区块链与5G技术的结合
哈尔滨工程大学 区块链技术课程 计算机学院
2019065212刘雅琪 2019065220王晰
- 发展历史
早在2016年，美国政府就开始对5G网络的无线电频率进行了分配，并在四座城市进行5G的先期试验。而2018年，韩国利用平昌冬季奥运会实现了5G首秀，通过对5G产业链的各环节公司全程提供的5G网络服务，成为5G全球首个大范围的准商用服务。
美国2016年年中，美国政府分配5G网络的无线电频率，四座城市先期试验；2017年Verizon宣布2017年下半年部署5G商用无线网和5G核心网。欧盟2017年7月达成初步协议；2018年确立了5G发展路线图,预计到2025年将在欧洲各城市推出5G。日本各运营商将在东京都中心等部分地区启动5G的商业利用；日本三大移动运营商NTT、DoCoMo、KDDI和软银计划将于2020年在一部分地区启动5G服务。2017年4月，韩国第二大电信商韩国电信(KT）挑手合作伙伴宣布5G试验网的部署和优化计；2018平昌冬季奥运会，韩国实现了5G首秀,成为5G全球首个大范围的准商用服务。
2017年我国政府工作报告指出:“全面实施战略性新兴产业发展规划，加快新材料、人工智能、集成电路、生物制药、第五代移动通信等技术研发和转化，做大做强产业集群。”这是政府工作报告首次提到第五代移动通信技术（5G)。11月，工信部正式发布了5G系统频率使用规划，将3.5GlEz、4.8GIEz频段作为我国5G系统掀起部署的主要频段。2018年3月2日，工信部又提出进一步加快5G系统频谱的规划进度，除了中频段指标之外，还要求提出毫米波、物联网、工业互联网、车联网的技术指标。
区块链作为一种分布式系统（或称一种“分布式账本”)，具备P2P网络构架，网络上记录的信息，具有不可算改的特点，因而在供应链、医疗等领域具备长远的发展空间。然而，区块链在上述领域的应用，均需布设一定规模的物联网设备。在现阶段，物联网设备的采购、布设成本仍然较高，限制了区块链行业在细分市场的实现空间。另外，对于工业、无人机、智慧城市等大需要物联网大规模广泛的应用场景来说，受限于缺乏统一的技术标准和执行方案以及因物联网设备数量巨大，个体组件结构简单，存在容易被破解、筹改和窃密等信息安全问题而未普及落地。
2.区块链优势
区块链是以比特币为代表的数字加密货币底层技术，集分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术于一体，被认为是互联网时代又一颠覆式创新，区块链因其在数据存储和信息传输等方面的巨大突破，很可能会从根本上改变现有经济、金融的运作模式。
区块链与5G的融合可以重新定义数字经济时代。区块链可以被看作是确保5G网络安全的关键推动者。
第一.解决单点故障：在通信资源共享等场景中，使用去中心化的服务架构，将消除瓶颈问题，从而有效地增强了服务交付质量；第二，数权问题：到2020年底，移动数据流量预计将增长46%。5G时代的到来，将进一步使得数据量指数增长。区块链为5G时代数据确权提供了基础设施支持；第三，溯源问题：在服务共享、结算等场景中，共享的数据、资源使用情况等信息上链后不会被篡改、可追溯，减少服务纠纷；第四，安全问题。区块链和5G的结合可以通过提供分布式信任模型来增强隐私机制；第五，多方协作：5G时代，运营商需要彻底改造后端系统，以管理由更多参与方和网络组成的更加复杂的5G生态系统。当今的系统根本不适合处理这个问题。这样，区块链正成为运营商有效管理其5G生态系统的新基石。它通过高效、安全、可扩展和透明的流程来实现这一点，并支持对5G未来的成功至关重要的多方协作。
3.行业发展现状
作为新一代移动通信技术，5G在峰值速度、用户速率、空口时延、移动性、连接密度、流量容量、频率效率等方面较以往的移动通信技术都有了量级的改进。5G的新特性可以被用来支持新的移动通信、产业互联网服务和万物互联，这些服务需要包括移动运营商、企业、增值业务提供商、政府监管机构和基础设施提供商在内的多方之间的无缝交互。区块链技术已经发展成为一种使能性、颠覆性和转换性的技术，并开始在许多行业垂直领域中采用。5G时代，区块链将主要在以下方面发挥巨大优势：多参与方之间、海量设备间的可信管理、安全交互、高效协同。
区块链在5G发展中具有市场潜在应用机会包括。5G基础设施众包：通过共享收益，引入社会资本，以资源招商的方式，进行招标发布和投资合作；5G基础设施共享：5G共享，主要指卖方移动网络运营商（MNO）通过网络虚拟化，将物理和无线电基础设施资源抽象并分割成不同的虚拟资源提供出去。每个虚拟资源都有各自不同的功能、服务和目标。区块链可以助力实现更高效安全的5G资源共享和使用情况追溯。使用智能合约，可以自动实现去中心化协议共享和支付。国际漫游：在这一场景中，未来可以采用基于区块链的分布式漫游网络接入和认证，高效、安全地共享区块链网络上的不同网络运营商的用户信息，实现漫游服务的无缝便捷接入，无需任何中央实体的干预。基于智能合约可以完成授权认证，以及自动计费和支付。网络切片：在5G中，网络切片被定义为物理基础设施或底层网络服务和功能的实例化。未来，区块链技术可用于替代部分或全部NSB功能。根据预定义的规则，智能合约可以实现允许不同的请求者自主和动态地协商各种服务合同条款。此外，运营商还可以在区块链注册和发布网络切片功能、并且实现自动计费结算；物联网设备管理和认证:在5G中，数百万个物联网设备的连接延迟预计不到1毫秒。如此大量的物联网设备的结合，为未来的移动用户提供新的商业模式和服务开辟了可能性。基于区块链的去中心化管理方案，会具有更高的信任度、可见性、可追溯性，同样可实现自动化支付。
