CN113286299A - 一种基于联盟链的动态频谱共享系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于联盟链的动态频谱共享系统和方法，系统包括用户身份认证模块、信息模块、频谱信息匹配模块、联盟链共识模块和存储模块；用户身份认证模块用于虚拟运营商认证参与联盟链的节点身份信息；信息模块用于管理联盟链中频谱信息；频谱信息匹配模块，用于完成最优化匹配频谱供需信息；联盟链共识模块，用于频谱最优匹配信息的共识；存储模块，用于存储频谱交易信息、用户身份认证信息和频谱使用申请信息。可解决目前频谱资源短缺、频谱管控效率低下等问题。

Description

一种基于联盟链的动态频谱共享系统和方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于联盟链的动态频谱共享系统和方法。

背景技术

随着5G商用进程的推进和其他产业的融合发展，无线通信业务量呈爆炸式增长的趋势，对频谱资源的需求已达到或超过网络可承载能力，频谱供需矛盾突出。当前的频谱资源管理以行政审批、静态许可和独占使用为主，即由国际频谱监管机构以及各国的无线电法规制定部门来统一规划和使用无线频谱资源，根据不同的业务类型来分配不同频段。用户对授权频段有唯一的使用权，其他用户不能私自接入该频段。虽然静态的频谱分配模式保障了部分业务的用频需求，但使得频谱资源利用率整体不高，进一步加剧了频谱资源的结构性供求失衡矛盾。

为了满足未来移动通信系统对频谱资源的需求，亟需采用动态频谱共享的策略，进一步提升频谱资源回收、重耕、再利用的效率和频谱资源精细化管理水平，推进频率利用由独享模式向共享模式转变。

区块链技术去中心化、透明性和分布式决策的特点，非常契合动态频谱共享的发展需求，并且区块链智能合约具有使能智能结算、价值转移和资源共享的优势，为解决动态频谱共享中的安全与激励问题、提高频谱资源利用率提供了新的解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于联盟链的动态频谱共享系统和方法，可解决目前频谱资源短缺、频谱管控效率低下等问题。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于联盟链的动态频谱共享系统，包括：用户身份认证模块、信息模块、频谱信息匹配模块、联盟链共识模块和存储模块；

所述用户身份认证模块，用于虚拟运营商认证参与联盟链的节点身份信息；

所述信息模块，用于管理联盟链中频谱信息，包括虚拟运营商的空闲频谱信息收集、空闲频谱信息发布、空闲频谱信息查询、虚拟运营商频谱需求上报以及频谱匹配信息结果查询；

所述频谱信息匹配模块，用于完成最优化匹配频谱供需信息；

所述联盟链共识模块，用于频谱最优匹配信息的共识。

所述存储模块，用于存储频谱交易信息、用户身份认证信息和频谱使用申请信息。

一种基于联盟链的动态频谱共享方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、通过用户身份认证模块提交用户身份认证信息：

当某虚拟运营商想要加入频谱共享联盟链时，频谱管控单位审核该虚拟运营商的用户身份认证信息：

频谱管控单位对新用户进行审核，审核通过后该用户可加入联盟链节点；同时联盟链信誉值评价体系对联盟链内每个节点进行信誉值评估，高于特定阈值的联盟链节点，可参与联盟链全网共识；

步骤二、信息模块进行空闲频谱信息、频谱使用申请信息汇总并广播；

步骤三、频谱信息优化匹配模块进行频谱信息优化匹配：

对于多个虚拟运营商提供的频谱使用申请以及所有空闲频谱信息进行最优化匹配，并将频谱匹配信息在联盟链广播，进行全网共识，频谱匹配信息共识通过后相关虚拟运营商可在联盟链上进行交易；

步骤四、联盟链共识模块基于信誉值的PBFT共识算法进行匹配信息全网共识：

联盟链共识模块对最优化频谱信息进行全网共识，通过后可进行频谱交易，并将相关信息写入区块链。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的步骤一，提交如下用户身份认证信息：

