區(qū)塊鏈技術(shù)在移動通信領(lǐng)域的應(yīng)用與前景

摘要：文章強調(diào)了區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，并從蜂窩移動通信系統(tǒng)、移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、移動通信基站電費管理這幾方面入手，分析了區(qū)塊鏈技術(shù)在移動通信領(lǐng)域中的主要應(yīng)用場景。在此基礎(chǔ)上，針對區(qū)塊鏈技術(shù)在移動通信領(lǐng)域中的應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢，本文提出區(qū)塊鏈技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算、頻譜分配以及人工智能的結(jié)合應(yīng)用，是當(dāng)前與未來基于區(qū)塊鏈的移動通信發(fā)展新方向。

關(guān)鍵詞：移動通信領(lǐng)域；區(qū)塊鏈技術(shù)；物聯(lián)網(wǎng)；人工智能

一、引言

區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、分布式系統(tǒng)等特點，在移動通信等多個領(lǐng)域中顯現(xiàn)出應(yīng)用優(yōu)勢，是當(dāng)前加速實現(xiàn)移動通信領(lǐng)域技術(shù)與服務(wù)升級所需要使用的重要技術(shù)。

二、區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

在當(dāng)前移動通信領(lǐng)域，區(qū)塊鏈技術(shù)顯現(xiàn)出了較為明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。其中，從安全方面來看，區(qū)塊鏈中的信息使用了加密哈希進(jìn)行編碼，而這種復(fù)雜的密碼學(xué)和加密技術(shù)促使移動應(yīng)用的安全性得以明顯增強。從可靠性方面來看，區(qū)塊鏈通過在多個位置存儲數(shù)據(jù)的冗余副本，可以獲得高水平的數(shù)據(jù)可靠性。

從透明度方面來看，交易對區(qū)塊鏈上的每個人都是可見的，每個節(jié)點交易的可訪問性排除了欺詐和信息偽造的可能性?？傮w而言，區(qū)塊鏈技術(shù)在當(dāng)前多個領(lǐng)域均能夠顯現(xiàn)出較為明顯的價值與應(yīng)用優(yōu)勢，也是當(dāng)前推進(jìn)移動通信領(lǐng)域加速發(fā)展、優(yōu)化升級的重要技術(shù)，有著極高的探討價值與應(yīng)用前景。

三、區(qū)塊鏈技術(shù)在移動通信領(lǐng)域中的主要應(yīng)用場景

（一）在蜂窩移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

蜂窩移動通信系統(tǒng)所容納的異構(gòu)設(shè)備與基礎(chǔ)設(shè)施多，能夠?qū)崿F(xiàn)對頻譜、計算、存儲等各類資源的利用率及安全性的全面提升。相對應(yīng)的是，移動通信網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)規(guī)模化、致密化與異構(gòu)化也引發(fā)了一系列信任危機(jī)與安全挑戰(zhàn)，現(xiàn)有的“自證清白、自證安全”道路已難以為繼。而區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用能夠解決上述問題。由于該技術(shù)具備較強的公開透明、不可篡改、全程留痕等特性，使用了分布式信任機(jī)制，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對可信任的蜂窩移動通信系統(tǒng)的構(gòu)建。

實踐中，可以構(gòu)建并應(yīng)用蜂窩移動通信系統(tǒng)的區(qū)塊鏈接入網(wǎng)框架、基于區(qū)塊鏈的蜂窩移動通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以此促使移動通信與區(qū)塊鏈實現(xiàn)深入性融合，有效打破“人-機(jī)-物-網(wǎng)”之間的信任壁壘，從而達(dá)到推動無線網(wǎng)絡(luò)效率與安全性顯著提升的效果。在當(dāng)前的實踐中，區(qū)塊鏈技術(shù)能夠在蜂窩移動通信系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)、頻譜分配以及邊緣計算這幾方面發(fā)揮出較為明顯的應(yīng)用價值與優(yōu)勢。

