TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MẠNG MÁY TÍNH Đề tài Quản lý và chia sẻ tài nguyên trong truyền thông 6G với sự hỗ trợ của công nghệ Blockchain Giảng viên h.
GIỚI THIỆU
Thế hệ mạng di động thứ 5, 5G, đã được kết hợp ở một số nơi trên thế giới, với kỳ vọng giải quyết những hạn chế của các hệ thống di động hiện tại và cung cấp một nền tảng cơ bản cho các dịch vụ mới xuất hiện và phát triển nhanh hơn, mà còn là một trình kích hoạt cho một số ứng dụng khác, chẳng hạn như Internet of Everything (IoE), tự động hóa ngành, giao thông thông minh và chăm sóc sức khỏe từ xa, bằng cách cung cấp độ tin cậy, độ trễ cực cao thấp tới 1 ms và tăng dung lượng mạng và tốc độ dữ liệu Tuy nhiên, bất chấp sự xuất hiện của các công nghệ mới, chẳng hạn như sóng milimet, Đầu ra nhiều đầu vào khổng lồ (MIMO) và việc sử dụng các băng tần cao hơn, rõ ràng là 5G sẽ không thể đáp ứng tất cả các yêu cầu này, mặc dù cải thiện đáng kể so với những người tiền nhiệm của nó Như vậy, nghiên cứu đã chuyển sang thế hệ mạng di động tiếp theo, 6G.
Dự kiến đến năm 2030, xã hội của chúng ta sẽ chuyển sang một xã hội số hóa, dựa trên dữ liệu và truyền cảm hứng thông minh hơn cần kết nối không dây gần như tức thì và phổ biến Do đó, một số ứng dụng mới lạ cung cấp sự tương tác và tích hợp như vậy chắc chắn sẽ xuất hiện trong thập kỷ tới Như vậy, một số xu hướng chính được dự đoán sẽ xuất hiện trong tương lai gần là: thực tế ảo và tăng cường, phát trực tuyến video 8K, hình ba chiều, phẫu thuật từ xa, công nghiệp 4.0, nhà thông minh, điện toán sương mù, dịch vụ tích hợp trí tuệ nghệ thuật, Máy bay không người lái (UAV) và xe tự hành, để đặt tên cho một vài. Những điều này, đến lượt họ, sẽ đòi hỏi nhiều hơn từ các mạng di động về độ tin cậy, độ trễ và giá cước dữ liệu so với 5G và những cải tiến của nó có thể hỗ trợ.
Do đó, một số sáng kiến nghiên cứu trên toàn cầu đã làm việc để định hình hướng của 6G và một số yêu cầu chính của nó đã được suy đoán.
Cung cấp tốc độ dữ liệu cao nhất ít nhất 1 Tb/s và độ trễ dưới 1 ms
Hỗ trợ khả năng di chuyển của người dùng lên tới 1000 km/h;
Hoạt động trong dải tần số GHz đến THz;
Tăng hiệu ứng quang phổ mạng, hiệu ứng năng lượng và bảo mật;
Khai thác sức mạnh của dữ liệu lớn, cho phép mạng không dây tự duy trì;
Hỗ trợ cho một số lượng lớn các thiết bị và mọi thứ, cho phép IoE.
Theo lý thuyết thông tincủa Shannon, để đạt được tất cả những điều trên và tăng tổng công suất của hệ thống, hai cách tiếp cận khác nhau là khả thi: tăng băng thông hệ thống hoặc cải thiện độ nhạy quang phổ Người ta biết rằng quản lý phổ là chìa khóa để sử dụng phổ hiệu quả, nhưng vẫn còn một số vấn đề Ví dụ, người ta biết rằng các mô hình đã được sửa hiện tại để phân công phổ và quản lý tài nguyên là một thách thức lớn trong mạng di động Điều này sẽ trở nên khó khăn hơn trong 6G, do số lượng thuê bao ngày càng tăng và nhu cầu kết nối không liên tục cũng như sự phát triển của nhiều ứng dụng khao khát dữ liệu hơn Hơn nữa, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng mặc dù phân bổ phổ không quá phức tạp, hiệu suất quang phổ hiệu suất thấp vì chủ sở hữu giấy phép của phổ đó không sử dụng nó mọi lúc.
Một số phương pháp tiếp cận đã được đề xuất để cải thiện quản lý phổ, chẳng hạn như Truy cập phổ cơ hội (OSA) hoặc cơ chế đấu giá Mặc dù có những lợi thế của các phương pháp này, chúng vẫn gặp vấn đề về bảo mật, sức mạnh tính toán cao và hội tụ Quan trọng nhất, ngay cả khi các giao thức như vậy cung cấp một số sự hợp tác ở cấp hệ thống, sự hợp tác giữa người dùng vẫn không được xem xét, điều này cản trở hiệu suất tổng thể của các giải pháp đó Vì 6G dự kiến sẽ hợp tác hơn nhiều so với các thế hệ trước, với các công nghệ mới, chẳng hạn như truyền tải năng lượng không dây, điện toán biên di động, truyền thông IoE và Thiết bị đến thiết bị (D2D), dựa nhiều vào sự hợp tác giữa các thiết bị, các phương pháp tiếp cận mới không dựa vào cơ quan trung ương kiểm soát phổ và quản lý tài nguyên, chẳng hạn như blockchain, là cần thiết.
Do đặc điểm vốn có của nó, blockchain đang được coi là cuộc cách mạng tiếp theo trong truyền thông không dây, thậm chí Ủy ban Truyền thông Liên bang (FCC) cũng nhấn mạnh vai trò quan trọng mà nó có trong 6G và hơn thế nữa Ý tưởng chính đằng sau blockchain là cơ sở dữ liệu mở và phân tán (sổ cái), nơi không có bên nào có quyền kiểm soát và giao dịchđược ghi lại an toàn trong các khối Mỗi khối được xích lại với nhau với người tiền nhiệm của nó theo cách tuần tự, thực sự và an toàn, mà không cần một bên thứ ba đáng tin cậy.
Do đó, blockchain dự kiến sẽ cách mạng hóa quản lý tài nguyên và chia sẻ phổ bằng cách loại bỏ cơ quan trung ương và thay thế nó bằng một giao dịch tài sản phân tán để thực hiện các giao dịch tài sản mà không có sự cho phép trung tâm, cải thiện bảo mật mạng và giảm chi phí.