1)虚拟运营商法人身份证明材料；

2)虚拟运营商的基本情况，包括开展无线电业务的专业技术人员、技能和管理措施；

3)目前开展的无线电业务情况说明，包括服务对象、用途及未来建设计划；

4)依法使用无线电频率的承诺书；

5)目前已拥有的频谱使用情况：已拥有的无线电频率信息、使用期限、使用地域、业务用途，无线电频率使用许可证相关证明材料；

6)法律、行政法规规定的其他材料。

上述的步骤二中，当虚拟运营商有空闲频段想要转让使用时，将空闲频段的相关信息上报给信息模块，在频谱管控单位进行备份，信息模块整合收集到的空闲频谱信息，审核后实时发布，并建立基于频段分布的空闲频谱信息最佳索引表，在联盟链节点之间进行广播；

当虚拟运营商需要使用空闲频段时，在信息模块查询相关频段信息及其匹配情况，对于未匹配的空闲频段可向该模块提出用频申请，提交空闲频谱信息的虚拟运营商可在信息模块查询所提交的空闲频段是否匹配成功。

上述的空闲频谱信息索引表构建方法如下：

1)虚拟运营商将自己的空闲频谱信息发送至信息模块，同时频谱管控单位在联盟链内将空闲频谱信息进行全网广播；

2)信息模块收集并记录所有的空闲频谱信息并在频谱管控单位备份；

3)确定空闲频谱信息中每项指标的权重系数；

4)每个节点基于权重系数计算出每条空闲频谱信息的权重值，按所在频段进行分类，选出各频段权重最大的节点，并进行全网广播；

5)根据所处的不同频段，信息模块选出其权重值最大的空闲频谱信息记录在区块链中；

6)针对剩余空闲频谱信息，按照权重系数计算方法做进一步计算，直至所有空闲频谱信息上链，则基于空闲频谱信息的索引表完成。

上述的步骤三所述空闲频谱信息优化匹配，具体如下：

1)所有空闲频谱信息和频谱使用申请信息在联盟链平台内全网广播；

2)每个联盟链节点记录所有的空闲频谱信息和频谱申请信息；

3)每个节点执行频谱匹配智能合约，选出匹配值最大的频谱匹配方案，并在联盟链中全网广播；

4)基于联盟链的共识机制确定出全网公认的匹配值最大的供需匹配，经过联盟链全网共识后将该条匹配信息下的频谱信息及虚拟运营商信息记录在区块链上；

5)针对剩余的频谱信息，继续进行下一轮共识过程，直至所有的频谱信息完成匹配。

上述的空闲频谱信息包括频率、适用地域、业务用途、空闲时段等信息，频谱使用申请信息包括需求频段、使用地域、业务用途、使用时间、报价、实施方案等信息。

上述的步骤四具体包括：

1)请求阶段：完成频谱信息优化匹配的联盟链节点向系统主节点发送需要共识的频谱匹配信息请求request；

2)预准备阶段：主节点把request分配一个唯一的编号request-number n，并将request和n一起组成的pre-prepare消息广播给联盟链内所有节点；

3)准备阶段：所有节点收到pre-prepare消息，依靠签名字段检查消息是否来源于主节点，确认无误后，将request编号和虚拟运营商节点签名组成prepare消息，广播给其他节点，表明自己认可该条匹配信息的请求以及准备好了；

4)确认阶段：联盟链内的所有节点，在收到prepare消息时，依靠签名检查是否正确，若prepare的消息数量超过联盟链内所有消息的2/3，则表明联盟链系统一致认可该请求和请求编号，对所有节点广播commit消息，表明该节点进行的频谱匹配信息受到认可；

5)回复阶段：联盟链上所有节点，若收到commit消息，依靠签名检查是否正确，若commit的消息数量超过了所有节点的1/3，则频谱信息匹配消息通过，并构建reply消息，直接回复给该发送频谱匹配信息的联盟链节点。该节点依靠是否收到1/3节点的正确回复，判断是否自己的频谱匹配信息受到了全网认可。

