区块链与5G手艺融合生长的必要性和可行性

 01——5G的界说与生长

5G即第五代移动通讯系统（5th generation mobile networks或5th generation wireless systems），是面向2020年信息社会服务的无线通讯系统，其观点在2001年由日本NTT公司提出。5G手艺从被正式提出后，吸引了许多企业如通讯装备商、器件供应商、科技公司等的关注和投入。对于其尺度的制订，业界也是一直争执不休，直到美国时间2018年6月13日，第一个国际5G尺度在圣地亚哥3GPP**上才正式定下。

作为新一代的移动通讯手艺，5G被以为是4G的延伸，但在移动宽带、时延可靠和海量毗邻（Mmtc）等方面都有大的提升，详细表现为：

• 以10Gbps的数据传输速率支持数万用户

• 以1Gbps的数据传输速率同时提供给在统一楼办公的许多职员

• 支持数十万的并发毗邻以用于支持大规模传感器网络的部署

• 频谱效率应当相比4G被显著增强

• 笼罩率比4G有所提高

• 信令效率应获得增强

• 延迟应显著低于LTE

5G手艺通过提供更高的数据传输效率、更广的服务规模、更低的通讯延迟，将迎来爆炸性的移动数据流量增进、海量的装备毗邻。更主要的是，5G手艺为不停涌现的种种新营业和应用场景提供手艺支持，如物联网、车联网、工业、大数据和广播类服务等，以及在发生自然灾害时的生命线通讯等，移动通讯手艺也因此实现了从小我私家营业应用向行业营业应用的转变。

凭据IMT-2020揭晓的《5G观点白皮书》，5G的创新手艺包罗大规模天线阵列、超麋集组网、新多址、全频谱接入和新网络架构。其中大规模天线阵列、超麋集组网、新多址和全频谱接入等手艺是业界关注的无线领域创新焦点；基于软件界说网络（SDN）和网络功效虚拟化（NFV）的新网络架构是网络架构领域的未来尺度。

此外，基于滤波的正交频分复用（F-OFDM）、滤波器组多载波（FBMC)、全双工、天真双工、终端直通（D2D）、多元低密度奇偶检验码、网络编码、极化码等也是5G主要的潜在无线关键手艺。5G通过融合上述关键手艺，能应对多样化场景的极端差异化性能需求，其适用的应用场景包罗延续广域笼罩、热门高容量、低时延高可靠和低功耗大毗邻等四个 5G典适用场景，包罗云VR/AR、智慧安防、车联网、智能都市、智能制造、无人机、SDWAN+NAS、Mesh产物、边缘盘算模块等应用领域。

作为未来创新手艺的尺度，全球各国给予高度重视，制订了明确的5G商用时间表。这相当于所有美国消费者在2016年的所有支出，并超过了2016 年中国、日本、德国、英国和法国的消费支出总和。

到2035年，全球5G价值链将缔造3.5万亿美元产出，同时缔造2200万个工作岗位。上述数字超过了今天整个移动价值链的价值。5G价值链平均每年将投入2000亿美元，连续拓展并增强网络和商业应用基础设施中的5G手艺基础。

此外，5G部署将支持全球现实GDP的历久可连续增进。在2020年至2035年间，5G 对全球现实GDP增进的孝敬预计将相当于一个与印度一致规模的经济体。简而言之，5G将会通过以极高的速率实现种种装备之间的实时通讯，成为AI、大数据、云服务等新一代创新手艺的推动者，**限度地施展这些创新的影响。数字领域的数据爆炸可以辅助大规模转变营业，并为用户提供厚实、有意义和身临其境的体验。随着5G数据经济的充分生长。人们的工作和生涯方式将发生基本性的转变，全球经济也将迈向新的数字时代。

