一种基于大数据分析的频谱二级交易系统技术方案

提出一种基于大数据分析的频谱二级交易系统，所述系统包括频谱大数据采集子系统、频谱大数据存储、分析和预测子系统、频谱二级市场交易信息发布子系统。所述系统借助频谱监测点实时监测频谱使用状态信息，利用大数据分析和挖掘技术对获取的频谱状态数据整合分析，建立频谱使用状态参数和频谱二级市场交易价格之间的相关关系，并以可视化界面的形式向公众提供频谱二级市场交易信息服务。所述系统为拥有授权频段的无线网络运营商和急需频谱的网络实体提供有效的频谱二级市场交易信息支持，有助于提高已授权频谱的利用率，促进新型无线通信技术的应用。本发明专利技术设计合理，适用性强，可靠性好，便于推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域，主要解决无线电频谱资源稀缺问题。通过建立一个基于大数据分析的频谱二级交易系统，为有意愿通过出租频谱获取收益的无线网络运营商和有意愿通过付费获取特定时间段特定地点的频谱承租运营商建立有效的频谱空闲信息采集、处理以及空闲频谱定价机制，不仅大大降低了频谱二级市场交易双方的频谱管理代价，而且能够提高现有授权频谱资源的利用率，缓解频谱资源紧张现象。
技术介绍
无线通信是以电磁波为媒介传输信息的，具有不受传输线路限制的优点。经过最近几十年的发展，无线通信技术越来越成熟可靠，人们越来越倾向于采用无线传输方式的通信服务。原有的有线通信逐渐被无线方式所取代，新兴的无线应用大量涌现，宽带无线接入需求日益增长。研究者不断开发新的无线接入技术，利用新的频段来提供各种业务，但是鉴于移动终端天线尺寸和功率的限制，可用的无线接入频段很有限，频谱资源不足问题逐渐成为制约未来无线通信技术发展的关键问题。目前大多数国家采用行政管制方式管理本国频谱资源，将总的频谱资源划分为授权频段和非授权频段。非授权频段仅占很小的比例，各种通信系统可在满足规范要求的情况下，共享接入非授权频段；频谱资源中的大多数频段为授权频段，得到授权频段的单位或个体具有该段频谱的长期专有使用权。通常将上述频谱管理模式称为静态的频谱分配策略。这种静态频谱分配策略的优点是可以很好地避免不同无线通信系统间的干扰，其缺点是以满足每个通信系统峰值需求情况下的频谱需求量而分配频谱，带来频谱资源的浪费。频谱可被看作一种不可再生的稀缺资源，某段频谱在选定的区域和时间下是有限的。为了提高频谱利用率，研究者采用空、时、频域的复用技术、自适应编码调制技术、分集技术以及超宽带和扩频通信等传输技术，不断提高频谱利用率。这些技术方案在一定程度上提高了系统传输容量和频谱利用率，但是即便如此，传输容量和频谱资源不足问题依然突出。研究机构通过实际测量发现，当前已分配的授权频段利用率普遍较低。使用不同授权频段的通信系统，有些承载了较大的业务量，频段的使用繁忙，而有些频段则长期处于闲置状态，利用率极低；即使平均使用率较高的频段，在一天的某些时段也存在利用率较低的情况；此外，人口密集的城市地区频谱利用率普遍较高，而用户数比较少的偏远地区频谱利用率相对较低。无线电频谱的使用是一个动态变化的过程，这要求频谱分配和管理模式也应具有相应的灵活性和适应性。当前采用的静态频谱管理模式简单的将一段频谱划归为某个通信系统，无法适应无线通信系统的动态特性，因而造成较低的频谱利用率。通过以上分析可以发现，对于频谱资源不足问题，更有效的解决途径是提高已分配授权频谱的利用率。针对提高授权频谱利用度的问题，学术界提出了动态频谱接入、伺机频谱接入、认知无线电等新技术。上述技术方案的主要缺陷包括：第一，上述技术的核心思想是通过复杂的通信协议和算法保证新技术在利用授权频谱时不对授权网络造成有害干扰，这要求采用新技术的网络节点和终端应同时具有实时监测频谱环境和根据频谱环境变化动态调整传输参数的功能，增加了技术实现的难度，延长了新技术投入应用的周期。第二，上述新技术的应用均基于授权网络运营商允许其它网络接入其所持有频段的假设。但实际情况是，即使上述新技术能完全保证不对授权网络造成干扰，在授权网络运营商得不到额外收益的情况下，也很难同意主动出让频谱使用权。
技术实现思路
基于以上分析，为了充分利用授权网络的空闲频谱解决目前频谱资源不足的问题，本专利技术提出了一种频谱二级交易系统，以激励授权网络在其频谱空闲时段出让频谱使用权。本专利技术提供了一种频谱二级市场信息监测和发布系统，该系统能够实时监测频谱使用状况，对监测数据进行大数据分析处理得到分时段的空闲频谱区域分布图，并根据频谱的空闲度和有频谱需求的用户数量，设定分时段的空闲频谱出租价格。授权网络作为频谱出租方，把其空闲频段使用权放到该平台上进行交易，其他急需频谱的网络或用户作为频谱承租方，通过查询交易平台上的空闲频谱信息，支付合理的费用获得所需频谱的短期使用权。由于空闲频谱的分布在地理位置和时间上是动态变化的，且频谱使用状态数据具有典型的大数据特征。因此，本专利技术要解决的关键问题是如何实时获取频谱使用状况的大数据信息，并在大数据分析基础上给出频谱二级市场交易的合理定价。为解决上述关键问题，专利技术一种基于大数据理念的频谱二级交易系统，包括：频谱大数据采集子系统、频谱大数据存储、分析和预测子系统、频谱二级市场交易信息发布子系统。