6)确认及使用：经过联盟链节点全网共识的匹配信息，写入区块链，完成联盟链内虚拟运营商空闲频段的再利用，提高频谱利用率。

本发明具有以下有益效果：

针对频谱资源日益紧缺，同时部分授权频段利用率不高等问题，本发明将空闲频谱进行了动态的共享与管控，提高了有限频谱资源的利用率，满足灵活用频需求，缩短了频谱使用申请的时间。同时，采用频谱智能匹配方案，可将最合适的频谱供需双方进行匹配，提高了联盟链中参与方的用户体验度，便于用户快速准确找到适合自己的频谱供应信息，节约了频谱供需双方的匹配时间。另一方面，所有交易信息都记录在联盟链上，并且匹配度最大的供需匹配方案需通过联盟链的共识算法确认，区块链技术的引入保证该技术方案中匹配和交易过程公开透明、安全可靠、高效智能，在完成动态频谱共享的同时，保护了用户隐私。

附图说明

图1为频谱共享联盟链节点组成图；

图2为基于联盟链的动态频谱共享方法流程图；

图3为基于联盟链的动态频谱共享系统模块结构和功能图；

图4为基于联盟链的动态频谱共享方法整体思路示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

本发明涉及频谱管控的多家单位，如国家无线电管理局、军队电磁频谱管理机构等，以及拥有频谱或使用频谱的多家单位，如虚拟运营商A、虚拟运营商B等，这些单位共同组成联盟链，如图1所示。

组成联盟链的用户提交相关材料给频谱管理机构，并在联盟链中达成共识，认证用户的身份。经过认证的虚拟运营商可将自己的空闲频谱信息发送至频谱管理部门，频谱管理部门收集运营商的空闲频谱信息并在联盟链内进行实时广播，虚拟运营商可以根据频谱管理部门发布的空闲频谱信息进行申请，上报自己的使用方案及规划，系统通过频谱信息最优化匹配算法将空闲频谱信息及最佳用户请求进行匹配，频谱匹配信息广播并通过基于信誉值的PBFT共识算法进行联盟链全网共识，通过共识的频谱匹配信息写入区块链，并在规定时间交付申请方进行使用，整体流程如图2所示。

参见图3，本发明一种基于联盟链的动态频谱共享系统，包括：用户身份认证模块、信息模块、频谱信息匹配模块、联盟链共识模块和存储模块；

所述用户身份认证模块，用于虚拟运营商认证参与联盟链的节点身份信息；

当新用户加入联盟链时，在提交相关认证信息后，频谱管控单位审核其认证信息，审核通过后可加入联盟链成为联盟链节点；频谱管控单位根据信誉值评价体系将每个节点根据其资质、社会评价、在联盟链频谱交易中的活跃度、区块产生过程中的贡献度等综合因素进行信誉值评估，高于特定阈值的联盟链节点，可参与联盟链共识过程；

所述信息模块，用于管理联盟链中频谱信息，包括虚拟运营商的空闲频谱信息收集、空闲频谱信息发布、空闲频谱信息查询、虚拟运营商频谱需求上报以及频谱匹配信息结果查询；

当虚拟运营商有空闲频段想要转让使用时，可将空闲频段的相关信息上报给信息模块，在频谱管控单位进行备份，信息模块整合收集到的空闲频谱信息，审核后实时发布，并建立基于频段分布的空闲频谱信息最佳索引表，在联盟链节点之间进行广播。当虚拟运营商需要使用空闲频段时，可在信息模块查询相关频段信息及其匹配情况，对于未匹配的空闲频段可向该模块提出用频申请，包括报价、身份资质、用频方案等相关材料。提交空闲频谱信息的虚拟运营商可在信息模块查询自己提交的空闲频段是否匹配成功。

所述频谱信息匹配模块，用于完成最优化匹配频谱供需信息；

所述联盟链共识模块，用于频谱最优匹配信息的共识。

当频谱信息匹配模块完成最优化频谱信息匹配后，提交至该模块进行全网共识，通过后可进行频谱交易，并将相关信息写入区块链。

所述存储模块，用于存储频谱交易信息、用户身份认证信息和频谱使用申请信息等。保证频谱交易产生的逻辑和核心数据不被随意篡改并可信透明，解决区块链容量有限、成本高的问题，以便后续发生纠纷时，可以追溯空闲频谱的描述信息、虚拟运营商的申请信息、虚拟运营商的身份认证和资质证明等相关信息，为用户提供所有信息都能上链的功能，同时保证灵活地频谱信息查询功能所需的后台存储功能需求。

