[发明专利]一种联盟链和边缘计算驱动的电磁频谱管理架构及其共识机制

权利要求书

1.一种联盟链和边缘计算驱动的电磁频谱管理架构及其共识机制，其特征在于：

A1.采用联盟链这种许可区块链作为电磁频谱管理架构：省级电磁频谱管理机构作为权威部门，负责对用频设备进行准入许可，并为其生成公钥和私钥。

A2.采用边缘计算模式驱动电磁频谱管理架构的运行：用频设备将频谱数据上传至附近的边缘计算节点，边缘计算节点将频谱数据抽象为频谱数据摘要和频谱数据主体，其中频谱数据主体存储在边缘计算节点本地，边缘计算节点与附近的边缘计算节点合作，通过PBFT协议对频谱数据摘要达成共识，进而使频谱数据摘要成为频谱区块。省级电磁频谱管理机构的云计算节点部署在网络云端，4G/5G基站等边缘计算节点部署在网络边缘，数以百万计的用频设备部署在网络末端，用频设备、4G/5G基站、云计算节点构成端-边-云的网络结构，通过边缘计算来驱动电磁频谱管理架构的运行。

A3.采用多层PBFT作为共识机制：PBFT是联盟区块链常用的共识机制，但可扩展性差，当参与共识的节点数量增多时，共识机制的通信复杂度呈指数级上升，使得PBFT共识机制难以为继。为此，采用多层PBFT共识机制，在保证网络安全性的前提下，显著降低共识机制的通信复杂度。

2.一种联盟链和边缘计算驱动的电磁频谱管理架构的频谱数据交易方法，其特征在于：

所述频谱数据交易方法包括以下步骤：

B1.步骤一：用频设备搜索频谱区块链，根据频谱区块中的频谱数据摘要定位到储存频谱数据主体的边缘计算节点。

B2.步骤二：为购买该频谱数据用于推理用频策略，用频设备向该边缘计算节点支付一定数量的频谱币。

B3.步骤三：用频设备从该边缘计算节点处下载相应的频谱数据主体。当用频设备需要下载的频谱数据时，有两种选择。选择一：频谱数据主体存储在本地边缘计算节点。用频设备向本地边缘计算节点支付频谱币，并下载相应的频谱数据。本地边缘计算节点接收少数频谱币，并将多数频谱币转移到提供频谱数据的用频设备。选择二：频谱数据主体存储在外地边缘计算节点。用频设备通过本地边缘计算节点向外地边缘计算节点发送请求，并预先支付频谱币。外地边缘计算节点通过4G/5G高速网络传输相应的频谱数据至本地边缘计算节点。然后，本地边缘计算节点将频谱币支付给提供频谱数据的用频设备。

B4.步骤四：下载完毕后，边缘计算节点收到用频设备支付的频谱币，并将其转移支付给提供该频谱数据的其他用频设备，用频设备根据下载的频谱数据推理用频策略。用频设备根据下载的频谱数据推理用频策略时，有两种选择。选择一：用频设备在本地推断用频策略。如果用频设备具有足够的计算能力和存储空间，它可以在本地推理用频策略。选择二：本地边缘计算节点辅助用频设备推理用频策略。如果用频设备没有足够的算力，可以将用频需求发送到本地边缘计算节点并支付频谱币。本地边缘计算节点具有相对强大的算力和较大的存储空间，可以依据频谱数据快速推理出频谱策略，再将结果发送给用频设备。

3.一种联盟链和边缘计算驱动的电磁频谱管理架构的频谱数据非对称加密方法，其特征在于：

所述频谱数据非对称加密方法包括以下步骤：

C1.步骤一：用频设备A需上传频谱数据Data_A至边缘计算节点B，则用频设备A首先下载边缘计算节点B的公钥并加密频谱数据：是非对称加密后的频谱数据。

C2.步骤二：当边缘计算节点B收到加密后的频谱数据采用自己的私钥解密并得到频谱数据：

4.一种联盟链和边缘计算驱动的电磁频谱管理架构的频谱数据防篡改方法，其特征在于：

所述频谱数据防篡改方法包括以下步骤：

D1.步骤一：用频设备C将频谱数据Data_C上传至边缘计算节点D后，边缘计算节点D利用Hash算法产生频谱数据Data_C的摘要：

D2.步骤二：边缘计算节点D利用私钥加密频谱数据Data_C的摘要：其中Sign_Digest是频谱数据Data_C的数字签名。

D3.步骤三：其他用频设备E需下载频谱数据Data_C时，其首先下载边缘计算节点D的公钥并解密频谱数据：如果则表明频谱数据未被篡改。