4.主流产品
5GT：区块链+5G的全新应用落地场景。5GT是一个以“区块链+5G”为基础的综合性数字应用生态平台，正在建立一条包含数字资产、数字交易、5G融合、人工智能和物联网在内的全方位、多领域数字公链。 5GT通过专业的技术团队，以公链的安全、效率、容纳量、处理量为切入点，结合“区块链+5G”技术理念，让每秒百万次的交易成为可能，提高了数字智能商业的开发效率，助力区块链行业生态的繁荣发展。
5GT 深知，要想完全释放出5G 潜能，必须通过科技融合，这也是 5G 作为催化剂赋能各垂直行业的关键。得益于设备之间高强度的互联性，恶意设备可能会在网络中引起混乱，随着 5G 网络的推广将会使这些设备之间的交易和支付呈爆炸式增长。届时，当前的金融基础设施将变得不堪一击。而区块链，可以帮助 5G 来解决安全性和可扩展性这两个障碍。5GT 将利用区块链的不可篡改特性和共识机制，发挥区块链的数据追溯审核、数据真实、快速反应、链上成员管理、资产数字化和流程智能化等特性，为物联网提供安全上的保障。智能合约则为各应用和交易都提供了一个可靠的底层协议。
作为面向 5G 数字经济时代、专注于 5G 应用场景的基础公链，5GT 旨在利用区块链技术实现复杂的应用场景业务上链，为 5G 数字时代的产业发展助力。在主网上线之后，5GT 将广泛应用于 5G 环境的物联网、人工智能、工业控制、智慧城市、智能制造、边缘计算模块等应用领域。5GT相信区块链的发展，也相信5G时代下的数字化解决方案。希望有更多的人跟我们一起了解区块链，加入区块链，一起助力5G时代和区块技术的发展！
5.发展预测
为了满足5G标准中的各项预期，还有很多技术、机制、商业模式方面的问题需要探索和解决。区块链和5G融合发展面临的挑战包括：第一，是智能合约的合法性：智能合同的法律地位通常取决于是否存在与之相关联的有约束力的合同和法律文件。需要为基于智能合约的协议的定义、实施、管理制定清晰的监管框架；第二，是智能合约的安全性：智能合约代码也可能包含漏洞。开发安全、无漏洞的5G智能合约代码已成为一项关键任务。此外，从设计上讲，智能合约是不可修补或升级的。因此，5G智能合约需要制定漏洞修复、更新等方面的标准化方案；第三，是可扩展性：区块链技术的可扩展性需要改进，以支撑万物互联时代的服务体量。安全性也需进一步提升。5G网络的目标端到端延迟小于1毫秒。这个严格的需求需要以非常高的吞吐率配置和设置事务。目前，区块链公链网络，如比特币和以太坊，每秒可以处理10-14笔交易，一些私链实现可以达到3000到20000TPS；第四，是互操作性：目前，有非常多类型的区块链平台可供使用，不同区块链平台之间的无缝跨链互操作，是一个具有挑战性的问题。
区块链与人工智能、物联网、5G技术的结合，有望推动智慧城市、数字社会、资产上链等领域的发展。区块链技术可对现实物理资产进行确权，通过智能合约等技术，使得通证化的物理资产在链上更灵活、更自由地流转，丰富市场层次，充分激发生产力。5G和NB-1oT为代表的物联网技术将会突破现有物联网的局限，广泛应用在物流、农业、自动化管理等各个领域，在生产效率、成本和安全性方面带来巨大创新优势。人工智能技术将使得工业生产、资产流转等效率更高，资源得到更优质的配置。而5G技术则作为上述技术的基础设施，在高速的数据传输下使得人与人、人与物、物与物之间更高效、可靠的连接成为可能。
首先，在物联网领域，5G的万物互联可以实现实时并快速地传输硬件数据，区块链技术同时能为物联网中的设备与设备间大规模协作提供去中心化的解决思路。同样，5G技术高传输速率与区块链不可篡改、安全、可溯源、零知识证明的特点在大数据与人工智能、车联网、无人驾驶、工业控制、智慧城市等领域也发挥重要作用。无论是是车联网、智能家居还是智慧城市，5G可以加速端与端之间的链接，从而推动大规模应用的落地，但关键是要思考“硬件是否有通过区块链技术进行分布式链接的需求”，难点在于物联网设备多样性所带来的计算性能、网络性能和开发平台上区块链协议实现的不同。据了解区块链物联网项目优物链（UOTC）有利用5G技术提前布局，在为物联网打造新共识协议（UxBFT）以外，还针对NB-IoT所需的UDP协议对区块链的协议进行了改造，从而实现溯源追踪设备的跨境追溯。其次，对于需要传输大流量视频、图片数据的应用场景来说，比如VR/AR 、游戏等娱乐领域，5G的eMBB带来的高速传输的特性可以支撑需要大流量视频、图片数据传输的应用场景的落地。再次，区块链为5G提供基础服务也是结合的新思路。例如利用区块链技术构建去中心化网络基础设施的DNet，调动用户将身边的电子产品打造成可以进行传输的微基站，在帮助运营商构建微基站降低运营商成本的同时，使得每个参与的用户都能成为区块链的入口。通过区块链智能合约的方式变现用户的闲置流量，帮助运营商广泛建立5G相关基础设施，推动5G的快速落地和发展。未来真正落地与5G的发展息息相关，也更考验对服务商资源的把控能力。