以虚拟运营商F新加入联盟链，原始联盟链上存在虚拟运营商A、B、C、D、E以及频谱管控中心为例，联盟链节点组成如图1所示，一种基于联盟链的动态频谱共享方法，整体流程如图2、4所示，包括以下步骤：

步骤一、通过用户身份认证模块提交用户身份认证信息：

身份认证可以有效地确认责任归属，便于虚拟运营商参与频谱的交易过程，是整个基于联盟链的动态频谱共享技术的基础。认证的目的主要为了划定责任范围、提供相应服务、明确用户身份。当虚拟运营商F加入联盟链时，需要向频谱管控单位提交如下用户身份认证信息：

1)虚拟运营商法人身份证明材料；

2)虚拟运营商的基本情况，包括开展无线电业务的专业技术人员、技能和管理措施；

3)目前开展的无线电业务情况说明，包括服务对象、用途及未来建设计划；

4)依法使用无线电频率的承诺书；

5)目前已拥有的频谱使用情况：已拥有的无线电频率信息、使用期限、使用地域、业务用途，无线电频率使用许可证相关证明材料；

6)法律、行政法规规定的其他材料。

在虚拟运营商提供了相关身份材料信息后，频谱管控单位将决定是否允许该运营商加入区块链，审核通过即完成用户身份认证过程。

新加入联盟链的节点根据其资质和社会评价将会拥有初始信誉值，随着该节点后期在联盟链频谱交易中的活跃度、区块产生中的贡献度、以及频谱使用中的诚信度等相关表现进行信誉值的调整，信誉值超过特定阈值的节点便可参与联盟链的共识过程，信誉值较低的节点仅能参与频谱资源交易，但不能参与链上共识，不仅提高了联盟链的共识效率，同时也在一定程度上防止恶意交易行为的发生。即，频谱管控单位对新用户进行审核，审核通过后该用户可加入联盟链节点；同时联盟链节点信誉值评价体系对联盟链内每个节点根据其资质、社会评价、在联盟链频谱交易中的活跃度、区块产生过程中的贡献度等综合因素进行信誉值评估，高于特定阈值的联盟链节点，可参与联盟链全网共识；

在虚拟运营商F提供了相关身份材料信息后，频谱管控单位将一些关键信息在联盟链内全网广播，虚拟运营商A、B、C、D信誉值在共识信誉阈值之上，可参与共识，虚拟运营商E刚加入联盟链信誉值较低，不参与共识，同时，系统将根据虚拟运营商F的资质和社会评价，建立初始信誉值，但暂时不能参加联盟链共识过程，随着该节点后期在联盟链频谱交易中的活跃度、区块产生中的贡献度、以及频谱使用中的诚信度等相关表现进行信誉值的调整，信誉值超过特定阈值的节点便可参与联盟链的共识过程，如果后期信誉值过低将仅保留频谱资源交易功能。

步骤二、信息模块进行空闲频谱信息汇总并广播；

区块链可以保证虚拟运营商提供的空闲频谱信息真实可靠，联盟链上节点可以根据信息模块上公示的最新空闲频谱信息进行检索，找到需要适合自己的频段进行申请。当虚拟运营商F有空闲频段想要转让使用时，先将自己想要交易的空闲频谱信息M_F上报给信息模块，并在频谱管控单位进行备份，信息模块整理收集的空闲频谱信息并公示，频谱管控单位在联盟链中广播。进一步，为了保证频谱出售信息公开透明、有序发布，需构建空闲频谱信息的索引表。

所述空闲频谱信息索引表构建方法如下：

1)虚拟运营商将自己的空闲频谱信息发送至信息模块，同时频谱管控单位在联盟链内将空闲频谱信息进行全网广播，空闲频谱信息包括：频率、适用地域、业务用途、空闲时段、期待价格等相关信息；

