image: 图 1 6G愿景 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
随着6G研究的不断深入，6G愿景日益清晰，6G无线网络将支持全频谱、全覆盖和全场景应用，并有望以Tbps级的传输速率实现极致的连接性能。为此，6G无线网络将需要几百兆至几百亿赫兹的频谱资源，频谱赤字严重。同时，当前静态分配、独占使用的频谱粗放管理模式进一步加剧了频谱资源的供需矛盾。因此，迫切需要一种安全、高效、精细化的频谱资源管控架构，实现用频设备可信接入、频谱资源按需分配和用频过程全流程监管。区块链技术的出现为构建分布式多方协同的管控架构提供了新的解决方案。基于区块链技术构建的分布式多层级频谱区块链，为实现6G精细化频谱管理和安全监管提供了全新的解决方案，对推动6G频谱资源管理和6G技术的应用具有重要意义。
本文首次提出了基于区块链的分布式多层级动态频谱管控架构，即频谱（区块）链，详细阐述了区块链用于动态频谱管理的独特技术优势、频谱区块链体系架构和相关使能关键技术。
如图 2所示，频谱链由一条主链和多条子链组成，主链提供全局频谱资源交易和用频规则更新服务，各条子链提供局部的频谱资源共享与管理服务。主链包括多个移动网络运营商（MNO）、监管机构和多个SAS服务器，MNO可以根据自己的需求相互出售/购买频谱资源，监管机构可以发布监管信息以确保安全和公平共享频谱。子链由SAS服务器和多个频谱控制器组成，其中频谱控制器间可共享频谱资源以满足各基站的频谱需求，SAS服务器以一定的频率向主链更新子链的数据。与现有的频谱管理架构相比，分层级频谱链架构可以在全局和本地实现基于共识的容错决策过程。这种能力不仅有利于DSS的处理效率，而且保证了不同服务之间的隔离，具有灵活的可扩展性。
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Science China Information Sciences