02——大数据存储存在的问题

当前，随着大数据的兴起，5G手艺的逐步落地，作为支持行业生长的数据存储系统，还存在诸多问题，这也为未来5G手艺的深度应用生长，添加了障碍，这些问题主要包罗：

• 数据使用率低下

• 小我私家数据平安得不到保障

• 中心化的运作方式

• 服务器平安性不高

• 数据的修复能力不够

随着5G时代的到来，数据和存储需求的爆炸性增进，人们对传输速率，平安性和隐私性中心化存储的瑕玷加倍显著。数据已成为财团的垄断者，数据制造者自己没有数据的所有权和处置权，也没有从制造数据中获得响应的知识产权和利益。此外，存储的高要求难以知足、数据平安隐患、多元应用的高成本、个性化服务不天真、传统中心化组织坏处等都严重阻碍了现有模式的转升级。

03——数据存储方面5G的不足

5G时代，峰值理论传输速率比4G网络的传输速率快数百倍，但数据传输到用户服务器还存在“一段路”，也就是存储装备自己的速率，这被业内形象称之为“**一公里”。在数据存储方面，5G的不足主要表现为：

• 数据缺乏平安保障，容易被黑客窃听

• 在5G网络上开发种种物联网应用的成本高昂

• 除了通讯以外，终端之间难以实现价值的买卖和交流

• 能耗问题，并发通讯和并发盘算需要大量的能耗并形成资源虚耗

• 存储瓶颈，高速传输下数据流将跨越数目级举行增进

此外，5G的正式商用，使得AR/VR、自动驾驶、物联网等手艺成为现实，这些手艺的应用也标志着流数据时代到来。而当前的数据处置、存储方式并不适用于流数据时代。所谓的流数据，并不是数据流，它指的是一组顺序、大量、快速、延续到达的数据序列，其可被视为一个随时间延续而无限增进的动态数据聚集，在并发上，其单元并非以千为单元，而是百万。同时，这样的数据在读写上均对延时具有要求。

流数据需要响应的处置、存储平台。凭据流数据的特点可以看出，其所需要的处置、存储平台需要知足具备以下几方面能力：一是百万级别并发下小于10ms的读写延时；二是同时具有存储和处置能力，在此基础上既能对流数据实现读写，同时历史批量数据也能获得高吞吐量的读；三是确保每个数据都能被处置且只处置一次，并遵照严酷有序的接见模式。

但当下企业所应用的数据处置、存储平台却存在着多种缺陷，基本无法顺应流数据的到来。通常而言，现在所使用的大数据框架主要为Hadoop、Spark或者是Kafka，数据进入这些框架，将会被分为两条线处置，一个走Spark Streaming去处置实时数据，一个是传统的ETL放到批处置集当中，这样的架构也导致了整个平台的不足。

首先数据凭据时间的属性走了两条处置逻辑，应用程序的处置逻辑会被写两遍；其次在现实场景中，这样的平台无法做到实时数据和历史数据同时处置，使用这样架构的话，必须要等到批处置拿到准确效果之后才可以做聚合处置，这便造成延迟的大幅提升；**，从成本上，这样的平台使得原始数据在差别开源项目当中被拷贝多份，如在Kafka当中会有3次拷贝，到了Spark Steaming再来3次拷贝，对于大数据来说，原本数据便到达海量级别，多次的拷贝势必进一步增添存储容量，继而增添存储设施采购成本。

04——区块链+5G的可行性与优势

区块链（Block chain）是一种分布式共享记账的手艺，它要做的事情就是让介入的各方能够在手艺层面确立信托关系。区块链可以大致分成区块链底层手艺和区块链上层应用。所谓区块链的应用，就是基于区块链手艺的革新、优化或者创新等应用。区块链手艺最为焦点的意义是介入方之间确立数据信用。