2)信息模块收集并记录所有的空闲频谱信息并在频谱管控单位备份；

3)确定空闲频谱信息中每项指标的权重系数；

4)每个节点基于权重系数计算出每条空闲频谱信息的权重值，按所在频段进行分类，选出各频段权重最大的节点，并进行全网广播；

5)根据所处的不同频段，信息模块选出其权重值最大的空闲频谱信息记录在区块链中；

6)针对剩余空闲频谱信息，按照权重系数计算方法做进一步计算，直至所有空闲频谱信息上链，则基于空闲频谱信息的索引表完成。

在索引表中即可找到虚拟运营商F发布的空闲频段信息M_F的排序，排序靠前说明对于所在频段该频谱整体质量好，在频谱信息最优化匹配算法中将被优先选择。

当虚拟运营商需要使用空闲频段时，在信息模块查询相关频段信息及其匹配情况，对于未匹配的空闲频段可向该模块提出用频申请，包括报价、身份资质、用频方案等相关材料。提交空闲频谱信息的虚拟运营商可在信息模块查询所提交的空闲频段是否匹配成功。

步骤三、频谱信息优化匹配模块进行频谱信息优化匹配：

对于多个虚拟运营商提供的频谱使用申请以及所有空闲频谱信息进行最优化匹配，并将频谱匹配信息在联盟链广播，进行全网共识，频谱匹配信息共识通过后相关虚拟运营商可在联盟链上进行交易；

实施例中，所述空闲频谱信息优化匹配采用基于智能合约的频谱匹配模式，针对每条空闲频谱下的申请信息，首先匹配频谱申请信息的频段和拟使用时间，然后综合考虑虚拟运营商的信誉值、报价、实施方案等因素。此处，虚拟运营商A和虚拟运营商B在联盟链中收到了空闲频谱信息的广播，在其中看到了运营商F提出频谱信息M_F符合自己的使用需求，因此二者分别向信息模型提交需求信息P_A、P_B，频谱信息匹配模块进行频谱信息最优匹配。

具体如下：

1)所有空闲频谱信息和频谱使用申请信息在联盟链平台内全网广播，空闲频谱信息包括频率、适用地域、业务用途、空闲时段等相关信息，频谱使用申请信息包括需求频段、使用地域、业务用途、使用时间、报价、实施方案等相关信息。

2)每个联盟链节点记录所有的空闲频谱信息和频谱申请信息；

3)每个节点执行频谱匹配智能合约，选出匹配值(即根据基于智能合约的频谱匹配方法的计算结果)最大的频谱匹配方案，并在联盟链中全网广播；

4)基于联盟链的共识机制确定出全网公认的匹配值最大的供需匹配，并将该条匹配信息下的频谱信息及虚拟运营商信息记录在区块链上；

5)针对剩余的频谱信息，继续进行下一轮共识过程，直至所有的频谱信息完成匹配。

实施例中，按照最优化匹配算法，某联盟链节点首先计算出M_F和P_B匹配程度最高，将该结果进行全网广播，联盟链节点对这一结果进行共识。

步骤四、联盟链共识模块基于信誉值的PBFT共识算法进行匹配信息全网共识：

联盟链共识模块对最优化频谱信息进行全网共识，通过后可进行频谱交易，并将相关信息写入区块链，具体的，联盟链对频谱匹配信息进行全网共识时，在实用拜占庭容错算法(PBFT)的基础上进行改进，增加信誉值做参考，只有信誉值超过特定阈值的联盟链节点才能参与PBFT过程，避免节点过多造成的算法执行效率低下，其中主节点随机选取，实例中虚拟运营商A、B、C、D可参与联盟链共识过程，频谱管控中心和虚拟运营商E、F不参与共识。包括：

1)请求阶段：

完成频谱信息优化匹配的联盟链节点向系统主节点发送需要共识的频谱匹配信息请求request；

2)预准备阶段：

主节点把request分配一个唯一的编号request-number n，并将request和n一起组成的pre-prepare消息广播给联盟链内所有节点；

3)准备阶段：

所有节点收到pre-prepare消息，依靠签名字段检查消息是否来源于主节点，确认无误后，将request编号和虚拟运营商节点签名组成prepare消息，广播给其他节点，表明自己认可该条匹配信息的请求以及准备好了；