從物聯(lián)網(wǎng)方面來看，在蜂窩移動通信系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)中，需要一個具有去中心化特性的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以此避免產(chǎn)生較高的數(shù)據(jù)中心維護(hù)成本，促使物聯(lián)網(wǎng)真正意義上實現(xiàn)“萬物互聯(lián)”[1]。而依托區(qū)塊鏈技術(shù)能夠滿足上述需求，避免蜂窩移動通信系統(tǒng)在建設(shè)、發(fā)展與應(yīng)用期間受到中心化網(wǎng)絡(luò)的限制。從頻譜分配方面來看，將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于蜂窩移動通信系統(tǒng)中，動態(tài)頻率共享接入成為現(xiàn)實，全面替換在集中式數(shù)據(jù)庫條件下的頻率共享接入，避免產(chǎn)生更大額的成本支出，并獲取到更為理想的頻譜效率水平。從邊緣計算方面來看，將邊緣計算技術(shù)應(yīng)用于蜂窩移動通信系統(tǒng)中，能夠?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)本身所具有的不足與缺陷進(jìn)行彌補。

具體而言，雖然物聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈技術(shù)在蜂窩移動通信系統(tǒng)中的結(jié)合應(yīng)用，可以達(dá)到提升蜂窩移動通信系統(tǒng)性能的效果，但是由于物聯(lián)網(wǎng)本身在運行期間需要較大的算力，因此與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備算力偏低、功耗偏低、帶寬低且零散的現(xiàn)狀并不匹配。而在蜂窩移動通信系統(tǒng)中，應(yīng)用邊緣計算技術(shù)能夠解決上述問題。

（二）在移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，移動通信網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展，也在全社會范圍內(nèi)得到了普及性應(yīng)用，雖然顯現(xiàn)出了較好的應(yīng)用成效與價值，但是依然存在著問題與不足。

例如，網(wǎng)絡(luò)問題中心化較為明顯、網(wǎng)絡(luò)問題的實際反饋周期相對較長、網(wǎng)絡(luò)問題的定位精度有待進(jìn)一步提升等等。針對這些現(xiàn)存問題深入分析，能夠明確的是，數(shù)據(jù)共同實時性偏低、中心化問題較為明顯等，為導(dǎo)致上述問題發(fā)生的主要原因。基于此，由于區(qū)塊鏈技術(shù)在提升數(shù)據(jù)傳輸實時性、去中心化方面能夠顯現(xiàn)出較為明顯的價值與應(yīng)用優(yōu)勢，因此將其應(yīng)用于實際的移動通信領(lǐng)域中，能夠達(dá)到優(yōu)化移動通信網(wǎng)絡(luò)的效果。總體而言，依托對區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對移動通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)存主要問題的有效緩解與解決。

在實際應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)化移動通信網(wǎng)絡(luò)期間，需要合理落實對區(qū)塊鏈類型的選擇。當(dāng)前，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍以及節(jié)點特性的差異性，可以將區(qū)塊鏈劃分為私有鏈、公有鏈以及聯(lián)盟鏈這三種類型。相比于公有鏈以及聯(lián)盟鏈，私有鏈在企業(yè)的內(nèi)部記賬、信息共享方面能夠顯現(xiàn)出更加明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，其主要構(gòu)成為企業(yè)內(nèi)部的各個部門，應(yīng)用多中心化的整體架構(gòu)以及分布式一致性共識機(jī)制算法，所顯現(xiàn)出的可追溯特性、透明性更加明顯[2]。

所有在私有鏈內(nèi)參與移動網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的節(jié)點具有較為明顯的固定性特點，一般涵蓋四級節(jié)點，即省級、網(wǎng)優(yōu)中心、地市級、縣級等等，在傳輸用戶數(shù)據(jù)方面能夠顯現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢性，支持對投訴問題的共享。在單條私有鏈內(nèi)，各個參與方之間的信任程度普遍保持在偏高水平，因此一般不需要在隱私保護(hù)方面投入更大的關(guān)注度，基于對非拜占庭容錯類的使用，促使共識算法的實時性確認(rèn)成為現(xiàn)實，提高寫入頻率，為數(shù)據(jù)實時共享的實現(xiàn)提供有力支持。

在此基礎(chǔ)上，與其他類型的區(qū)塊鏈相比，依托對默克爾樹監(jiān)控跟哈希的引入，私有鏈對數(shù)據(jù)變動的敏感程度保持在較高水平，因此可以預(yù)防數(shù)據(jù)被篡改，實現(xiàn)“自證清白”，即便有人篡改數(shù)據(jù)也能夠迅速完成對相應(yīng)責(zé)任方的追溯。

