一种基于区块链的无线电频谱分配方法和系统与流程

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于区块链的无线电频谱分配方法和系统。

背景技术：

随着无线电业务的迅猛发展，无线频谱资源越来越弥足珍贵，在移动通信中，为提高无线频谱利用率，基站实施动态频谱共享机制，即，每个基站可以有不同频段的频谱以供终端进行通信，通常，不同频段的频谱的通话效果及网络速度等指标会有所差异。

现有技术中，终端不具有自主选择频谱以进行通信的功能，这导致在某些情况下，终端被分配到通话效果差或网络速度慢的频谱，从而导致用户体验不高。由此可见，终端能够自主的选择频谱是十分有意义的，如何来实现终端能够自主地选择频谱是本领域中亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种基于区块链的无线电频谱分配方法和系统，用于解决现有技术中存在的终端无法自主选择频谱的问题。

一方面，本发明提供一种基于区块链的无线电频谱分配方法，基于一种基于区块链的无线电频谱分配系统实现，所述系统包括：至少一个基站节点、主卡终端节点和附属于所述主卡终端节点的至少一个副卡终端节点，各所述节点构成区块链网络，所述方法包括：

所述副卡终端节点获取周边可用基站节点的区块链标识，并向所述区块链网络发送第一广播消息；所述第一广播消息中包括所述可用基站节点的区块链标识；

所述主卡终端节点接收所述第一广播消息，并根据所述可用基站节点的区块链标识，从区块链账本中查询出各所述可用基站节点的频谱使用信息；

所述主卡终端节点基于所述可用基站节点的频谱使用信息，按照预设规则从所述可用基站节点中确定出目标基站节点及所述目标基站节点的各频段的频谱优先级排序；

所述主卡终端节点向所述区块链网络发送第二广播消息；所述第二广播消息中包括所述目标基站节点的各频段的频谱优先级排序以及副卡终端节点的身份标识信息；

所述目标基站节点接收所述第二广播消息，将自身各频段的频谱优先级排序与副卡终端节点的身份标识信息的对应关系进行存储，以便于在接收到所述副卡终端节点发送的接入请求时，根据与所述副卡终端节点的身份标识信息对应的各频段的频谱优先级排序分配与所述副卡终端节点进行通信的频谱。

优选的，在所述副卡终端节点获取周边可用基站节点的区块链标识的步骤之前，还包括：

各所述基站节点每隔预设时间间隔检测自身各频段的频谱使用状态，并向区块链广播第三广播消息；所述第三广播消息中包含有自身各频段的频谱使用信息。

优选的，所述系统还包括记账节点；

在各所述基站节点向区块链广播第三广播消息的步骤之后，还包括：

所述记账节点接收所述第三广播消息，并将所述第三广播消息存储至区块链账本中。

优选的，所述系统还包括：客户信息系统节点；所述第二广播消息中还包括：主卡手机号码、主卡终端节点的主卡身份标识以及第一加密结果，所述第一加密结果为将所述主卡手机号码与运营商客服密码按照预设加密算法计算获取；

在所述主卡终端节点向所述区块链网络发送第二广播消息的步骤之后，还包括：

所述客户信息系统节点接收所述第二广播消息；

所述客户信息系统节点根据所述主卡手机号码查询出所述主卡手机号码对应的运营商客服密码；

所述客户信息系统节点将所述主卡手机号码与所述运营商客服密码按照预设加密算法进行加密以得到第二加密结果；

所述客户信息系统节点验证所述第一加密结果和所述第二加密结果是否一致，当验证一致时，向所述区块链网络发送第四广播消息，所述第四广播消息中包含有验证成功结果；

在所述目标基站节点将自身各频段的频谱优先级排序与副卡终端节点的身份标识信息的对应关系进行存储的步骤之前，还包括：

所述目标基站节点接收所述第四广播消息；

所述目标基站节点将自身各频段的频谱优先级排序与副卡终端节点的身份标识信息的对应关系进行存储的步骤具体包括：

当所述目标基站节点接收到所述第四广播消息和所述第二广播消息时，所述目标基站节点将自身各频段的频谱优先级排序与副卡终端节点的身份标识信息的对应关系进行存储。

优选的，所述副卡终端节点的身份标识信息包括：所述副卡的imsi号码或msisdn号码。

另一方面，本发明还提供一种基于区块链的无线电频谱分配系统，包括：至少一个基站节点、主卡终端节点和附属于所述主卡终端节点的至少一个副卡终端节点，各所述节点构成区块链网络；所述副卡终端节点包括获取单元和副卡广播单元；所述主卡终端节点包括：主卡接收单元、第一查询单元、筛选排序单元和主卡广播单元；所述基站节点包括：基站接收单元和存储单元；

