个节点距离基站的远近不同，为了公平起见，本发明设定一个最小的时间阈值。只要两个节点广播的发现主区块的消息到达基站的时间差小于t_min则认为两者同时发现了主区块。基站负责验证各节点找到的主区块的合法性、币龄的真实性、进而比较同时发现主区块的节点的币龄，并宣布币龄最大的节点为最终的获胜者。为了避免拒绝服务攻击，本发明设定一旦基站没有在规定的时间内响应，则由当前的主用户承担基站的责任，宣布最终的获胜者。如果当前的主用户没有响应，则由前一任主用户负责，依次类推。注意，尽管发现主区块的节点最终没有成为最终的主用户，为了鼓励节点积极挖矿，这些落选的节点会被奖励一定的虚拟货币。最终成为主用户的节点的币龄将被清空。

整个选举新的主用户过程可以被总结成算法二，如下：

1、拍卖接入过程

一旦一个节点被选举为主用户，则其就有权利使用相应子信道的权利。当然，该节点如果没有数据需要传输，主用户所在的子信道的频谱可以通过拍卖的形式租赁给其它有需要的节点。除了主用户之外的节点均可以作为次级用户参与竞拍获得频谱。频谱可以经过多次拍卖而供给多个节点使用。这些拍卖的信息被记录在微区块中。

主节点对频谱进行拍卖的过程包括：

本发明方案与大多数频谱拍卖机制均契合，可以将任一种拍卖机制应用到本发明所提的频谱接入机制中。考虑拍卖过程的复杂度以及参与竞拍的用户的个人理性，本发明以维克里拍卖作为一种实例来解决频谱的拍卖问题。维克里拍卖的核心思想是选取出价最高的作为胜利者，但是却支付给拍卖方第二高的价格。结合本专利方案，其具体拍卖过程如下：

步骤一，频谱拥有方广播拍卖信息给全网络，然后等待竞拍者的响应；

步骤二，次级用户接收到拍卖信息之后决定是否参与竞拍，如果参与竞拍则向拍卖方发送其竞拍价格。

步骤三，拍卖方等待一段时间T_auction之后，若未接收到竞拍者回复，则拍卖结束；若接收到多个竞拍者发来的消息，跳到步骤4；若只接收到一个竞拍者消息，则跳到步骤5；

步骤四，如果最高价只有一个，跳到步骤6；如果最高价有多个，跳到步骤七；

步骤五，选择此竞拍者为赢家，交易价格为此竞拍者报价，跳到步骤八；

步骤六，选择最高报价的竞拍者为赢家，交易价格为第二高报价，跳到步骤八；

步骤七，随机选择一个报价最高的竞拍者为获胜者，交易价格为第二高的报价，跳到步骤八；

步骤八，拍卖方公布拍卖结果，交易的双方使用智能合约进行交易，交易信息被保存在微区块中。

微区块的生成仅依靠主用户，如果当前主用户没有响应，则由前一任主用户产生，依次类推。交易只有被记录在了合法的微区块中才能生效。所以交易的双方都希望提高交易速度。为了激励主用户及时的记录消息，主用户可以收取产生微区块的手续费。为了获得更多的手续费，主用户势必会尽可能地产生微区块。为了阻止恶意的主用户利用微区块淹没系统，需要给产生微区块设定一个最大的速度。产生两个微区块之间的时间差不能低于一定的阈值。因此，主用户需要完成一个低等级的PoW过程才能生成微区块。

如图2所示，每一个主区块被连接在上一个主用户产生的第一个微区块上，即每个主区块的头部包含上一个主用户产生的第一个微区块的哈希值。每一个新选举的主用户在成为主用户之后，需要立即生成一个没有PoW过程的微区块。上述没有PoW过程的微区块，主用户不需要利用nonce值，直接利用公式SHA256＝SHA256(B_c+B_p+B_t+B_d+Merkel_hash)产生哈希值，其中，Merkle_hash表示交易数据的Merkle根哈希值。

将上述哈希值存于第一个微区块头部即可，产生的哈希值不需要满足SHA256＜PoW的条件。

而低等级的PoW过程仍需执行算法一过程，只是其难度值相对较低，其哈希值计算公式为：SHA256＝SHA256(B_c+B_p+B_t+B_d+Merkel_hash+nonce)。

上述第一个微区块的头部包含新产生的主区块的哈希值，上一个主用户产生的最后一个微区块的哈希值。此第一个微区块需要记录竞选失败的节点的挖出主区块的奖励。新的主用户以此微区块为起点生成后续的微区块，其它节点则以此微区块为起点继续挖下一个主区块来竞选下一个主用户。

实施例二

通过仿真实验测试了主用户选举过程即频谱分配的成功率。假定所有节点的算力相同，然后给出了最大碰撞概率的对比图。图3为本发明实施例提供的一种挖矿接入频谱过程在不同参数下的测试结果示意图，如图3所示。此最大碰撞概率表示，节点同时产生主区块的概率。注意，这里我们没有引入PoS机制，如果加入PoS机制，则发生碰撞的概率将会更低。上述碰撞是指两个或多个节点同时发现了主区块，且币龄相同，无法决定主用户，造成了所有节点都无法接入频谱的情况。这种情况表示信道争用问题没有被解决。碰撞的概率越低，则说明频谱接入方案性能越高。