4)确认阶段：

联盟链内的所有节点，在收到prepare消息时，依靠签名检查是否正确，若prepare的消息数量超过联盟链内所有消息的2/3，则表明联盟链系统一致认可该请求和请求编号，对所有节点广播commit消息，表明该节点进行的频谱匹配信息受到认可；

5)回复阶段：

联盟链上所有节点，若收到commit消息，依靠签名检查是否正确，若commit的消息数量超过了所有节点的1/3，则频谱信息匹配消息通过，并构建reply消息，直接回复给该发送频谱匹配信息的联盟链节点。该节点依靠是否收到1/3节点的正确回复，判断是否自己的频谱匹配信息受到了全网认可。

6)确认及使用：

经过联盟链节点全网共识的匹配信息，写入区块链，完成联盟链内虚拟运营商空闲频段的再利用，提高频谱利用率。

实施例中，某节点广播，联盟链内节点进行基于信誉值的改进PBFT算法，最后有超过1/3节点的正确回复，说明M_F和P_B匹配程度最高这条消息共识通过，虚拟运营商提供的空闲频段信息M_F在指定时间将交付虚拟运营商B使用，并交付约定的金额。到此时，虚拟运营商F暂时不使用的频段将交付虚拟运营商B使用，提高了虚拟运营商F所拥有频段的使用率，同时将所有信息上链，缩短了频段转让时间，保证了交易过程的安全、可靠、信息可追溯。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于联盟链的动态频谱共享系统，其特征在于，包括：用户身份认证模块、信息模块、频谱信息匹配模块、联盟链共识模块和存储模块；

所述用户身份认证模块，用于虚拟运营商认证参与联盟链的节点身份信息；

所述信息模块，用于管理联盟链中频谱信息，包括虚拟运营商的空闲频谱信息收集、空闲频谱信息发布、空闲频谱信息查询、虚拟运营商频谱需求上报以及频谱匹配信息结果查询；

所述频谱信息匹配模块，用于完成最优化匹配频谱供需信息；

所述联盟链共识模块，用于频谱最优匹配信息的共识。

所述存储模块，用于存储频谱交易信息、用户身份认证信息和频谱使用申请信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于联盟链的动态频谱共享系统的一种基于联盟链的动态频谱共享方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一、通过用户身份认证模块提交用户身份认证信息：

当某虚拟运营商想要加入频谱共享联盟链时，频谱管控单位审核该虚拟运营商的用户身份认证信息：

频谱管控单位对新用户进行审核，审核通过后该用户可加入联盟链节点；同时联盟链信誉值评价体系对联盟链内每个节点进行信誉值评估，高于特定阈值的联盟链节点，可参与联盟链全网共识；

步骤二、信息模块进行空闲频谱信息、频谱使用申请信息汇总并广播；

步骤三、频谱信息优化匹配模块进行频谱信息优化匹配：

对于多个虚拟运营商提供的频谱使用申请以及所有空闲频谱信息进行最优化匹配，并将频谱匹配信息在联盟链广播，进行全网共识，频谱匹配信息共识通过后相关虚拟运营商可在联盟链上进行交易；

步骤四、联盟链共识模块基于信誉值的PBFT共识算法进行匹配信息全网共识：

联盟链共识模块对最优化频谱匹配信息进行全网共识，通过后可进行频谱交易，并将相关信息写入区块链。

3.根据权利要求2所述的一种基于联盟链的动态频谱共享方法，其特征在于，所述步骤一，提交如下用户身份认证信息：

1)虚拟运营商法人身份证明材料；

2)虚拟运营商的基本情况，包括开展无线电业务的专业技术人员、技能和管理措施；

3)目前开展的无线电业务情况说明，包括服务对象、用途及未来建设计划；

4)依法使用无线电频率的承诺书；

5)目前已拥有的频谱使用情况：已拥有的无线电频率信息、使用期限、使用地域、业务用途，无线电频率使用许可证相关证明材料；

6)法律、行政法规规定的其他材料。

4.根据权利要求2所述的一种基于联盟链的动态频谱共享方法，其特征在于，所述步骤二中，当虚拟运营商有空闲频段想要转让使用时，将空闲频段的相关信息上报给信息模块，在频谱管控单位进行备份，信息模块整合收集到的空闲频谱信息，审核后实时发布，并建立基于频段分布的空闲频谱信息最佳索引表，在联盟链节点之间进行广播；