所述获取单元用于获取副卡终端节点周边可用基站节点的区块链标识；

所述副卡广播单元用于在所述获取单元获取到副卡终端节点周边可用基站节点的区块链标识后，向所述区块链网络发送第一广播消息；所述第一广播消息中包括所述可用基站节点的区块链标识；

所述主卡接收单元用于接收所述第一广播消息；

所述第一查询单元用于在所述主卡接收单元接收到所述第一广播消息后，根据所述可用基站节点的区块链标识，从区块链账本中查询出所述可用基站节点的频谱使用信息；

所述筛选排序单元用于基于所述可用基站节点的频谱使用信息，按照预设规则从所述可用基站节点中确定出目标基站节点及所述目标基站节点的各频段的频谱优先级排序；

所述主卡广播单元用于向所述区块链网络发送第二广播消息；所述第二广播消息中包括所述目标基站节点的各频段的频谱优先级排序以及副卡终端节点的身份标识信息；

所述基站接收单元用于接收所述第二广播消息；

所述存储单元用于在所述基站接收单元接收到所述第二广播消息后，将自身各频段的频谱优先级排序与副卡终端节点的身份标识信息的对应关系进行存储，以便于在接收到所述副卡终端节点发送的接入请求时，根据与所述副卡终端节点的身份标识信息对应的各频段的频谱优先级排序分配与所述副卡终端节点进行通信的频谱。

优选的，所述基站节点还包括：检测单元和基站广播单元；

所述检测单元用于每隔预设时间间隔检测自身各频段的频谱使用状态；

所述基站广播单元用于在所述检测单元完成自身各频段的频谱使用状态的检测后，向区块链广播第三广播消息；所述第三广播消息中包含有自身各频段的频谱使用信息。

优选的，所述系统还包括：记账节点；

所述记账节点用于在所述基站广播单元向区块链广播第三广播消息的步骤之后，接收所述第三广播消息，并将所述第三广播消息存储至区块链账本中。

优选的，所述系统还包括：客户信息系统节点；所述客户信息系统节点包括：系统接收单元、第二查询单元、加密计算单元、验证单元和系统广播单元；

所述第二广播消息中还包括：主卡手机号码、主卡终端节点的主卡身份标识以及第一加密结果，所述第一加密结果为将所述主卡手机号码与所述运营商客服密码按照预设加密算法计算获取；

所述系统接收单元用于在主卡广播单元发送出第二广播消息后，接收所述第二广播消息；

所述第二查询单元用于根据所述主卡手机号码查询出所述主卡手机号码对应的运营商客服密码；

所述加密计算单元用于将所述主卡手机号码与所述运营商客服密码按照预设加密算法进行加密以得到第二加密结果；

所述验证单元用于验证所述第一加密结果和所述第二加密结果是否一致；

所述系统广播单元用于当所述验证单元验证出所述第一加密结果和所述第二加密结果一致时，向所述区块链网络发送第四广播消息，所述第四广播消息中包含有验证成功结果；

所述基站接收单元还用于在所述存储单元将自身各频段的频谱优先级排序与副卡终端节点的身份标识信息的对应关系进行存储之前接收所述第四广播消息；

所述存储单元具体用于在接收到所述第四广播消息和所述第二广播消息后，将自身各频段的频谱优先级排序与副卡终端节点的身份标识信息的对应关系进行存储。

优选的，所述副卡终端节点的身份标识信息包括：所述副卡的imsi号码或msisdn号码。

本发明的有益技术效果：

本发明提供的基于区块链的无线电频谱分配方法和系统，当副卡终端确定出其周边的可用基站时，将周边可用基站的频谱使用信息发送给主卡终端，由主卡终端来为副卡终端确定出目标基站及对应的频谱使用策略，并将该频谱使用策略发送至目标基站进行存储，从而使得目标基站在接收到副卡终端发送的接入请求时，能够基于所存储的该副卡终端的频谱使用策略来为副卡终端分配频谱，从而使得副卡终端能够获取到适合的频谱，实现了对频谱的可选择性，进而提高了用户体验。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种基于区块链的无线电频谱分配方法的方法流程图；