基于此，依托私有鏈在移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對部分技術(shù)人員在外場測試期間所使用測試行為的有效約束，從而達(dá)到提高測試精度的效果。

（三）在移動通信基站電費管理中的應(yīng)用

在移動通信基站的電費結(jié)算管理工作中，依托區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用，能夠促使電費結(jié)算的效率有所提升。結(jié)合以往的移動通信基站電費結(jié)算實踐來看，由于企業(yè)與通信運營商的基站均對于自身所承擔(dān)的成本更加關(guān)注，因此所顯現(xiàn)出的信息數(shù)據(jù)可信度相對較低，缺乏透明度，使得電費結(jié)算的難度隨之增高。而區(qū)塊鏈技術(shù)可以促使相關(guān)數(shù)據(jù)與信息的透明度、可信度明顯提高，從而達(dá)到增大移動通信基站電費結(jié)算效率的效果[3]。

在整個聯(lián)盟鏈內(nèi)支持成員在權(quán)限允許的條件下獲取所需要的信息數(shù)據(jù)，各個成員均需要針對自己所屬的節(jié)點實施自主管理。在區(qū)塊鏈的實際運行過程中，可以實現(xiàn)對設(shè)定腳本的自動化重復(fù)執(zhí)行，聯(lián)盟鏈內(nèi)所產(chǎn)生的任意一筆交易，均需要通過對應(yīng)成員的同意、批準(zhǔn)以后才能夠展開，并在通道的支持下實現(xiàn)相應(yīng)信息的全節(jié)點共享。

相比于一般的商品交易而言，電力交易有著較為明顯的特殊性與復(fù)雜性，涉及包括零售用戶、售電企業(yè)等交易兩側(cè)的多市場化主體。同時，在結(jié)算費用種類方面也有著明顯的差異性，涉及的費用種類相對多樣，包括中長期合約電費、實施交易電費、輸配電費等等。在當(dāng)前的社會經(jīng)濟(jì)背景下，電力交易市場顯現(xiàn)出了明顯擴(kuò)大的變化趨勢，與之相對應(yīng)的是，數(shù)據(jù)量也呈現(xiàn)出隨之增大的狀態(tài)[4]。

目前，大量企業(yè)更傾向于使用基于區(qū)塊鏈技術(shù)的電費管理形式完成電費結(jié)算，交易率顯現(xiàn)出持續(xù)提升的發(fā)展趨勢，電力交易市場的競爭力逐步增強。在這樣的情況下，電費結(jié)算方式也逐漸從原始的月結(jié)算向著日結(jié)算的方向轉(zhuǎn)變。

四、區(qū)塊鏈技術(shù)在移動通信領(lǐng)域中的應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢

（一）區(qū)塊鏈技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的結(jié)合應(yīng)用

對于多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備而言，在當(dāng)前更多使用基于中心化的分布式架構(gòu)，這使得物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的邊緣節(jié)點依舊會受到來源于中心化核心節(jié)點的約束。為解決這一問題，可以嘗試結(jié)合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈技術(shù)，在區(qū)塊鏈技術(shù)去中心化思想的支持下，向著各個邊緣節(jié)點下放物聯(lián)網(wǎng)的核心節(jié)點，促使物聯(lián)網(wǎng)的核心節(jié)點僅僅承擔(dān)數(shù)據(jù)信息備份或是控制核心內(nèi)容的任務(wù)，與之相對應(yīng)的是，各個邊緣節(jié)點承擔(dān)起為各個區(qū)域內(nèi)的設(shè)備提供服務(wù)的職能。

同時，可以進(jìn)一步針對靈活性更強的協(xié)作模式、共識機(jī)制進(jìn)行開發(fā)設(shè)計，促使原有核心節(jié)點所具備的賬務(wù)控制、認(rèn)證等功能均能夠在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備邊緣節(jié)點內(nèi)分散，在相應(yīng)平臺架構(gòu)中賦予區(qū)塊鏈以“扮演”公開賬本這一“角色”的能力，持續(xù)安全、穩(wěn)定、高可靠地記錄物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的所有信息交換。