图3中，横轴T表示平均产生一个主区块的时间，此时间可以通过调整挖矿难度值进行修改。N代表网络中的节点数。在实验中，将用于判断是否发生碰撞的最小时间差t_min(若两区块产生的时间差小于t_min，则认为发生了碰撞)分别设定为1ms、10ms和100ms，分别进行了三组实验，对应图3(a)、图3(b)和图3(c)。

如图3所示，随着T的增加碰撞概率将会降低。很显然，T越小，则产生主区块的速度越快，则发生碰撞的概率也就越高。此外，随着网络中的节点数的增多，碰撞的概率也就越大。但是，尽管在节点数很多的情况下，本发明的方案发生碰撞的概率依然很低，从而印证了本发明所提频谱接入机制的有效性。

综上所述，本发明实施例在没有第三方参与的情况下，频谱可以动态地分配给网络中的用户。本发明中频谱的使用有记录可查，确保了频谱资源的有效管理。本发明方案具有较高频谱接入效率，避免了多个节点同时接入频谱而产生的碰撞。本发明中各区块产生的时间间隔可以根据系统的需要自由调整，具有良好的灵活性。本发明中节点间可通过区块链直接进行频谱交易不需要第三方参与。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于区块链的频谱接入和管理方法，其特征在于，包括：

将可利用的频谱资源分成了多个子信道，每个子信道对应一条区块环链,所述区块环链由主区块和微区块构成；网络中的节点利用区块环链中的主区块周期性地选举产生一个主用户，没有成为主用户的其它节点为次级用户；

所述主用户拥有接入和使用本子信道的频谱的权限，所述主用户将频谱的使用权限通过拍卖的方式转让给次级用户，所述频谱的拍卖通过区块链和智能合约进行，交易信息被记录在微区块中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，网络中的节点按照系统要求竞选主用户，主用户按照系统要求产生区块，该区块包括主区块和微区块，以环链的形式将主区块和微区块连接在一起，所述环链中每个区块均通过前面的区块的哈希值连接，所述主区块用于记录主用户的更替，所述主区块的头部包含上一个主用户产生的第一个微区块的哈希值、信道标识符、时间戳和一个随机数，所述微区块用于记录频谱的交易事项。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，网络中的节点利用区块环链中的主区块周期性地选举产生一个主用户，没有成为主用户的其它节点为次级用户，包括：

步骤1、节点选择一条环链竞选主用户，所述环链对应的子信道的信道标识符为B_c；

步骤2、节点更新上一个主用户产生的第一个微区块的哈希值：B_p；

步骤3、节点将时间戳B_t更新为当前的格林威治GMT时间；

步骤4、节点更新当前的挖矿难度值B_d；

步骤5、尝试利用不同的随机值nonce进行哈希运算：

SHA256＝SHA256(B_c+B_p+B_t+B_d+nonce) (2)

步骤6、当得到的哈希值SHA256小于设定的目标值PoW，则确定节点成功地挖出了一个主区块，节点向全网络广播发现主区块的消息；

步骤7、所有挖出主区块的节点将再次比较币龄，币龄最大的节点即被选为主用户，没有成为主用户的节点均是次级用户。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基站与主用户共同完成宣布新的主用户的任务，首先由基站比较同时发现主区块的节点的币龄，并宣布币龄最大的节点为新的主用户；一旦基站没有在规定的时间内响应，则由当前的主用户承担基站的责任宣布新的主用户；如果当前的主用户没有响应，则由前一任主用户负责宣布新的主用户，依次类推。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的所有挖出主区块的节点将再次比较币龄，币龄最大的节点即被选为主用户，没有成为主用户的节点均是次级用户，包括：

当多个节点广播的发现主区块的消息到达基站的时间差小于设定的时间阈值t_min，则确定所述多个节点同时发现了主区块；

根据所述多个节点分别所持虚拟货币的数量和时间来获取所述多个节点中每个节点的币龄，将所述多个节点中每个节点的币龄进行比较，将币龄最大的节点选举为主用户，没有成为主用户的节点均是次级用户，对所述多个节点中落选主用户的节点奖励一定的虚拟货币，将所述主用户的节点的币龄清空。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

在产生一个新选举的主用户后，该主用户产生一个主区块和第一个微区块，所述主区块被连接在上一个主用户产生的第一个微区块，所述主区块的头部包含上一个主用户产生的第一个微区块的哈希值，所述第一个微区块的头部包含新产生的主区块的哈希值、上一个主用户产生的最后一个微区块的哈希值，所述第一个微区块中记录竞选主用户失败的节点的挖出主区块的奖励，后续新产生的主用户以所述第一个微区块为起点生成后续的主区块和微区块。

7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述的主用户将频谱的使用权限通过拍卖的方式转让给次级用户，所述频谱的拍卖通过区块链和智能合约进行，交易信息被记录在微区块中，包括：

新选举的主用户有权利使用其所在的子信道的频谱，当主用户没有数据需要传输时，所述主用户将其所在的子信道的频谱通过拍卖的形式租赁给其它有需要的次级节点，频谱能够经过多次拍卖而供给多个次级节点使用，所有频谱的拍卖信息被记录在微区块中，主用户帮助记录交易信息并收取一定手续费。