图2为本发明实施例二提供的一种基于区块链的无线电频谱分配方法的方法流程图；

图3为本发明实施例三提供的一种基于区块链的无线电频谱分配系统的整体结构示意图；

图4为本发明实施例三提供的一种基于区块链的无线电频谱分配系统中的基站节点的具体结构示意图；

图5为本发明实施例三提供的一种基于区块链的无线电频谱分配系统中的主卡终端节点的具体结构示意图；

图6为本发明实施例三提供的一种基于区块链的无线电频谱分配系统中的副卡终端节点的具体结构示意图；

图7为本发明实施例三提供的一种基于区块链的无线电频谱分配系统中的客户信息系统节点的具体结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的基于区块链的无线电频谱分配方法和系统进行详细描述。

本发明所提供的无线电频谱分配方法基于区块链机制实现，该方法基于一种基于区块链的无线电频谱分配系统实现，该系统包括有基站节点、主卡终端节点、副卡终端节点以及客户信息系统节点，所有节点构成区块链网络，其中，主卡终端节点和副卡终端节点共同订购有一号多卡业务，即，副卡终端节点附属于主卡终端节点，他们共用一个手机号码。

需要说明的是，本发明中，区块链中的基站节点、主卡终端节点及副卡终端节点均属于同一个运营商，主卡终端节点和副卡终端节点所公用的手机号码预先在运营商处进行注册，注册后，在客户信息系统节点中对应存储有注册信息以及唯一的运营商客服密码。

实施例一

本实施例提供一种基于区块链的无线电频谱分配方法，该方法基于一种基于区块链的无线电频谱分配系统实现，该系统包括：至少一个基站节点、主卡终端节点和附属于所述主卡终端节点的至少一个副卡终端节点，所有节点构成区块链网络。

如图1所示，该方法包括：

步骤s101、副卡终端节点获取周边可用基站节点的区块链标识，并向区块链网络发送第一广播消息；第一广播消息中包括可用基站节点的区块链标识。

步骤s102、主卡终端节点接收第一广播消息，并根据可用基站节点的区块链标识，从区块链账本中查询出各可用基站节点的频谱使用信息。

本发明中，区块链账本中存储有各基站节点的频谱使用信息，其中，频谱使用信息包括：各频段的频谱使用状态和使用价格，各频段的频谱使用状态指的是各频段的频谱在当前时间段的使用人数，各频段的频谱使用价格由运营商预先制定。

步骤s103、主卡终端节点基于可用基站节点的频谱使用信息，按照预设规则从可用基站节点中确定出目标基站节点及目标基站节点的各频段的频谱优先级排序，并向区块链网络发送第二广播消息；第二广播消息中包括目标基站节点的各频段的频谱优先级排序以及副卡终端节点的身份标识信息。

主卡终端节点在接收到第一广播消息后，基于可用基站节点的频谱使用信息，按照预设规则从可用基站节点中确定出目标基站节点及目标基站节点的各频段的频谱优先级排序，其中，该目标基站节点指的是主卡终端希望副卡终端所接入的基站节点，本实施例中，目标基站节点可以包括所有的可用基站节点，也可以包括所有可用基站节点中的一部分，具体确定哪些可用基站节点为目标基站节点可由本领域技术人员根据实际情况确定，本实施例不做具体限定；目标基站节点的各频段的频谱优先级排序指的是主卡终端希望副卡终端在进行通信时分配频谱的优先级顺序。

步骤s104、目标基站节点接收第二广播消息，将自身各频段的频谱优先级排序与副卡终端节点的身份标识信息的对应关系进行存储，以便于在接收到副卡终端节点发送的接入请求时，根据与副卡终端节点的身份标识信息对应的各频段的频谱优先级排序分配与副卡终端节点进行通信的频谱。