Sự tích hợp này giữa các mạng không dây và blockchain sẽ cho phép mạng giám sát và quản lý việc sử dụng phổ và tài nguyên một cách hiệu quả hơn, giảm chi phí quản trị và cải thiện tốc độ đấu giá phổ Ngoài ra, do tính minh bạch vốn có của nó, blockchain cũng có thể ghi lại việc sử dụng phổ thời gian thực và cải thiện ồ ạt độ sáng phổ bằng cách phân bổ các dải phổ theo nhu cầu động của thiết bị Hơn nữa, nó cũng có thể cung cấp động lực cần thiết nhưng tùy chọn để chia sẻ phổ và tài nguyên giữa các thiết bị, hoàn toàn cho phép các công nghệ và dịch vụ mới chắc chắn sẽ xuất hiện Hơn nữa, với các mạng không dây trong tương lai chuyển sang các giải pháp phi tập trung, với hàng ngàn tế bào được triển khai bởi các nhà khai thác và hàng tỷ thiết bị giao tiếp với nhau, phân bổ phổ và thuật toán chia sẻ tài nguyên do người vận hành kiểm soát sẽ không thể mở rộng cũng như hiệu quả trong các mạng trong tương lai Bằng cách thiết kế một mạng truyền thông kết hợp với blockchain làm cơ sở hạ tầng cơ bản của nó ngay từ đầu, 6G và các mạng khác có thể mở rộng hơn và cung cấp các giải pháp tốt hơn và hiệu quả hơn trong chia sẻ phổ và quản lý tài nguyên Hơn nữa,với quyền riêng tư trong các mạng di động ngày càng trở nên quan trọng, do sự xuất hiện của các ứng dụng mới, chẳng hạn như xe tự động, công nghiệp 4.0 và các ứng dụng y tế, nơi ngay cả một thất bại nhỏ cũng có thể dẫn đến hậu quả thảm khốc, blockchain có thể có lợi thế lớn trong việc bảo mật và lưu trữ thông tin nhạy cảm Vì tất cả thông tin trong blockchain là được xác thực bởi tất cả các đồng nghiệp và là bất biến, mạng di động trong tương lai có thể ghi lại vĩnh viễn tất cả các sự kiện với khung thời gian tương ứng của nó.
Phân tích tác động của việc áp dụng blockchain trong mạng không dây và quản lý phổ, trong bài viết này, chúng tôi đi sâu hơn vào trường của chia sẻ tài nguyên hỗ trợ blockchain và quản lý phổ Dựa trên điều đó, trong bài báo này, người ta dự kiến rằng quản lý tài nguyên blockchain hỗ trợ 6G, chia sẻ phổ và tính toán, và giao dịch năng lượng có thể đóng vai trò là động lực cho các trường hợp sử dụng trong tương lai Các tài nguyên này được coi là nằm trong một nhóm tài nguyên, trong đó phổ được phân bổ động, các lát mạng được quản lý và phần cứng được ảo hóa để cho phép tài nguyên blockchain và quản lý phổ. Dựa trên khuôn khổ hình dung này, một cuộc thảo luận về cách blockchain có thể cho phép chia sẻ tài nguyên giữa các thiết bị, chẳng hạn như năng lượng, dữ liệu, cho thuê phổ và sức mạnh tính toán, được trình bày Ngoài ra, động lực để sử dụng blockchain cho các trường hợp sử dụng khác nhau được nhấn mạnh, chủ yếu là về internet of things (IoT) và truyền thông D2D, cắt mạng và ảo hóa mạng Cuối cùng, một số xu hướng trong tương lai dự kiến trong lĩnh vực mạng không dây hỗ trợ blockchain được thảo luận và kết luận được rút ra. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về tốc độ dữ liệu cao cho các ứng dụng từ 5G trở lên, công suất của các mạng phải được tăng lên Do đó, cũng có sự gia tăng nhu cầu về phổ tần Một chính sách năng động để quản lý giấy phép phổ gần đây đã được đề xuất để quản lý phổ một cách hiệu quả Nó cho phép người dùng thứ cấp không có giấy phép truy cập cơ hội vào phổ được cấp phép mà không can thiệp vào người dùng chính được cấp phép Một trong những lựa chọn để sử dụng giấy phép phổ mới là phân phối các tham số hoạt động cho đài phát thanh dựa trên chính sách thông qua cơ sở dữ liệu Một mô hình như vậy đã được thiết lập để chia sẻ Không gian trắng truyền hình (TVWS) và Dịch vụ Phát thanh Băng thông rộng Công dân (CBRS) Gần đây, ứng dụng blockchain như một cơ sở dữ liệu đáng tin cậy đã xuất hiện Các thông tin khác nhau, chẳng hạn như cảm biến quang phổ và kết quả khai thác dữ liệu, kết quả đấu giá phổ, ánh xạ cho thuê phổ và thông tin phổ nhàn rỗi, được ghi lại an toàn trên blockchain. Blockchain do đó mang lại cơ hội mới cho Dynamic Spectrum Management (DSM)], và gần đây nó đã được xác định là một công cụ để giảm chi phí hành chính liên quan đến DSM Đặc biệt, các tính năng blockchain có thể cải thiện các phương pháp quản lý phổ thông thường, chẳng hạn như đấu giá phổ Hơn nữa, blockchain có thể giúp vượt qua những thách thức bảo mật và thiếu các ưu đãi liên quan đến DSM Vì blockchain là một cơ sở dữ liệu phân tán, nó mượn thuộc tính này, để các hồ sơ trong hệ thống DSM được ghi lại một cách phi tập trung.
Một trong những ứng dụng chính của blockchain trong quản lý phổ là ghi lại thông tin của nó Lưu ý rằng blockchain có thể ghi lại thông tin dưới dạng giao dịch, trong khi quản lý phổ dựa trên cơ sở dữ liệu, chẳng hạn như cơ sở dữ liệu dựa trên vị trí, để bảo vệ người dùng chính trong TVWS Với blockchain, thông tin về quản lý phổ, chẳng hạn như 1) TVWSs, 2) kết quả đấu giá phổ, 3) lịch sử truy cập phổ và 4) kết quả cảm biến quang phổ, có thể được cung cấp cho người dùng thứ cấp Như vậy, các lợi ích của việc ghi lại thông tin quản lý phổ với blockchain được thảo luận ở đây:
Trái ngược với cơ sở dữ liệu của bên thứ ba thông thường, blockchain cho phép người dùng trực tiếp kiểm soát dữ liệu trong blockchain, do đó đảm bảo tính chính xác của dữ liệu Đặc biệt, thông tin về TVWS và quang phổ không được sử dụng đúng mức khác có thể được ghi lại trong blockchain Dữ liệu như vậy có thể bao gồm việc sử dụng phổ về tần suất, thời gian và vị trí địa lý của TVWS và yêu cầu bảo vệ nhiễu của người dùng chính.
Bằng cách quản lý hiệu quả tính di động của người dùng thứ cấp và nhu cầu truy cập thay đổi của người dùng chính, khả năng sử dụng phổ hiệu quả được cải thiện Điều này được hỗ trợ bởi bản chất phi tập trung của blockchain với người dùng chính ghi lại thông tin trên phổ nhàn rỗi, có thể dễ dàng truy cập bởi những người dùng thứ cấp không có giấy phép.
Hơn nữa, người dùng thứ cấp có thể đến mạng hoặc khởi hành từ nó được biết đến với những người dùng khác bằng cách bắt đầu một giao dịch.