区块链手艺潮水不能逆转，并正在以其自身的运行纪律不停地完善和优化，分片手艺、侧链、跨链、共识算法、抗量子等领域手艺也在不停突破中。从区块链产业看，随着行业龙头的泛起，市场向精细化划分，再加上法律法规的逐步健全，未来三年内，区块链产业款式将基本形成，区块链对社会经济各领域的推动作用快速展现，区块链在全球局限内对人类的生涯发生普遍而深刻的影响。在通讯领域，传统方式下的信息都是通过点对点传输来完成，这使得追踪者可以通过追踪信息传输的路径来阻挡信息，这就带来了一个平安问题，由此也就发生了保障信息传输路径**平安的迫切需求。区块链手艺的原理正好可以辅助解决这一问题。区块链在通讯领域的全新应用可以完全改变信息传输的渠道，从基本上解决信息通报的路径平安问题，区块链手艺为未来通讯信息通报模式的改变打开了一扇大门。

然而，区块链在更多实体领域的应用，均需布设一定规模的物联网装备。在现阶段，物联网装备的采购、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、智慧都市等大需要物联网大规模普遍的应用场景来说，受限于缺乏统一的手艺尺度和执行方案以及因物联网装备数目伟大，个体组件结构简朴，存在容易被破解、窜改和窃密等信息平安问题而未普及落地。5G手艺的与区块链手艺的融合，则为未来缔造了更多可靠空间。5G是未来网络的基础设施架构，区块链是营业开展的新框架，区块链如何与5G手艺慎密融合，是区块链设计者们现在重点研究的课题。

1）5G缔造的万物互联为区块链带来万亿市场时机

当前全球上万亿的商品中，有 99.99% 的商品都没有接入区块链网络，其中一个原因是受制于终端的不成熟，众多依赖于物联网终端的区块链产业应用无法商业化，其中包罗云 VR/AR、智慧安防、车联网、智能都市、智能制造、无人机、软件界说广域网+网络附加存储（SDWAN+NAS）、无线Mesh产物、边缘盘算模块等。

而5G手艺能够给物联网带来更广的笼罩、更稳固的授权频段、更统一的尺度从而对基于物联网的区块链应用提供有力的支持。因此，依托高速的5G通讯手艺，以及物联网、大数据和人工智能等各项手艺的生长，区块链将能为全球上万亿的商品，提供稳固的跟踪、溯源能力和分布式的点对点买卖功效。

2）区块链为5G应用场景提供数据珍爱能力

5G时代对数据的珍爱能力提出了更高的要求。5G泛起后网络速率将大幅度提升，数据量也将随之急速增进，此外，更多盘算和存储将由智能终端和边缘盘算节点来负担。

区块链手艺旨在打破当前依赖中央机构信托背书的买卖模式，用密码学的手段为买卖去中心化、买卖信息隐私珍爱、历史纪录防窜改、可追溯等提供手艺支持，自然适用于对数据珍爱要求严酷的场景。

3）区块链促使5G实现真正的点对点的价值流通

5G 重点结构分布式的场景，好比车联网、远程视频、智慧都市等。区块链可以做到在分布式部署的架构下，无需中央机构做确权，而由去中心化的节点在链上来确权和分发。这就促使点对点的价值交流成为可能，而不需要通过中心化的中转、提成，大大提升了终端买卖的效率，降低买卖成本。好比5G带宽租赁服务、新能源电表买卖等等商业模式，很适合通过区块链来完成点对点的买卖，实现价值交流。

5G手艺作为通讯基础设施未来能够促进区块链应用项目的落地，二者可以实现优势互补，获得1+1＞2的效果。

05——部门落地应用场景

基于5G的物联网、人工智能、智慧都市、通讯与社交、金融大数据等区块链应用正在落地。

1）物联网应用

基于边缘盘算和分布式存储手艺特征，在5G物联网应用领域将存在广漠的远景。通过“区块链+5G”实现点对点网络协作、提高窄带物联网效率、降低时延、提高平安性。区块链手艺与5G手艺均使得装备与装备间的通讯成为可能，物联网可组成一个基本不需中央服务器的网络系统，由此可削减DDoS等攻击手段带来的打击，使整个系统鲁棒性更强、平安性更高。