本实施例提供的基于区块链的无线电频谱分配方法，当副卡终端确定出其周边的可用基站时，将周边可用基站的频谱使用信息发送给主卡终端，由主卡终端来为副卡终端确定出目标基站及对应的频谱使用策略，并将该频谱使用策略发送至目标基站进行存储，从而使得目标基站在接收到副卡终端发送的接入请求时，能够基于所存储的该副卡终端的频谱使用策略来为副卡终端分配频谱，从而使得副卡终端能够获取到适合的频谱，实现了对频谱的可选择性，进而提高了用户体验。

实施例二

本实施例提供一种基于区块链的无线电频谱分配方法，该方法基于一种基于区块链的无线电频谱分配系统实现，该系统除了包含实施例一中所包含的节点外，还包括：记账节点和客户信息系统节点。

如图2所示，该方法包括：

步骤s201、各基站节点每隔预设时间间隔检测自身各频段的频谱使用状态，并向区块链广播第三广播消息，第三广播消息中包含有自身各频段的频谱使用信息。

各基站节点每隔预设时间间隔对自身各频段的频谱使用状态做一次检测，并将检测结果以区块链广播消息的形式发送出去，同时，该广播消息中还包括有自身各频段的频谱使用价格，各频段的频谱使用状态和各频段的频谱使用价格构成各频段的频谱使用信息。其中，各频段的频谱使用状态指的是各频段的频谱在当前时间段的使用人数，各频段的频谱使用价格由运营商预先制定。

步骤s202、记账节点接收第三广播消息，并将第三广播消息存储至区块链账本中。

区块链中的记账节点负责对向信息写入至区块链账本中，通过将基站节点广播的自身各频段的频谱使用信息写入区块链账本中，能够便于区块链中的其他节点获取该信息。

步骤s203、副卡终端节点获取周边可用基站节点的区块链标识，并向区块链网络发送第一广播消息，第一广播消息中包括可用基站节点的区块链标识。

当副卡终端节点处于某一地理位置处时，副卡终端节点自动搜索自身周边的可用基站的基站信息，该基站信息中包含了基站标识信息以及基站的区块链标识信息等，在实际应用中，终端可利用2/3/4/5g基带处理器进行可用基站的搜索，该技术已属于现有技术，此处不再赘述。

步骤s204、主卡终端节点接收第一广播消息，并根据可用基站节点的区块链标识，从区块链账本中查询出各可用基站节点的频谱使用信息。

本发明中，区块链账本中存储有各基站节点的频谱使用信息，其中，频谱使用信息包括：各频段的频谱使用状态和使用价格，各频段的频谱使用状态指的是各频段的频谱在当前时间段的使用人数，各频段的频谱使用价格由运营商预先制定。

步骤s205、主卡终端节点基于可用基站节点的频谱使用信息，按照预设规则从可用基站节点中确定出目标基站节点及目标基站节点的各频段的频谱优先级排序，并向区块链网络发送第二广播消息。

本实施例中，主卡终端节点在接收到第一广播消息后，基于可用基站节点的频谱使用信息，按照预设规则从可用基站节点中确定出目标基站节点及目标基站节点的各频段的频谱优先级排序，其中，该目标基站节点指的是主卡终端希望副卡终端所接入的基站节点，本实施例中，目标基站节点可以包括所有的可用基站节点，也可以包括所有可用基站节点中的一部分，具体确定哪些可用基站节点为目标基站节点可由本领域技术人员根据实际情况确定，本实施例不做具体限定；目标基站节点的各频段的频谱优先级排序指的是主卡终端希望副卡终端在进行通信时分配频谱的优先级顺序。

第二广播消息中包括目标基站节点的各频段的频谱优先级排序、副卡终端节点的身份标识信息、主卡手机号码、主卡终端节点的主卡身份标识以及第一加密结果。其中，第一加密结果为将主卡手机号码与运营商客服密码按照预设加密算法计算获取，该预设加密算法可由运营商预先设置。优选的，副卡终端节点的身份标识信息包括：副卡的imsi号码(internationalmobilesubscriberidentity，国际移动用户识别码)或msisdn号码(mobilesubscriberinternationalisdn，移动用户识别号码)。