所述频谱大数据采集子系统，由频谱监测点和数据汇聚点组成，需要监控的地理区域被划分为若干个小区，每个小区设置一个数据汇聚点和若干个频谱监测点。每个频谱监测点负责采集其所在位置的频谱使用状态信息，以较小的时间粒度（如时隙）对频谱使用的二元状态（占用或空闲）进行扫描，并将采集到的数据通过有线或无线方式实时传输给所属小区的数据汇聚点，各数据汇聚点接收本小区不同监测点发送的数据，基于设定的数据融合算法，对频谱使用状态数据进行融合，进一步提高频谱监测的可靠度。最终，各小区的数据汇聚点通过有线或无线方式将本小区的频谱监测数据传输给大数据处理中心服务器。所述频谱大数据存储、分析和预测子系统，对来自频谱大数据采集子系统的频谱数据进行存储，根据频谱承租用户的频段需求，对相应频段的监测数据进行大数据分析和预测，建立频谱使用状态参数和频谱二级市场交易价格之间的相关关系。所述频谱二级市场交易信息发布子系统，以可视化界面的形式向公众提供空闲频谱区域分布图、空闲频谱价格等频谱二级市场交易信息服务。本专利技术提供了一种频谱二级市场信息发布系统，本专利技术集成了频谱使用状态实时监测、空闲频谱信息发布和空闲频谱定价功能，有利于简化频谱二级市场交易双方的频谱管理复杂度，建立了频谱供需双方信息获取的有效渠道。通过该系统，授权网络运营商短期出租空闲频谱使用权获得收益，急需频谱资源的新技术运营商付费租用频谱，满足其通信需求，缓解目前频谱资源紧张的现状。本专利技术设计合理，适用性强，可靠性好，便于推广应用。附图说明：图1为本专利技术提出的基于大数据分析的频谱二级市场市场交易系统架构图。具体实施方式：下面结合附图，详细说明本专利技术提出的方案。参见附图1，其示出了一种基于大数据分析的频谱二级交易系统，其特征在于，包括：频谱大数据采集子系统、频谱大数据存储、分析和预测子系统、频谱二级市场交易信息发布子系统；所述频谱大数据采集子系统，由若干个频谱监测点和数据汇聚点组成，将待监测的地理区域划分为若干个小区，每个小区设置一个数据汇聚点和若干个频谱监测点，并根据需要设置各频谱监测点的位置。每个频谱监测点负责采集其所在位置的频谱使用状态信息，以较小的时间粒度（如时隙）对频谱使用的二元状态（占用或空闲）进行扫描，并将采集到的数据通过有线或无线方式实时传输给所属小区的数据汇聚点。各数据汇聚点接收本小区不同监测点发送的数据，基于设定的数据融合算法，对频谱使用状态数据进行融合，以克服无线信道衰落对频谱监测准确性的影响，进一步提高频谱监测数据的可靠度。最终，各小区的数据汇聚点通过有线或无线方式将本小区的频谱监测数据传输给大数据处理中心服务器，供频谱大数据存储、分析和预测子系统使用。所述频谱大数据存储、分析和预测子系统，对来自频谱大数据采集子系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于大数据分析的频谱二级交易系统，其特征在于，包括：频谱大数据采集子系统、频谱大数据存储、分析和预测子系统、频谱二级市场交易信息发布子系统；所述频谱大数据采集子系统，由频谱监测点和数据汇聚点组成，需要监控的地理区域被划分为若干个小区，每个小区设置一个数据汇聚点和若干个频谱监测点，每个频谱监测点负责采集其所在位置的频谱状态信息，并将采集到的数据通过有线或无线方式实时传输给所属小区的数据汇聚点，各数据汇聚点对本小区的频谱数据预处理以后传输给大数据处理中心服务器；所述频谱大数据存储、分析和预测子系统，对来自频谱大数据采集子系统的频谱数据进行存储，根据频谱承租用户的频段需求，对相应频段的监测数据进行大数据分析和预测，建立频谱空闲度和频谱二级市场交易价格之间的相关关系；所述频谱二级市场交易信息发布子系统，以可视化界面的形式向公众提供频谱二级市场交易信息服务。

【技术特征摘要】
1.一种基于大数据分析的频谱二级交易系统，其特征在于，包括：频谱大数据采集子系统、频谱大数据存储、分析和预测子系统、频谱二级市场交易信息发布子系统；所述频谱大数据采集子系统，由频谱监测点和数据汇聚点组成，需要监控的地理区域被划分为若干个小区，每个小区设置一个数据汇聚点和若干个频谱监测点，每个频谱监测点负责采集其所在位置的频谱状态信息，并将采集到的数据通过有线或无线方式实时传输给所属小区的数据汇聚点，各数据汇聚点对本小区的频谱数据预处理以后传输给大数据处理中心服务器；所述频谱大数据存储、分析和预测子系统，对来自频谱大数据采集子系统的频谱数据进行存储，根据频谱承租用户的频段需求，对相应频段的监测数据进行大数据分析和预测，建立频谱空闲度和频谱二级市场交易价格之间的相关关系；所述频谱二级市场交易信息发布子系统，以可视化界面的形式向公众提供频谱二级市场交易信息服务。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：频谱大数据采集子系统主要由频谱监测点和数据汇聚点组成，需要监控的地理区域被划分为若干个小区，每个小区设置一个数据汇聚点和若干个频谱监...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红岩，杨铁军，朱春华，孙崇峰，张瑞，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41