Công bằng truy cập có thể đạt được với các phương pháp tiếp cận dựa trên blockchain, nơi lịch sử truy cập được ghi lại Đây không phải là trường hợp với các chương trình Nhiều truy cập cảm biến của Nhà cung cấp dịch vụ truyền thống (CSMA), nơi quyền truy cập của họ không được phối hợp Truy cập có thể được quản lý trong blockchain thông qua các hợp đồng thông minh, trong đó một ngưỡng được xác định và người dùng có thể bị từ chối truy cập vào một băng tần riêng trong một khoảng thời gian quy định khi họ đạt đến ngưỡng truy cập được xác định trước
Blockchains cung cấp một cách tiếp cận an toàn và thực sự đểghi lại thông tin liên quan đến đấu giáphổ Đấu giá phổ đã được thiết lập như một cáchtiếp cận efficient để phân bổ động các tài nguyên quang phổ Các lợi ích của cách tiếp cận dựa trên blockchain bao gồm: 1) nó ngăn chặn gian lận từ người dùng chính bằng cách cung cấp tính minh bạch; 2) nó đảm bảo rằng các khoản thanh toán đấu giá không bịtừ chối vì tất cả các giao dịch đều được thực hiện trước khi chúng được ghi lại trên blockchain; 3) nó ngăn người dùng thứ cấp trái phép truy cập phổ vì tất cả người dùng thứ cấp có thể hợp tác / hợp tác giám sát và ngăn chặn truy cập trái phép đó.
TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ PHỔ TẦN HIỆN TẠI VÀ MỐI LIÊN HỆ GIỮA BLOCKCHAIN VÀ QUẢN LÝ PHỔ
VÀ MỐI LIÊN HỆ GIỮA BLOCKCHAIN VÀ QUẢN LÝ PHỔ Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về tốc độ dữ liệu cao cho các ứng dụng từ 5G trở lên, công suất của các mạng phải được tăng lên Do đó, cũng có sự gia tăng nhu cầu về quang phổ Một chính sách năng động để quản lý giấy phép phổ gần đây đã được đề xuất để quản lý phổ hiệu suất Nó cho phép người dùng thứ cấp không có giấy phép truy cập cơ hội vào phổ được cấp phép mà không can thiệp vào người dùng chính được cấp phép Một trong những lựa chọn để sử dụng giấy phép phổ mới là phân phối các tham số hoạt động cho đài phát thanh dựa trên chính sách thông qua cơ sở dữ liệu Một mô hình như vậy đã được thiết lập để chia sẻ Không gian trắng truyền hình (TVWS) và Dịch vụ Phát thanh Băng thông rộng Công dân (CBRS) Gần đây, ứng dụng blockchain như một cơ sở dữ liệu đáng tin cậy đã xuất hiện Các thông tin khác nhau, chẳng hạn như cảm biến quang phổ và kết quả khai thác dữ liệu, kết quả đấu giá phổ, ánh xạ cho thuê phổ và thông tin phổ nhàn rỗi, được ghi lại an toàn trên blockchain. Blockchain do đó mang lại cơ hội mới cho Dynamic Spectrum Management (DSM), và gần đây nó đã được xác định là một công cụ để giảm chi phí hành chính liên quan đến DSM Đặc biệt, các tính năng blockchain có thể cải thiện các phương pháp quản lý phổ thông thường, chẳng hạn như đấu giá phổ Hơn nữa, blockchain có thể giúp vượt qua những thách thức bảo mật và thiếu các ưu đãi liên quan đến DSM Vì blockchain là một cơ sở dữ liệu phân tán, nó mượn thuộc tính này, để các hồ sơ trong hệ thống DSM được ghi lại một cách phi tập trung.
Một trong những ứng dụng chính của blockchain trong quản lý phổ là ghi lại thông tin của nó Lưu ý rằng blockchain có thể ghi lại thông tin dưới dạng giao dịch, trong khi quản lý phổ dựa trên cơ sở dữ liệu, chẳng hạn như cơ sở dữ liệu dựa trên vị trí, để bảo vệ người dùng chính trong TVWS Với blockchain, thông tin về quản lý phổ, chẳng hạn như 1) TVWSs, 2) kết quả đấu giá phổ, 3) lịch sử truy cập phổ và 4) kết quả cảm biến quang phổ, có thể được cung cấp cho người dùng thứ cấp Như vậy, các lợi ích của việc ghi lại thông tin quản lý phổ với blockchain được thảo luận ở đây:
Trái ngược với cơ sở dữ liệu của bên thứ ba thông thường, blockchain cho phép người dùng trực tiếp kiểm soát dữ liệu trong blockchain, do đó đảm bảo tính chính xác của dữ liệu Đặc biệt, thông tin về TVWS và quang phổ không được sử dụng đúng mức khác có thể được ghi lại trong blockchain Dữ liệu như vậy có thể bao gồm việc sử dụng phổ về tần suất, thời gian và vị trí địa lý của TVWS và yêu cầu bảo vệ nhiễu của người dùng chính.
Bằng cách quản lý hiệu quả tính di động của người dùng thứ cấp và nhu cầu traffic thay đổi của người dùng chính, khả năng sử dụng phổ efficiency được cải thiện Điều này được hỗ trợ bởi bản chất phi tập trung của blockchain với người dùng chính ghi lại thông tin trên phổ nhàn rỗi, có thể dễ dàng truy cập bởi những người dùng thứ cấp không có giấy phép Hơn nữa, người dùng thứ cấp có thể đến mạng hoặc khởi hành từ nó được biết đến với những người dùng khác bằng cách bắt đầu một giao dịch.
Công bằng truy cập có thể đạt được với các phương pháp tiếp cận dựa trên blockchain, nơi lịch sử truy cập được ghi lại Đây không phải là trường hợp với các chương trình Nhiều truy cập cảm biến của Nhà cung cấp dịch vụ truyền thống (CSMA), nơi quyền truy cập của họ không được phối hợp Truy cập có thể được quản lý trong blockchain thông qua các hợp đồng thông minh, trong đó một ngưỡng được defined và người dùng có thể bị từ chối truy cập vào một băng tần specific trong một khoảng thời gian quy định khi họ đạt đến ngưỡng truy cập được xác định trước
Blockchains cung cấp một cách tiếp cận an toàn và thực sự đểghi lại thông tin liên quan đến đấu giá phổ Đấu giá phổ đã được thiết lập như một cáchtiếp cận efficient để phân bổ động các tài nguyên quang phổ Các lợi ích của cách tiếp cận dựa trên blockchain bao gồm: 1) nó ngăn chặn gian lận từ người dùng chính bằng cách cung cấp tính minh bạch; 2) nó đảm bảo rằng các khoản thanh toán đấu giá không bịtừ chối vì tất cả các giao dịch đều được thực hiện trước khi chúng được ghi lại trên blockchain; 3) nó ngăn người dùng thứ cấp trái phép truy cập phổ vì tất cả người dùng thứ cấp có thể hợp tác / hợp tác giám sát và ngăn chặn truy cập trái phép đó.