步骤s206、客户信息系统节点接收第二广播消息。

步骤s207、客户信息系统节点根据主卡手机号码查询出主卡手机号码对应的运营商客服密码。

客户信息系统节点内存储了主卡手机号码在注册时的注册信息以及唯一运营商客服密码，因而，通过对主卡手机号进行查询能够获取到该主卡手机号所对应的运营商客服密码。

步骤s208、客户信息系统节点将主卡手机号码与运营商客服密码按照预设加密算法进行加密以得到第二加密结果。

步骤s209、客户信息系统节点验证第一加密结果和第二加密结果是否一致。

当验证一致时，执行步骤s210，以发送广播消息，当验证不一致时，不发送广播消息。

步骤s210、向区块链网络发送第四广播消息，第四广播消息中包含有验证成功结果。

本实施例中，步骤s206-s210为客户信息系统节点对主卡终端节点所发送的包含副卡终端频谱使用策略的第二广播消息进行验证的步骤，通过对该第二广播消息进行验证，能够确保副卡终端的频谱使用策略确实为主卡终端所发送，从而提高了方法流程的安全性。

步骤s211、目标基站节点接收第四广播消息和第二广播消息。

步骤s212、当目标基站节点接收到第四广播消息和第二广播消息时，目标基站节点将自身各频段的频谱优先级排序与副卡终端节点的身份标识信息的对应关系进行存储，以便于在接收到副卡终端节点发送的接入请求时，根据与副卡终端节点的身份标识信息对应的各频段的频谱优先级排序分配与副卡终端节点进行通信的频谱。

在步骤s212中，当目标基站节点接收到第四广播消息时，则说明客户信息系统对发送第二广播消息的节点的身份验证已经通过，此时可以将第二广播消息中所包含的信息进行存储了。

需要说的是，本实施例中，目标基站节点在将第二广播消息中的信息进行存储时，可以是仅将第二广播消息中包含的自身的各频段的频谱优先级排序与副卡终端节点的身份标识信息的对应关系进行存储，当然也可以是将第二广播消息中所包含的所有目标基站节点的各频段的频谱优先级排序与副卡终端节点的身份标识信息的对应关系进行存储，具体存储哪些信息本发明不做具体限定，只要所存储的信息中包含自身的各频段的频谱优先级排序与副卡终端节点的身份标识信息的对应关系即可。

目标基站节点在存储了自身各频段的频谱优先级排序与副卡终端节点的身份标识信息的对应关系后，当接收到来自副卡终端节点的接入请求时，其通过副卡终端节点的身份标识确定出与该副卡终端节点对应的各频段的频谱优先级排序，从而根据该排序来为该副卡终端选择适合的频谱。

另外，需要说明的是，本发明中，各广播消息(第一广播消息、第二广播消息、第三广播消息以及第四广播消息)的发送与接收过程还可分别进行签名的添加过程和签名的验证过程，具体的，为广播消息所添加的签名基于发送节点的私钥生成，签名的验证由接收节点利用广播节点的公钥进行验证，节点的私钥和公钥均存储于区块链账本中，具体签名的添加和验证过程已属于本领域的现有技术，此处不再赘述。通过为广播消息添加签名，能够进一步提高系统传输信息的安全性。

实施例三

本实施例提供一种基于区块链的无线电频谱分配系统，如图3至图7所示，该系统包括：至少一个基站节点1、主卡终端节点2和附属于所述主卡终端节点的至少一个副卡终端节点3，各节点构成区块链网络；其中，所述副卡终端节点3包括获取单元31和副卡广播单元32；所述主卡终端节点2包括：主卡接收单元21、第一查询单元22、筛选排序单元23和主卡广播单元24；所述基站节点1包括：基站接收单元11和存储单元12。