当虚拟运营商需要使用空闲频段时，在信息模块查询相关频段信息及其匹配情况，对于未匹配的空闲频段可向该模块提出用频申请，提交空闲频谱信息的虚拟运营商可在信息模块查询所提交的空闲频段是否匹配成功。

5.根据权利要求4所述的一种基于联盟链的动态频谱共享方法，其特征在于，所述空闲频谱信息索引表构建方法如下：

1)虚拟运营商将自己的空闲频谱信息发送至信息模块，同时频谱管控单位在联盟链内将空闲频谱信息进行全网广播；

2)信息模块收集并记录所有的空闲频谱信息并在频谱管控单位备份；

3)确定空闲频谱信息中每项指标的权重系数；

4)每个节点基于权重系数计算出每条空闲频谱信息的权重值，按所在频段进行分类，选出各频段权重最大的节点，并进行全网广播；

5)根据所处的不同频段，信息模块选出其权重值最大的空闲频谱信息记录在区块链中；

6)针对剩余空闲频谱信息，按照权重系数计算方法做进一步计算，直至所有空闲频谱信息上链，则基于空闲频谱信息的索引表完成。

6.根据权利要求2所述的一种基于联盟链的动态频谱共享方法，其特征在于，步骤三所述空闲频谱信息优化匹配，具体如下：

1)所有空闲频谱信息和频谱使用申请信息在联盟链平台内全网广播；

2)每个联盟链节点记录所有的空闲频谱信息和频谱申请信息；

3)每个节点执行频谱匹配智能合约，选出匹配值最大的频谱匹配方案，并在联盟链中全网广播；

4)基于联盟链的共识机制确定出全网公认的匹配值最大的供需匹配，经过共识后将该条匹配信息下的频谱信息及虚拟运营商信息记录在区块链上；

5)针对剩余的频谱信息，继续进行下一轮共识过程，直至所有的频谱信息完成匹配。

7.根据权利要求6所述的一种基于联盟链的动态频谱共享方法，其特征在于，所述空闲频谱信息包括频率、适用地域、业务用途、空闲时段信息，频谱使用申请信息包括需求频段、使用地域、业务用途、使用时间、报价、实施方案信息。

8.根据权利要求2所述的一种基于联盟链的动态频谱共享方法，其特征在于，所述步骤四具体包括：

1)请求阶段：完成频谱信息优化匹配的联盟链节点向系统主节点发送需要共识的频谱匹配信息请求request；

2)预准备阶段：主节点把request分配一个唯一的编号request-number n，并将request和n一起组成的pre-prepare消息广播给联盟链内所有节点；

3)准备阶段：所有节点收到pre-prepare消息，依靠签名字段检查消息是否来源于主节点，确认无误后，将request编号和虚拟运营商节点签名组成prepare消息，广播给其他节点，表明自己认可该条匹配信息的请求以及准备好了；

4)确认阶段：联盟链内的所有节点，在收到prepare消息时，依靠签名检查是否正确，若prepare的消息数量超过联盟链内所有消息的2/3，则表明联盟链系统一致认可该请求和请求编号，对所有节点广播commit消息，表明该节点进行的频谱匹配信息受到认可；

5)回复阶段：联盟链上所有节点，若收到commit消息，依靠签名检查是否正确，若commit的消息数量超过了所有节点的1/3，则频谱信息匹配消息通过，并构建reply消息，直接回复给该发送频谱匹配信息的联盟链节点。该节点依靠是否收到1/3节点的正确回复，判断是否自己的频谱匹配信息受到了全网认可。

6)确认及使用：经过联盟链节点全网共识的匹配信息，写入区块链，完成联盟链内虚拟运营商空闲频段的再利用，提高频谱利用率。

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