Trong các nghiên cứu, các tác giả đã khám phá các ứng dụng của blockchain trong quản lý phổ, bao gồm chia sẻ hợp tác xã chính, chia sẻ hợp tác xã thứ cấp, chia sẻ không hợp tác thứ cấp và chia sẻ phi hợp tác chính Hơn nữa,các tác giả đã sử dụng giao thức xác minh blockchain để cho phép và bảo mật chia sẻ phổ trong các mạng vô tuyến nhận thức Việc sử dụng phổ dựa trên giao thức xác minh blockchain đã được chứng minh là đạt được lợi ích đáng kể so với giao thức truy cập trung bình Aloha truyền thống Thế giới đã đề xuất một chương trình giao dịch và chia sẻ phổ an toàn bảo mật bảo vệ quyền riêng tư dựa trên công nghệ blockchain cho các mạng di động hỗ trợ Máy bay không người lái (UAV) Hơn nữa, các tác giả đã đề xuất một khung chia sẻ tài nguyên dựa trên blockchain cho V2X, mà các cặp vợ chồng chia sẻ tài nguyên và quá trình đồng thuận với nhau bằng cách sử dụng giá trị danh tiếng của mỗi chiếc xe.Trong nhiều bài nghiên cứu, các tác giả đã đề xuất tích hợp công nghệ blockchain và Trí tuệ nhân tạo (AI) vào mạng không dây để chia sẻ tài nguyên linh hoạt và an toàn.
ĐÔNG LỰC ĐẰNG SAU BLOCKCHAIN VÀ PHÁC THẢO NGUYÊN TẮC CƠ BẢN
Cơ sở của blockchain
Blockchain đóng một vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp lưu giữ tiền điện tử và sổ cái Do sức sống của cộng đồng, công nghệ này đã nhận được nhiều sự quan tâm từ các nhà hoạch định chính sách, nhà khai thác di động và ủy viên cơ sở hạ tầng Blockchains là các cơ sở dữ liệu phân tán được tổ chức bằng cách sử dụng cây băm, 2 là cây chống giả mạo tự nhiên và không thể thay đổi Nó có thuộc tính thêm độ tin cậy phân tán và nó cũng được xây dựng để tạo sự nhất quán cho giao dịch trong cơ sở dữ liệu Hơn nữa, blockchain cho phép tính nguyên tử, độ bền, khả năng kiểm tra và tính toàn vẹn của dữ liệu Bên cạnh bản chất của cấu trúc dữ liệu liên kết chuỗi của nó,
Cơ chế đồng thuận (CM), đảm bảo trật tự rõ ràng của các giao dịch và tính toàn vẹn và nhất quán của chuỗi khối trên các nút được phân phối theo địa lý, có vai trò rất quan trọng đối với các chuỗi khối CM chủ yếu xác định hiệu suất của hệ thống blockchain, chẳng hạn như thông lượng giao dịch, độ trễ, khả năng mở rộng nút và mức độ bảo mật, v.v Do đó, tùy thuộc vào các tình huống ứng dụng và yêu cầu hiệu suất, các CM khác nhau có thể được xem xét Các CM thường được sử dụng bao gồm Khả năng chịu lỗi Byzantine Thực tế (PBFT), Bằng chứng Công việc (PoW) hoặc Bằng chứng Cổ phần (PoS), và các phân tích chi tiết về hiệu suất và bảo mật của sự đồng ý cũng như cách chúng có thể được sử dụng trong quản lý và chia sẻ tài nguyên khác nhau các kịch bản được trình bày trong Phần 3.2.
Blockchain mở ra một cuộc cải cách thông tin phân tán và minh bạch, có thể mang lại lợi ích cho tất cả các khía cạnh của ngành và thích ứng với sự tập trung của tất cả các phạm vi bằng cách sử dụng các CM khác nhau Theo quan điểm của việc sử dụng công nghệ blockchain trong 6G, việc triển khai quy mô lớn của blockchain có thể đưa ngành truyền thông và tất cả các lĩnh vực kinh tế khác lên một bước tiến lớn.
Các luồng thông tin minh bạch trên blockchain là tài sản có giá trị cho người dùng, nhà khai thác, nhà cung cấp dịch vụ và xã hội Trong thực tiễn xã hội, chính quyền luôn cố gắng nắm bắt mọi chi tiết cho mọi hoạt động và giao dịch Tuy nhiên, nó sẽ không bao giờ theo dõi mọi giao dịch đã xảy ra nếu chúng không được sinh ra để ghi lại Blockchain là một công cụ lý tưởng để theo dõi các giao dịch nếu các giao dịch gốc của blockchain là trên thực tế trong các tình huống toàn cảnh Các tài nguyên và tài sản tự nhiên của blockchain sẽ kích thích một kỷ nguyên mới của cuộc cách mạng thông tin. Việc cải cách như vậy sẽ cải thiện đáng kể hiệu quả và an ninh của hệ thống do việc cải thiện trật tự công cộng Nó cho phép Cơ sở hạ tầng như một Dịch vụ (IaaS), Blockchain như một Dịch vụ (BaaS) để phổ biến về tính khả thi và giờ đây, cơ sở hạ tầng có thể được tổ chức theo cách phân tán bằng cách cho phép các giao dịch cơ sở hạ tầng mà không cần quản lý tập trung hơn nữa.
Sau đó, một hệ sinh thái như vậy ươm tạo Blockchain như một Cơ sở hạ tầng (BaaI), cung cấp một chuỗi công cụ vững chắc cho các cuộc dàn xếp giữa nhà sản xuất, nhà kinh doanh và người tiêu dùng, như trong Hình 1 Như đã thấy trong Hình 1, các chuỗi khối có thể được sử dụng làm xương sống thông tin của một hệ thống quản lý tài nguyên phân tán cục bộ nhằm tổ chức khách hàng và nhà sản xuất trong một thị trường mở, minh bạch, phá vỡ các rào cản thông tin để công khai các nguồn lực và đẩy nhanh quá trình giao dịch.
Blockchain đã tạo ra chân trời mới của giao dịch tài nguyên cho các tài sản cố định, chẳng hạn như phổ tần được cấp phép và phần cứng máy tính Trong sơ đồ quản lý tài nguyên blockchain 6G được đề xuất của chúng tôi, phổ và tài nguyên tính toán có thể giao dịch là các phần tích hợp của nhóm tài nguyên, nơi phổ được phân bổ động và các lát mạng được quản lý và phần cứng được ảo hóa để tạo điều kiện quản lý tài nguyên hỗ trợ blockchain Việc quản lý tài nguyên hỗ trợ blockchain tự động dựa trên chức năng blockchain có thể lập trình được, trong hầu hết các trường hợp được mô tả như một hợp đồng thông minh Khái niệm máy ảo được sử dụng để thực hiện các hợp đồng thông minh, trong đó mã sẽ được thực thi bởi một nút trên ngăn xếp ảo và kết quả của nó sẽ được lưu trữ trên chuỗi dưới dạng các bản ghi giao dịch.Khả năng chống nóng nảy và quy trình hoàn toàn tự động mang lại cho hợp đồng tính bất biến cao chống lại việc vi phạm hợp đồng và trình bày sai.
Hình 1 Khung quản lý tài nguyên blockchain-enable
Tác động của sự đồng thuận và hiệu suất bảo mật
Nếu cấu trúc dữ liệu điện trở và ấn tượng của blockchain là mặt tiền của một tòa nhà, thì sự đồng thuận chính là trụ cột Blockchain có nhiều tùy chọn khác nhau trên CM Chọn một sự đồng thuận phù hợp để quản lý tài nguyên 6G là bước quan trọng nhất để tạo ra một hệ thống blockchain an toàn và hiệu quả CM, đảm bảo thứ tự rõ ràng của các giao dịch cũng như tính toàn vẹn và nhất quán của blockchain trên các nút được phân phối theo địa lý, có tầm quan trọng đối với các blockchain vì nó xác định hiệu suất của nó về TPS, độ trễ, khả năng mở rộng nút, bảo mật, v.v.