（二）區(qū)塊鏈技術(shù)與邊緣計算的結(jié)合應(yīng)用

對于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備而言，由于其實際所擁有的計算能力以及存儲能力較為一般，因此會對區(qū)塊鏈的應(yīng)用產(chǎn)生一定程度的限制，而結(jié)合邊緣計算技術(shù)的應(yīng)用，能夠達(dá)到突破上述限制的效果。以移動邊緣計算為例進(jìn)行探討，在當(dāng)前與未來的發(fā)展中，可以將目光聚焦于利用邊緣計算服務(wù)器對移動網(wǎng)絡(luò)下的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行有效替換，以此讓邊緣計算服務(wù)器承擔(dān)起計算、存儲等工作任務(wù)，并結(jié)合對區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息安全性與可靠性的更好維護(hù)。依托對區(qū)塊鏈技術(shù)以及邊緣計算的綜合利用，可以達(dá)到促使物聯(lián)網(wǎng)整體性能有所提升的變化趨勢。

與此同時，在當(dāng)前與未來的發(fā)展中，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)下邊緣計算、存儲與無線通信等資源的合理協(xié)調(diào)及分配也是較為重要的探討要點。

（三）區(qū)塊鏈技術(shù)與頻譜分配的結(jié)合應(yīng)用

在移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，特別是蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展中，對頻譜資源進(jìn)行合理性分配以及高效性利用是需要關(guān)注與實現(xiàn)的重點內(nèi)容。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，可以將更為智能且分布更強的區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，促使基于區(qū)塊鏈的動態(tài)頻譜共享接入成為現(xiàn)實，替代傳統(tǒng)在集中式數(shù)據(jù)庫條件下的頻率共享接入，有效降低在頻譜接入系統(tǒng)管理方面所有入的成本，也進(jìn)一步助推頻譜效率水平的提高。在此基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)對接入用戶數(shù)量的有效增加，并同時達(dá)到提升接入等級的效果。

總體而言，區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用能夠為移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的頻譜分配管理提供更新、更先進(jìn)的技術(shù)支持。

（四）區(qū)塊鏈技術(shù)與人工智能的結(jié)合應(yīng)用

結(jié)合當(dāng)前人們對移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究與探討來看，在新一代移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，需要完成對海量復(fù)雜數(shù)據(jù)的交換，基于此，要引入人工智能方法，確保數(shù)據(jù)處理、無線通信資源管理工作的實效性以及智能化水平均有所提升。而與之相對應(yīng)的是，此時所面對的信息安全、個人信息保護(hù)等方面的問題更為明顯，在信任方面也存在較大的挑戰(zhàn)。在物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)，可以依托對區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用實施分布式身份驗證，并實現(xiàn)對上述問題的有效解決。同時，結(jié)合對人工智能技術(shù)的應(yīng)用，也可以完成對區(qū)塊鏈最佳參數(shù)的確定。

從這一角度來看，依托區(qū)塊鏈技術(shù)與人工智能技術(shù)的綜合性利用，并將其融入移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，能夠促使相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息存儲性能、通信性能以及計算性能均有所提升，這也是未來在移動通信領(lǐng)域中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要方向。

五、結(jié)束語

綜上所述，區(qū)塊鏈技術(shù)在移動通信領(lǐng)域能夠顯現(xiàn)出較為明顯的價值性與應(yīng)用優(yōu)勢，是當(dāng)前推進(jìn)移動通信領(lǐng)域加速優(yōu)化發(fā)展、升級的重要技術(shù)，有著極高的探討價值與應(yīng)用前景?，F(xiàn)階段，蜂窩移動通信系統(tǒng)、移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、移動通信基站電費管理是移動通信領(lǐng)域中區(qū)塊鏈技術(shù)的主要應(yīng)用場景。在未來的發(fā)展中，區(qū)塊鏈技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算、頻譜分配以及人工智能的結(jié)合應(yīng)用將受到更多關(guān)注與研究，推動移動通信領(lǐng)域更好地發(fā)展。

作者單位：陸顯安 中國移動通信集團(tuán)上海有限公司

參考文獻(xiàn)

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