详细而言，边缘盘算的低延迟和交互性让物联网脱节云盘算现有局限。云盘算有延迟，尤其是IoT发生的数据，上传云端盘算，再返回装备，时效性太差。应用场景如实时语音翻译、无人驾驶等对实时性要求特别高。另外，云盘算知足不了现在大规模发作的物联网数据盘算需求。IoT联网装备和发生数据的增进量远大于云盘算的增进，但边缘节点可以迅速扩充。

同时，区块链提供了基础系统做到海量数据内陆盘算，不需要云盘算。好比机械发生的数据、电表数据、环境监测数据等数据并不需要云端处置，在内陆端或者边缘端处置即可。可制止带宽的虚耗。再如海上钻井平台，只需要将监控有问题的数据传给服务器即可。

区块链基于5G和边缘盘算在物联网应用中存在四个层域：装备域（感知与控制层）、网络域（毗邻和网络层）、数据域（存储和服务层）、应用域（营业和智能层）。这四个“层域”就是边缘盘算的盘算工具。对于各层级独占的营业，只需在对应层级自力部署针对性的盘算能力。

5G 手艺支持的物联网装备将会推动数据传输的大幅度增进，预计到2021年，Cisco项目就会发生847泽字节（1泽字节为1万亿GB）的数据，虽然区块链的焦点是去中心化数据存储系统，然则它并不能存储云云大量的数据。若是物联网数据不能存储在区块链上，就很容易会受到攻击。

不外，区块链通过指向整个数据集的外部数据存储站点来存储数据的哈希值倒是完全有可能。现实上，这种外部存储结构还可以在其他去中心化协议上运行，如 IPFS 或 OrbitDB。更主要的是，在区块链上存储哈希值，任何人窜改数据都市改变哈希值，这样一来，我们就能够知道被攻击了，并通过时间戳纪录攻击时间。在区块链上存储哈希值，任何人窜改数据都市改变哈希值，这样一来，我们就能够知道被攻击了，并通过时间戳纪录攻击时间。

未来，区块链行使5G 手艺还能改善区块链网络的性能。增添网络带宽、边缘盘算的延迟降低，就可能会导致加入公共区块链的分外节点激增。若是将通过5G手艺的笼罩度扩大到边远地区，提供更多的移动装备，好比手机和平板电脑等，就可以大幅度提高网络介入度，进而改善区块链的平安性和去中心化特征。

2）人工智能应用

现在，手机等装备的盘算能力有限，5G手艺周全推广后，可以通过“区块链+5G”提高云端传输效率，增强数据运营支持。区块链手艺与5G、人工智能等手艺相连系，将迸发伟大的应用潜力。即5G通讯手艺解决数据的传输和无缝衔接，区块链解决数据的存储和珍爱，人工智能解决数据的分析和应用。

5G的普遍应用，伴随着智能手机市场的成熟，可穿着和智能助理有望引领下一波智能装备的普及。由于电池使用时间，网络延迟和带宽限制，小我私家可穿着装备通常接纳Wi-Fi或蓝牙举行毗邻，需要经常与盘算机和智能手机配对，无法作为自力装备存在。

区块链将同时为消费者领域和企业营业领域的可穿着和智能辅助装备提供机遇。可穿着装备将为制造和堆栈工作职员提供“免提”式信息服务。云端AI使可穿着装备具有AI能力，如搜索特定物体或职员。

5G将以三种关键的方式来解决这个挑战。端到端网络延迟将从60~80 ms下降到10 ms以下。高达10 Gbps的上行带宽将允许高清图像和视频的上传。此外，网络边缘的缓存和盘算能力将极大地提高响应时间和电池效率，从而提高用户体验。高质量内容驱动更高的数据消耗，移动运营商可以提供具有竞争力的企业包，包罗基本毗邻服务与其他增值服务，如大数据、MEC和缓存等。