Theo các tiêu chí tiếp cận, chuỗi có thể được chia thành chuỗi công cộng và chuỗi tư nhân Chuỗi công khai không cần sự cho phép, sử dụng sự đồng thuận dựa trên bằng chứng để cung cấp một mạng an toàn, đáng tin cậy cho mọi người tham gia mà không yêu cầu danh tính của họ tại các điểm nhập.Trong nhóm tài nguyên 6G, có những khách hàng và nhà cung cấp ẩn danh tiềm năng trên cơ sở đặc biệt Lợi ích của việc áp dụng chuỗi công khai là rất quan trọng đối với các mạng đặc biệt, nơi các rào cản về nhận dạng và bảo mật được phá bỏ để trao đổi thông tin toàn cảnh Như vậy, chuỗi công cộng có thể thúc đẩy hiệu quả của cộng đồng và điều chỉnh thứ tự của những người tham gia Tuy nhiên, nếu người tham gia bị che giấu, các hành vi vi phạm và các hoạt động độc hại sẽ gây ra các mối đe dọa cho hệ thống. Ngược lại, tập đoàn/chuỗi tư nhân được phép, có nghĩa là việc nhập cảnh được kiểm soát Nó có một thành phần cộng đồng khá ổn định, nơi danh tính của người tham gia không được giữ bí mật Mạng phải đối mặt với ít mối đe dọa hơn từ các cuộc tấn công không xác định, nhưng có những thách thức bên trong mạng, chẳng hạn như nút byzantine độc hại.
Trước khi thích ứng với bất kỳ công nghệ mới nào, bảo mật và độ tin cậy luôn là mối quan tâm đầu tiên Công nghệ chuỗi khối được sinh ra để vượt trội hơn các giải pháp hiện có về hiệu suất bảo mật và tính mạnh mẽ Bảng 1 cho thấy sự so sánh của các CM được sử dụng rộng rãi trong blockchain ở sáu khía cạnh: độ trễ, TPS, độ phức tạp, bảo mật, tiêu thụ năng lượng và khả năng mở rộng Có thể thấy, các hợp đồng tư nhân / liên doanh cho thấy độ trễ, TPS và hiệu suất tiêu thụ năng lượng tốt hơn cùng với khả năng mở rộng quy mô thấp hơn; tuy nhiên, ứng dụng được áp dụng ưu tiên độ trễ và TPS hơn khả năng mở rộng Mặt khác, các cơ chế dựa trên bằng chứng có hiệu suất tốt về khả năng mở rộng, nhưng phải trả giá bằng độ trễ và TPS Trong một số trường hợp, giống như bằng chứng công việc, nó cũng tiêu tốn một lượng điện năng rất lớn Tuy nhiên, khả năng mở rộng tốt của chúng giúp chúng phát triển nhanh trong mạng công cộng mà không bị ảnh hưởng bởi sự gia tăng của người dùng, điều này khiến chúng hoạt động tốt trong các giao dịch thị trường đại chúng và hệ thống lưu trữ tệp phân tán Về hiệu suất bảo mật, điều đáng chú ý là sự đồng thuận không phải của byzantine được coi là hoạt động không độc hại, nhưng sự đồng thuận của byzantine không chỉ chịu được sự không hoạt động mà còn có khả năng chịu được các thông báo sai và sai Các chức năng PBFT với ít hơn (n-1)/3 nút byzantine và một số biến thể của PBFT cung cấp khả năng chịu đựng cao hơn với các giao dịch loại bỏ độ trễ, chẳng hạn như PBFT nhiều lớp.
Bên cạnh sự đồng thuận về việc đảm bảo rằng blockchain không có các mối đe dọa cấp cao nhất, các liên kết giao tiếp cần được tăng cường để ngăn chặn các vi phạm bảo mật bên ngoài Giao tiếp không dây có nguy cơ bị nhiễu và giả mạo do các kênh mở Trong thực tế của mạng blockchain không dây, lỗi giao tiếp sẽ dẫn đến lỗi nút, do đó làm giảm mức độ bảo mật Để giảm thiểu tỷ lệ truyền thành công, có thể xem xét cơ chế tránh va chạm, chẳng hạn như Đa truy cập theo cảm giác nhà cung cấp với tính năng tránh va chạm (CSMA/ CA) và bảo mật lớp vật lý.
MỘT SỐ CÁCH ỨNG DỤNG CHÍNH CỦA BLOCKCHAIN VÀ CÁCH ĐỂ CHUYỂN ĐỔI MẠNG KHÔNG DÂY HIỆN TẠI
Giao tiếp IOT và D2D
IoT là một ví dụ hình dung rằng tất cả các đối tượng hàng ngày của chúng ta và các thiết bị sẽ được kết nối với nhau, thu thập và chia sẻ thông tin Điều này sẽ cho phép tự động hóa các nhiệm vụ cụ thể và cho phép sự xuất hiện của các ứng dụng khác, chẳng hạn như nhà thông minh, giao thông thông minh, thiết bị đeo được, nông nghiệp thông minh, chăm sóc sức khỏe và giao tiếp giữa máy với máy, v.v Để đạt được sự tự động hóa và tăng trưởng như vậy, cần phải có các tiêu chuẩn và giao thức phù hợp cho các thiết bị IoT Tuy nhiên, các giải pháp hiện tại vẫn dựa trên mô hình tập trung, khiến nhà sản xuất tốn kém chi phí bảo trì, đồng thời người tiêu dùng cũng thiếu tin tưởng vào các thiết bị này.
Kết hợp với các hạn chế về tài nguyên của các thiết bị IoT, các mối quan tâm về quyền riêng tư và bảo mật cũng như khả năng tương tác kém giữa các nhà cung cấp khác nhau khiến IoT trở thành một lĩnh vực đầy thách thức
Tương tự, giao tiếp D2D, một mô hình hình dung giao tiếp và chia sẻ dữ liệu giữa các thiết bị, cũng có những thách thức tương tự đối với IoT Ví dụ, các thiết bị di động bị hạn chế bởi pin, trong khi bảo mật là mối quan tâm hàng đầu trong truyền thông di động Hơn nữa, để thực hiện đầy đủ thông tin liên lạc D2D, cần có động cơ thích hợp để trao đổi và chia sẻ tài nguyên, chẳng hạn như năng lượng hoặc dữ liệu, bởi vì các mô hình D2D hiện tại thiếu động lực để làm như vậy.
Trong bối cảnh này, blockchain là sự bổ sung tuyệt vời cho cả IoT và thông tin liên lạc D2D, vì nó có thể cung cấp cơ sở hạ tầng bên dưới với khả năng tương tác được cải thiện, quyền riêng tư, độ tin cậy và khả năng mở rộng.
