5、物联网网络中的合作频谱共享与信任管理

物联网网络中的合作频谱共享与信任管理

1. 引言

随着物联网（IoT）的发展，数十亿无线设备的广泛应用使得频谱稀缺成为新无线通信技术大规模实施的关键挑战之一。目前，部分所需的无线电频谱通过专用的物联网频谱或免许可频谱频段提供。然而，为了满足新兴物联网应用对吞吐量、延迟和可靠性的要求，需要新一代的频谱管理技术，通过可靠且实用的动态频谱共享方法来提高无线电频谱的利用效率。

当前大多数频谱管理方法主要集中在常见的频谱共享机制上，例如数据库控制和频谱感知机制。但这些方法并不适用于物联网设备：
- 频谱感知机制 ：物联网设备能量有限且频谱移动性受限，频谱感知需要设备监测不同频段并识别频谱空洞，这会消耗大量能量，同时还要求设备具备在不同频率工作的能力。
- 数据库控制机制 ：物联网设备需要访问地理位置数据库或网络中的中央控制器或启用器，这在所有物联网网络中可能并不实用。

此外，常见频谱共享模型存在过于保守的问题，为保护授权用户免受非授权实体的有害干扰，限制了非授权用户的传输功率或分配了广泛而静态的保护区域，无法满足物联网网络对无线电频谱不断增长的需求。而且，在常见模型中，授权用户通常无法从允许非授权用户共享频谱中获益，甚至可能受到非授权用户的干扰。因此，灵活的频谱共享模型，即授权用户（PU）可以自愿将其部分频谱访问权出租给非授权用户（如物联网设备）以换取报酬或补偿（如能量收集或合作中继服务），为双方提供了双赢的解决方案。

频谱共享技术面临的一个主要问题是安全。物联网的安全范式面临着与物联网设备特性相关的挑战，包括低运行功率、低计算能力以及在各种不同设备中嵌入安全功能的困难。无线