区块链配合5G无处不在的笼罩局限、更高的数据速率和更低的延迟，小我私家可穿着装备可以部署在关键营业的场景中，好比公共平安、挖矿和远程医疗。

3）智慧都市建设

• 智能家居：通过家庭内部的边缘**提供Wi-FI、蓝牙、Zigbee等多种毗邻方式，毗邻种种传感器和网络装备，同时出于数据传输负载和数据隐私的思量，在家庭内部就地处置敏感数据，降低数据传输带宽的负载，向用户提供更好的资源治理和分配；

• 智能制造（工业互联网）：将现场装备封装成边缘装备，通过工业无线和工业SDN网络将现场装备以扁平互联的方式毗邻到工业数据平台中与大数据、深度学习等云服务对接，解决工业控制高实时性要求与互联网服务质量的不确定性的矛盾；

• 智慧水务：行使先进传感手艺、网络手艺、盘算手艺、控制手艺、智能手艺，对二次供水等装备周全感知，集成都市供水装备、信息系统和营业流程，实现多个系统间大局限、大容量数据的交互，从而举行全程控制，实现故障自诊断、可展望性维护，降低能耗，保证用水平安；

• 智慧物流：通过专用车载智能物联网终端，实时周全采集车辆、发动机、油箱、冷链装备、传感器等的状态参数、营业数据以及视频数据，视频、温控 、油感 、事宜联动，对车辆运行状况周全感知，形成高效低耗的物流运输综合治理服务系统。

• 车联网和无人机：5G 手艺支持装备与装备之间的直接通讯，构建Device to Device网络，因而种种物联网将迅速普及，首当其冲的即是 “杀手级”应用——车联网领域。区块链在大数据治理、平安性、透明性和点对点买卖方面具有独到优势，使得在车联网的自动驾驶、无人驾驶等领域装备协作成为可能。

区块链可用于整个汽车价值链，从供应链治理、汽车硬件制造到自动化驾驶，以及车辆生命周期数据跟踪，继而为自动驾驶提供数据，也能缔造成本节约和优化运营流程。通过 PoT 模块将车辆数据接入链上后，若是车辆发生事故，未来能够保证数据实时采集，基于实时传输的物联网数据，完成保险赔付、二手车买卖等金融场景使用。在车联网应用场景中，区块链支持自主身份，即将一个怪异的身份标识存储于链上，组成唯一的身份标识。另外，借助装备的可编程逻辑（智能合约）控制器机制，可以行使区块链为芯片提供加密接口，从而在去中心化的环境下，保证系统的平安性。

4）5G通讯与社交

停止2020年底，10大社交网络中每月活跃用户总数约为100亿。排在前三位的社交网络包罗Facebook，每月活跃用户数目20亿，** 15亿，微信9.63亿。

智能手机一直是社交网络的关键。约莫60%的月活跃用户是通过他们的智能手机接见Facebook等。然而，消费者正在通过小我私家可穿着装备来更新自己的家庭和同伙社交网络，这些可穿着装备可以实时视频直播，甚至是360°视频直播，分享运动、步数、甚至他们的心情。社交网络的盛行解释用户对共享内容(包罗直播视频)的接受度日趋增添。

基于5G手艺和区块链的融合，将为通讯和社交网络提供加倍优质的生态应用环境，而基于5G手艺的区块链手艺协议，让高清直播的性能进一步提升，让社交网络加倍顺畅、便利。

区块链支持 5G 架构下的通讯和社交信息上链，将内容分块转换为哈希值，存储在区块链网络上，支持通讯和社交索引变量、储存变量置换，接纳基于内容索引的方式，能够实现数据流的上链和智能合约操作，实现海量内容、视频和图片的智能化分析。同时，通过区块链通证激励系统，激励更多的终端孝敬视频存储空间，通过通证激励机制盘活闲置存储资源。