Ví dụ, trong bối cảnh quản lý tài nguyên, các blockchains có thể được sử dụng để thực hiện chia sẻ phổ và ghi lại tất cả các yêu cầu thuê và sử dụng phổ. Hơn nữa, nó có thể cung cấp động lực cần thiết để các thiết bị chia sẻ và trao đổi tài nguyên, vì các giao thức hiện tại thiếu động lực để làm như vậy Tích hợp blockchain vào IoT và D2D, nó có thể cung cấp phần thưởng mỗi khi các thiết bị chia sẻ năng lượng hoặc dữ liệu của chúng, cho phép tạo ra một môi trường mạng hợp tác và đáng tin cậy hơn Hơn nữa, cơ chế phần thưởng này cũng có thể được áp dụng cho việc chia sẻ phổ, trong đó bất cứ khi nào người dùng thuê phổ cho người khác, phần thưởng có thể được chỉ định, tạo ra một môi trường cộng tác hơn và cải thiện hiệu quả phổ Hơn nữa, các blockchains có thể được sử dụng trong lĩnh vực liên lạc từ Xe cộ tới Bất cứ thứ gì (V2X) bằng cách khuyến khích các phương tiện trao đổi năng lượng hoặc thông tin với nhau Ngoài ra, một khía cạnh quan trọng khác của giao tiếp V2X là cách đảm bảo giao tiếp an toàn giữa các phương tiện và Cơ sở hạ tầng khóa công khai (PKI) Trong bối cảnh này, blockchain có thể được sử dụng làm cơ sở hạ tầng để cung cấp thông tin liên lạc an toàn và riêng tư cho PKI, hoặc cũng là giao tiếp giữa các PKI từ các nhà cung cấp khác nhau.
Tuy nhiên, bất chấp tất cả những lợi ích này, việc tích hợp các blockchains trong lĩnh vực IoT và D2D vẫn còn nhiều thách thức Trong trường hợp chuỗi công khai, ví dụ, các CMs phân cấp thường yêu cầu sức mạnh tính toán rộng rãi từ các nút mạng (chẳng hạn như các blockchain dựa trên PoW). Đây có thể là một vấn đề vì hầu hết các thiết bị IoT đều bị hạn chế năng lượng. Điều này đặc biệt đúng đối với các thiết bị được cung cấp bởi IoT di động, có thể được triển khai ở các khu vực rất xa hoặc không thể tiếp cận, với tuổi thọ pin dự kiến hơn 10 năm Do đó, sử dụng blockchain trong IoT di động, đặc biệt là khi việc xem xét tính toán của thuật toán đồng thuận, có thể làm giảm đáng kể thời gian sử dụng của các thiết bị IoT di động, hạn chế khả năng và hiệu quả giao tiếp
Do đó, vẫn chưa rõ việc tạo ra PoW có thể được thực hiện như thế nào khi các blockchains công cộng được tích hợp với truyền thông IoT hoặc D2D Do đó, các CMs khác, chẳng hạn như PBFT, đang được đề xuất trong bối cảnh các ứng dụng IoT Một thách thức khác trong việc tích hợp blockchain vào các thiết bị nhỏ là do khả năng bộ nhớ hạn chế của chúng Vì trong blockchain, mỗi nút cần phải có bản ghi của tất cả các khối hiện tại và trước đó trong chuỗi, nên việc lưu trữ một lượng dữ liệu khổng lồ như vậy trong các thiết bị IoT là điều không thể thực hiện được Do đó, vẫn chưa rõ làm thế nào để blockchain có thể được tích hợp hoàn toàn vào IoT Hơn nữa, blockchain vẫn có các vấn đề về quyền riêng tư, như các nghiên cứu khác đã chỉ ra, danh tính của người dùng có thể được suy ra bằng cách phân tích các mẫu giao dịch.
Trên hết, người ta cũng biết rằng blockchain giới thiệu sự chậm trễ do cách tiếp cận phi tập trung và các CMs của nó Do đó, độ trễ bổ sung này cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của một số trường hợp sử dụng giao tiếp không dây nhất định, chẳng hạn như trong V2X, các ứng dụng công nghiệp hoặc D2D và nó vẫn còn là một lĩnh vực cần được điều tra Hơn nữa, trong các tình huống V2X, bảo mật thông tin và khả năng phục hồi là rất quan trọng vì bất kỳ lỗi nhỏ nào cũng có thể dẫn đến hậu quả thảm khốc và thậm chí gây tử vong.
Trong những trường hợp đó, blockchain có thể cung cấp một lớp bảo mật bổ sung cho các phương tiện thực hiện trao đổi quản lý khóa, như trong Tham chiếu, hoặc thậm chí để bảo vệ danh tính và vị trí của phương tiện trong cái được gọi là quản lý bút danh Cuối cùng, một thách thức quan trọng khác trong lĩnh vực này, vẫn chưa được khám phá nhiều, là hiệu suất của liên kết không dây ảnh hưởng đến hiệu suất của blockchain như thế nào Mặc dù các công trình gần đây điều tra khả năng ứng dụng của giao thức CSMA / CA trong mạng blockchain không dây , hoặc hiệu suất bảo mật và triển khai nút tối ưu của các hệ thống IoT hỗ trợ blockchain , vẫn cần nhiều nghiên cứu hơn về lĩnh vực này.
Phân chia mạng
Network slicing là một công nghệ tiên tiến trong tương lai di động kiến trúc và nhằm đáp ứng các yêu cầu đa dạng của các dịch vụ công nghiệp khác nhau Network slicing là một dạng ảo hóa cụ thể cho phép nhiều mạng logic chạy trên cơ sở hạ tầng mạng vật lý được chia sẻ Một phần mạng được thực hiện khi một số Chức năng Mạng được Ảo hóa (VNF) dựa trên chuỗi dựa trên các yêu cầu dịch vụ được xác định rõ ràng, chẳng hạn như Giao tiếp loại máy lớn (mMTC), Băng thông rộng di động nâng cao (eMBB) và Giao tiếp độ trễ thấp siêu đáng tin cậy (uRLLC).
Việc quản lý và điều phối các nhà mạng phải được tin cậy và bảo mật tốt, đặc biệt là để đáp ứng các ứng dụng yêu cầu bảo mật cao, chẳng hạn như trong trường hợp phẫu thuật bằng robot từ xa và truyền thông V2X
Network slicing cũng cho phép Nhà khai thác mạng di động (MNO) chia một mạng vật lý đơn lẻ thành nhiều mạng ảo, được tối ưu hóa theo các mục tiêu kinh doanh và dịch vụ cụ thể Do đó, thuật ngữ Nhà khai thác mạng ảo di động(MVNO) được sử dụng Việc triển khai MVNO đòi hỏi sự tích hợp của một nhà môi giới phần mạng vào kiến trúc, như thể hiện trong Hình 2.
Hình 2 Quản lý phổ sử dụng blockchain và hợp đồng thông minh
Nhà môi giới phân chia mạng
Network slicing broker nhằm mục đích kích hoạt MVNO, nhà sản xuất trên thị trường công nghiệp và các nhà cung cấp Over-The-Top (OTT) để yêu cầu linh động và giải phóng tài nguyên mạng từ đơn vị cung cấp cơ sở hạ tầng dựa trên nhu cầu của họ Môi giới phân chia mạng dựa vào khả năng của MNO / Nhà cung cấp dịch vụ truyền thông (CSP) tự động và dễ dàng thương lượng với các yêu cầu của người thuê bên ngoài của phân đoạn mạng dựa trên các tài nguyên hiện có với nhà cung cấp cơ sở hạ tầng Trong Tham chiếu, các tác giả đề xuất khái niệm về một nhà môi giới mạng 5G có thể cho thuê tài nguyên mạng theo yêu cầu.