所述获取单元31用于获取副卡终端节点3周边可用基站节点的区块链标识；所述副卡广播单元32用于在所述获取单元31获取到副卡终端节点3周边可用基站节点的区块链标识后，向所述区块链网络发送第一广播消息；所述第一广播消息中包括所述可用基站节点的区块链标识；所述主卡接收单元21用于接收所述第一广播消息；所述第一查询单元22用于在所述主卡接收单元21接收到所述第一广播消息后，根据所述可用基站节点的区块链标识，从区块链账本中查询出所述可用基站节点的频谱使用信息；所述筛选排序单元23用于基于所述可用基站节点的频谱使用信息，按照预设规则从所述可用基站节点中确定出目标基站节点及所述目标基站节点的各频段的频谱优先级排序；所述主卡广播单元24用于向所述区块链网络发送第二广播消息；所述第二广播消息中包括所述目标基站节点的各频段的频谱优先级排序以及副卡终端节点的身份标识信息；所述基站接收单元11用于接收所述第二广播消息；所述存储单元12用于在所述基站接收单元11接收到所述第二广播消息后，将自身各频段的频谱优先级排序与副卡终端节点的身份标识信息的对应关系进行存储，以便于在接收到所述副卡终端节点发送的接入请求时，根据与所述副卡终端节点的身份标识信息对应的各频段的频谱优先级排序分配与所述副卡终端节点进行通信的频谱。

本实施例提供的基于区块链的无线电频谱分配系统，当副卡终端确定出其周边的可用基站时，将周边可用基站的频谱使用信息发送给主卡终端，由主卡终端来为副卡终端确定出目标基站及对应的频谱使用策略，并将该频谱使用策略发送至目标基站进行存储，从而使得目标基站在接收到副卡终端发送的接入请求时，能够基于所存储的该副卡终端的频谱使用策略来为副卡终端分配频谱，从而使得副卡终端能够获取到适合的频谱，实现了对频谱的可选择性，进而提高了用户体验。

进一步地，在一些实施例中，如图4所示，所述基站节点1还包括：检测单元13和基站广播单元14；所述检测单元13用于每隔预设时间间隔检测自身各频段的频谱使用状态；所述基站广播单元14用于在所述检测单元13完成自身各频段的频谱使用状态的检测后，向区块链广播第三广播消息；所述第三广播消息中包含有自身各频段的频谱使用信息。

所述副卡终端节点的身份标识信息包括：所述副卡的imsi号码或msisdn号码。

在一些实施例中，如图3所示，所述系统还包括：记账节点4；所述记账节点4用于在所述基站广播单元14向区块链广播第三广播消息的步骤之后，接收所述第三广播消息，并将所述第三广播消息存储至区块链账本中。

在一些实施例中，如图3和图7所示，所述系统还包括：客户信息系统节点5；所述客户信息系统节点5包括：系统接收单元51、第二查询单元52、加密计算单元53、验证单元54和系统广播单元55。该实施例中，主卡广播单元24向所述区块链网络发送的第二广播消息中还包括：主卡手机号码、主卡终端节点的主卡身份标识以及第一加密结果，所述第一加密结果为将所述主卡手机号码与所述运营商客服密码按照预设加密算法计算获取。

所述系统接收单元51用于在主卡广播单元发送出第二广播消息后，接收所述第二广播消息；所述第二查询单元52用于根据所述主卡手机号码查询出所述主卡手机号码对应的运营商客服密码；所述加密计算单元53用于将所述主卡手机号码与所述运营商客服密码按照预设加密算法进行加密以得到第二加密结果；所述验证单元54用于验证所述第一加密结果和所述第二加密结果是否一致；所述系统广播单元55用于当所述验证单元验证出所述第一加密结果和所述第二加密结果一致时，向所述区块链网络发送第四广播消息，所述第四广播消息中包含有验证成功结果；所述基站接收单元11还用于在所述存储单元12将自身各频段的频谱优先级排序与副卡终端节点的身份标识信息的对应关系进行存储之前接收所述第四广播消息；所述存储单元12具体用于在接收到所述第四广播消息和所述第二广播消息后，将自身各频段的频谱优先级排序与副卡终端节点的身份标识信息的对应关系进行存储。

本发明所提供的基于区块链的无线电频谱分配系统的各功能模块用于实现本发明实施例一和实施例二所提供的方法，系统中具体各单元所具有的功能以及相互之间的交互过程，请参考本发明实施例一和实施例二中对应步骤的描述，此处不再赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。