5）金融大数据区块链应用

• 资产数据化与通证化

通证是区块链**特色的应用，不发通证，区块链的魅力和威力就大打折扣。区块链是新天下的后台手艺，而通证是新天下的前台经济形态，两件事看似自力却互相联系。连系区块链手艺的本质来看，去中心化与分布式是最主要的特征。去中心化焦点的头脑是个体不需要借助中心化的机构来举行身份认证等信托关系的构建，也就是说去中心化意味着个体可以举行自我治理、自行推行合约。区块链手艺让民众对某个事宜举行验证，而且要求到达多数认可的行为才气被社会以为具有可信性的行为，然后通过加密方式将这种行为举行珍爱，确保不会被窜改。但由于缺乏中央机构的信誉保证，通过分布式对某个事宜的验证可能需要天下大规模民众的介入，否则不具有公信力。

现实上，以前可流通的凭证其实有两种形态，一种是实物和纸质形态，另一种是电子和数字形态，股票、债券、股权、货币等数字形态的资产组成一个重大的价值网络，这个价值网络完全依赖于某个中心化机构，也就是说资产的挂号、转让都依赖于中心化机构，中心化机构所能触达的地方就是这个价值网络的界限。 区块链作为比特币的底层手艺，使得数字资产无需通过中介就可以实现流通，区块链上面成千上万的节点纪录了每次买卖，任何人都无法窜改，而这就为通证赋予了新的涵义。

区块链的通证生态系统以商业资产的数据化和通证化为目的，不能窜改，而且它会保留每个买卖和所有者的公然踪迹。这种买卖的数字踪迹不仅证明了所有权的历史，而且有助于确保更少敲诈。不能窜改的结构使通证持有人不能能做到“双花”其代币——吸收两个差别泉源的相同通证。这有助于向投资者保证，在买卖发生后，没有人可以伪造买卖。

• 证券化资产治理

资产证券化（ABS）是指将缺乏流动性，但具有未来现金收入的资产打包起来，确立资金池并通过结构性重组方式，将其转变成可以在金融市场上出售和流通的证券。

证券化有三个步骤：第一步是发起人把这个资产扩展隔离到特殊目的载体，第二步是把这个特殊目的载体的资产分拆份额，第三步是买卖。传统方式中，这个流程手续繁杂且效率低下。一样平常公司的证券刊行，必须先找到一家券商，公司与证券刊行中介机构签署委托募聚集同，完成繁琐的申请流程后，才气追求投资者认购。而且证券 一旦上市后，买卖更是极为低效，证券买卖日和交割日之间存在数天的时间距离。而区块链发生后，ABS可以简化为三个步骤：一是确权对应；二是代币化，把资产分割成货币或token；三是智能合约的买卖。

通过区块链通证生态系统治理证券化资产，可极大的提高ABS资产运作的效率、平安性和可追溯性，实现买卖数据的平安存储，保证信息不能伪造和窜改，并自动执行智能合约。ABS买卖过程中所有市场介入者，通过分布式账本和共识机制保持资产挂号与买卖信息的同步，有用解决了机构间费时艰苦的对账整理问题。

06——总结

5G手艺可以加速区块链应用落地，区块链手艺也会给5G应用带来新思路。关键要思索硬件是否有通过区块链手艺举行分布式链接的需求。区块链的分布式网络连系智能合约，能够解决许多现在信息网络的硬伤，市场和时代呼叫了区块链的降生。

在一个市场中，若是有足够多的买家和卖家，消费者和供应商都有一致的影响价格的能力，到达自由竞争市场状态，就能够解决信息不对称性、促进微观经济运行保持高效率、提高资源配置率、消费需求知足**化。

区块链不仅将价值互联网带入了我们的天下，也将缔造无数商业价值机遇，现有的经济模式或许都市在去中心化的基础上重新洗牌，到时候区块链基于社群、跨界和资源聚合所发作的经济能量是不能估量的，必定会催生出新的买卖模式和买卖平台，只有真正具备实力的平台才会更好的迎接数字经济时代带来的改造。