Nghiên cứu của 3GPP về điều phối và quản lý nhà mạng việc phân chia cho các mạng 5G và hơn thế nữa chỉ ra rằng việc thiết lập sự tin tưởng lẫn nhau giữa những người tham gia (MVNO, MNO, nhà cung cấp OTT) như một điều kiện tiên quyết để tạo ra sự đa-điều hành hiệu quả
Do đó, sự tin cậy và bảo mật là những yếu tố quan trọng cần được xem xét trong việc triển khai, thiết kế và tích hợp một Network slicing broker.
Tích hợp Blockchain để phân chia mạng và chia sẻ tài nguyên
Một thách thức lớn liên quan tới phân chia mạng và chia sẻ nguồn tài nguyên là nhu cầu giữ sự minh bạch, công bằng và một hệ thống mở trong số lượng tài nguyên đang có sẵn và một số người tham gia đáng ngờ.
Các chức năng của Blockchain và Công nghệ sổ cái phân tán có thể được đử dụng để giải quyết các vấn đề về độ tin cậy và bảo mật đã được đề cập bên trên liên quan đến việc triển khai phân chia mạng để cùng tồn tại các ứng dụng và dịch vụ khác nhau hoặc cho cả các trường hợp sử dụng dịch vụ và hoạt động của CSP Sự trao đổi của một lát mạng có thể dựa trên blockchain, trong đó hợp đồng thông minh blockchain đặt lệnh điều phối dựa trên SLA đã được đồng ý từ nhà môi giới mạng 5G Blockchain có thể được tích hợp để ghi lại cách từng tài nguyên đã được sử dụng và cách mỗi nhà cung cấp dịch vụ đã thực hiện chống lại SLA Blockchain kết hợp cấu trúc mạng phân tán, CM và mật mã nâng cao để trình bày các tính năng đầy hứa hẹn mà không có sẵn trong cấu trúc hiện có. Lợi ích chính đạt được thông qua blockchain là sự tích hợp của lớp tin cậy và lớp này làm giảm rào cản hợp tác/hợp tác và tạo ra hệ sinh thái hiệu quả và hiệu năng Hơn nữa, bản chất phân tán của blockchain ngăn chặn vấn đề lỗi duy nhất và do đó cần tăng cường bảo mật.
Hình 3 minh họa việc cung cấp dịch vụ phẫu thuật/ tư vấn từ xa và điều khiển máy bay không người lái một khoảng cách xa (với các nhà khai thác mạng ở các khu vực địa lý khác nhau ) trong khi tận dụng các công nghệ lát mạng và công nghệ blockchain Ở đây, một cách tiếp cận dựa trên blockchain được sử dụng để tự động hóa việc đối chiếu và thanh toán giữa các nhà cung cấp ở các khu vực địa lý khác nhau Nếu không có cách tiếp cận này sẽ cần đến sự can thiệp thủ công tốn kém hơn hoặc sự tích hợp của bên thứ ba để dàn xếp Blockchain cũng có thể cho phép các thiết bị truy cập liền mạch vào một số lượng mạng đa dạng. Tuy nhiên, điều này có thể yêu cầu nhà cung cấp mạng quản lý các quy tắc , giao thức và giao dịch tại số lượng điểm truy cập ngày càng tăng Blockchain có thể đóng vai trò củng cố, chẳng hạn như trong trường hợp kiểm toán Khi thông tin được lữu trữ trên blockchain, nó có thể thông qua “hợp đồng thông minh”. Chúng ta đã đề xuất một mô hình mà trong đó sự môi giới được quản lý bởi nhà môi giới mạng 5G trong khi thanh toán, hóa đơn và cho thuê được quản lý bởi sổ cái dựa trên blockchain được tích hợp trong lớp dịch vụ Blockchain có thể cho phép bảo mật và môi giới tự động phân chia mạng trong khi chứng minh được những điều sau:
Tiết kiệm đáng kể trong hoạt động ( giao dịch và điều phối ).
Tăng tốc quá trình trao đổi và giảm chi phí thỏa thuận.
Tăng hiệu quả cho từng phần mạng.
Tăng cường bảo mật cho các giao dịch phần mạng.
Việc tạo ra hợp đồng hỗ trợ blockchain cho MVNO và MNO không đủ khả năng đầu tư vốn mạng cần thiết có thể ở trên cao Đặc biệt, phổ tần số có thể được cho thuê bởi các nhà khai thác hoặc nhà sản xuất lớn dựa trên cơ sở trả tiền tùy theo nhu cầu và trong thời gian thực.
Blockchain cũng có thể tăng cường việc thực thi thỏa thuận khá đơn giản, có liên quan đến nhiều hoạt động môi giới, Hơn nữa, thương lượng về SLA có thể hiệu quả hơn khi định giá và mức Chất lượng dịch vụ (QoS) được xác định là các thông số hợp đồng thông minh Các cơ hội khác liên quan đến blockchain trong các mạng thế hệ tiếp theo bao gồm:
Việc giải quyết các giao dịch giữa nhiều nhà cung cấp dịch vụ, bao gồm giao dịch thoại và Bản ghi chi tiết cuộc gọi (CDR) của tất cả các cuộc gọi liên quan của những người tham gia.
Quản lý thỏa thuận mức dịch vụ ( SLA)
Đơn giản hóa các điều khoản chuyển vùng và thỏa thuận giữa nhiều các nhà khai thác.
Quản lý chuyển tiền xuyên biên giới và thanh toán qua nhà cung cấp dịch vụ nền tảng.
Quản lý danh tính người dùng / nút và quy trình xác thực.
Quản lý quyền truy cập phổ biến được cấp phép ( LSA) thông qua nền tảng blockchain thị trường vận chuyển.
Hình 3 Phân chia mạng áp dụng với việc sử dụng blockchain
Hệ sinh thái blockchain liên miền
Tài nguyên có thể chia sẻ là tài sản mới được xác định bởi các nhà khai thác tài nguyên phân phối, không giới hạn ở các phần truyền thông mà là năng lượng và tính toán Trong khi cơ sở hạ tầng truyền thông cũng dựa vào việc cung cấp năng lượng và tài nguyên máy tính, như thể hiện trong Hình 1 Do đó, một hệ sinh thái giao dịch hỗ trợ blockchain đáng tin cậy, bao gồm năng lượng, điện toán và truyền thông, có thể được xây dựng để cho phép 6G hiệu quả và bền vững.
Trong hệ sinh thái, chúng ta có thể tìm thấy nhiều luồng khác nhau của luồng giao dịch blockchain, năng lượng và tính toán bằng cách sử dụng các tài sản truyền thông được chia sẻ trong sơ đồ quản lý tài nguyên, như được thấy trong Hình 1 Các mũi tên trong Hình 1 đai diện cho các hướng luồng và chúng được bắt đầu với nhà cung cấp thông qua sơ đồ chia sẻ liên miền để đạt được người tiêu dùng cuối cùng ở cả cấp địa phương với blockchain và quốc gia hoặc cấp độ toàn cầu thông qua blockchain công khai Hệ sinh thái không giới hạn ở phạm vi năng lượng, giao tiếp và tính toán vì nó có thể được mở rộng sang phạm vị rộng hơn thông qua tích hợp nhiều trường để tiếp cận, ô tô, tài chính, sản xuất, chuỗi hậu cần v.v.
Các tổ chức có ý định kết hợp các nguồn lực như vậy có thể được công nhận như các nhà khai thác cơ sở hạ tầng ảo (VIO) vì họ không sở hữu tất cả tài nguyên mà là nhà cung cấp các tài nguyên kết hợp Ví dụ về VIO có thể được tìm thấy ở các vùng xa xôi, nơi các nhà đầu tư cơ sở hạ tầng địa phương có xu hướng để có các đơn vị Phát điện phân tán (DG) ngoài lưới, ví dụ năng lượng mặt trời và trang trại gió và nhiệt điện kết hợp vi mô (microCHP) để cung cấp năng lượng và nhiệt cho người dùng từ xa dưới dạng tài nguyên năng lượng phân tán ( DER) Tích hợp dựa trên cục bộ của tài nguyên như aka, Nhà máy điện ảo (VPP) đóng vai trò của các nhà cung cấp điện và nhiệt và cũng mua hoặc bán các mạng lưới khác với nhu cầu không được đáp ứng và dư thừa điện lực Vì các cơ sở này cách xa mạng lưới trung tâm và thiếu một phương thức giao dịch hiệu quả cả về chi phí liên quan đến thông tin liên lạc và chi phí giao hàng, lý tưởng nhất là phá vỡ với các nhà cung cấp địa phương và trao đổi điện với các hàng hóa khác Ví dụ, dịch vụ chuyển tiếp thông tin liên lạc và dịch vụ tính toán của cảm biến DG được sử dụng làm như trao đổi nguồn cung cấp năng lượng phần cứng, để phát triển hệ sinh thái trong khi nhu cầu nội bộ tăng lên. Ngoài các tài nguyên thuộc sở hữu của nhà điều hành, có nhiều các nguồn chứa tài nguyên chung giữa tất cả người tham gia.
Tuy nhiên, hệ sinh thái blockchain phải đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất và bảo mật của ứng dụng dự kiến.Về hiệu suất và an ninh, sự đồng thuận là mối quan tâm chính trong giao đoạn lập kế hoạch Sự đồng thuận khác nhau có thể được áp dụng cho chương trình chia sẻ Ví dụ: chuỗi công khai phù hợp hơn cho các giao dịch liên miền trên các nhà khai thác cấp cao nhất như lưới điện quốc gia và MNO cấp một Tuy nhiên, nếu các tài nguyên được định hướng cục bộ, chuỗi riêng có thể được lưu trữ như IoT và các nút cục bộ/ ngoài lưới, nơi thông tin từ chuỗi riêng được lưu giữ trong mạng với độ tin cậy cao để kiểm tra bên ngoài Một hệ sinh thái có thể đưa ra nhiều sự đồng thuận trên các chuỗi khác nhau để đạt được kết quả tốt nhất.
Ngoài việc triển khai các blockchain, phần cứng thực tế đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái, vì các ứng dụng blockchain hiện tại được thiết kế cho các ứng dụng lớp trên Nó thiếu hiểu biết về các giải pháp di động cho thiết bị di động, chẳng hạn như máy bay không người lái, ô tô và IoT Cần lưu ý rằng khả năng không dây cho blockchain là điều cần thiết trong việc triển khai 6G Các nút hỗ trợ blockchain không dây trao quyền cho Giao dịch giũa Máy với Máy(M2M) giữa các tài nguyên được phân phối và chia sẻ; do đó, điều cần thiết là các nút từ xa được kích hoạt không dây Trong tương lai gần, chiếc hỗ trợVANET được trang bị các nút blockchain có thể sạc lại pin từ nhiều điểm sạc không dây trong khi di chuyên và trao đổi thông tin và nó mang theo, ví dụ, dữ liệu ánh xạ phát hiện và đo sáng (LiDAR), chuyển tiếp truy cập internet, tài nguyên máy tính biên và bất cứ thứ gì có thể được sử dụng bởi thiết bị DG từ xa bằng cách sử dụng giao tiếp không dây, D2D và điện toán biên Các giao dịch được lữu giữ trong blockchain và được thực hiện bởi mạng xe cộ sau đó được khai thác bởi cơ sở hạ tầng cục bộ hoặc các nút blockchain trạm cơ sở Sau đó,các khối được khai thác sẽ được chuyển tiếp bởi các trạm gốc liên kết với vệ tinh với một khoản phí Đấu gia quang phổ và các lát cắt mạng có thể được tìm thấy trên chuyển tiếp dữ liệu và giao tiếp Phương tiện tới Mặt Đất (V2G) tầm ngắn, đòi hỏi băng thông cục bộ lớn để đạt được độ trễ thấp hơn Ví dụ nhằm cung cấp một cái nhìn sâu sắc về hệ sinh thái blockchain liên miền và các tính năng bổ sung khác đều được thực hiện dựa trên các giao dịch trao đổi giữa các miền.
Những thách thức khi áp dụng công nghệ Blockchain trong việc chia sẻ tài nguyên và quản lý phổ
Mặc dù blockchain có nhiều ưu điểm, nhưng một số tính năng cần được loại bỏ khi áp dụng cho các kịch bản quản lý phổ và chia sẻ tài nguyên Ở đây chúng tôi nêu nổi bật một số thách thức của việc áp dụng công nghệ blockchain trong việc chia sẻ tài nguyên và phổ sự quản lý.
Lưu trữ: Mỗi nút bản sao trong mạng blockchain thông thường phải xử lỹ và lưu trữ một bản sao của dữ liệu giao dịch đã hoàn thành Cài này có thể làm phát sinh cả gánh nặng lưu trữ và tính toán trên các thiết bị IoT, điều này nói chung bị hạn chế về nguồn lực, do đó hạn chế sự tham gia của họ vào mạng lưới Blockchain.
Mạng cơ bản: Thực hiện cơ chế đồng thuận trong blockchain rất tốt kém về mặt tính toán và nó cũng yêu cầu tài nguyên băng thông đáng kể Trong khi đó, nguồn lực rất hạn chế trong mạng tương lai Do đó, đáp ứng yêu cầu tài nguyên lớn thông lượng giao dịch có thể khó đạt được với hệ thống hiện tại Khả năng mở rộng của mạng blockchain:
Khả năng mở rộng của mạng blockchain là một vấn đề nghiêm trọng trong các hệ thống hiện tại Số lượng bản sao trong mạng blockchain liên quan trực tiếp đến thông lượng ( tức là số lượng giao dịch mỗi giây) và độ trễ ( tức là thời gian cần thiết để thêm một giao dịch vào blockchain) Do đó, duy trì khối lượng lớn các giao dịch dự kiến trong các mạng tương lai hỗ trợ blockchain các giải pháp để cải thiện thông lượng của hệ thống blockchain.
