5G無(wú)線通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全

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摘要：與傳統(tǒng)的3G和4G通信技術(shù)相比來(lái)說(shuō)，5g無(wú)線通信技術(shù)已經(jīng)一步步接近我們的現(xiàn)實(shí)生活，我們即將從3/4G時(shí)代跳躍到5G時(shí)代。本文主要對(duì)5G技術(shù)以及遇到的安全問(wèn)題和以后的發(fā)展趨勢(shì)做了探討。

關(guān)鍵詞：5G時(shí)代；5G網(wǎng)絡(luò)安全；發(fā)展趨勢(shì)

0引言

目前來(lái)講，3G/4G通信仍是社會(huì)普遍的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信方式，但是隨著通信技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，5G技術(shù)已經(jīng)逐漸浮出水面，大家對(duì)于5G技術(shù)也有所耳聞。5G的技術(shù)誕生，標(biāo)志著通信領(lǐng)域的全面升級(jí)。但是，除了5G技術(shù)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)之外，還有一些網(wǎng)絡(luò)安全的問(wèn)題與挑戰(zhàn)需要解決，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)需要分析，以期5G技術(shù)可以取得更好的進(jìn)步與發(fā)展。

15G無(wú)線通信技術(shù)概述

1.1基本定義

什么是5G技術(shù)呢？5G即第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，英文縮寫：5G。相比較第四代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)（4G），5G技術(shù)是前者的延伸，在理論下的通信速度為10Gb/s（相當(dāng)于前者的100倍左右），100萬(wàn)/公里的連接數(shù)密度以及毫秒級(jí)的端到端時(shí)延。5G技術(shù)之所以傳輸速率快，是因?yàn)椴捎昧俗钚碌腎P地址作為數(shù)據(jù)的傳輸?shù)幕荆皶r(shí)收集大量的數(shù)據(jù)信息放入移動(dòng)終端，使得數(shù)據(jù)的有效性以及安全性得到了保障。

1.25G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：第一，作為4G技術(shù)的延伸，頻譜資源問(wèn)題是要解決的一方面，5G擁有更高的頻譜資源，并且充分合理解決頻譜問(wèn)題進(jìn)而在此問(wèn)題上做出了重大突破。這是基于無(wú)線技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)的提高，比如全頻譜接入、新型多載波、頻譜共享等。第二，由于硬件設(shè)施的進(jìn)步使得5G通信技術(shù)擁有了更大的系統(tǒng)容量，數(shù)據(jù)量持續(xù)增加也不會(huì)給用戶在使用時(shí)產(chǎn)生不便。第三，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域得到的提高，不但在軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）以及網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等方面取得成果，并且在其他關(guān)鍵技術(shù)中都做出了突破。第四，重視用戶體驗(yàn)以及對(duì)于網(wǎng)絡(luò)安全的重視，使得用戶在使用期間不但擁有良好的上網(wǎng)體驗(yàn)，以及對(duì)用戶的在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的安全得到保護(hù)。第五，重視資源消耗一個(gè)我們現(xiàn)在必須要面對(duì)的問(wèn)題，5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)是以綠色節(jié)能作為5G發(fā)展的一個(gè)重要的指標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的可持續(xù)發(fā)展。

25G主要技術(shù)簡(jiǎn)介

2.1多天線傳輸技術(shù)

多天線傳輸技術(shù)，多天線技術(shù)在5G技術(shù)探索當(dāng)中提高到了三維，并且向大規(guī)模陣列發(fā)展，利用LSAL技術(shù)建設(shè)龐大矩陣，防干擾，優(yōu)化分配頻譜，使得頻譜效率提高至原來(lái)的數(shù)十倍以上。

2.2高頻傳輸技術(shù)

高頻傳輸技術(shù)，傳統(tǒng)通信技術(shù)運(yùn)用的頻段在30KHz左右6GHz之間，為確保5G無(wú)線通信技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展，需提高頻段資源的利用率。5G技術(shù)使用毫米波技術(shù)來(lái)解決網(wǎng)絡(luò)擁擠現(xiàn)象，這就使得上文提到的頻譜問(wèn)題得到解決。5G通信技術(shù)提高頻段資源的利用率，來(lái)推動(dòng)5G技術(shù)的發(fā)展。

2.3D2D技術(shù)

D2D技術(shù)，可以完成通信終端直接通信，在此之間無(wú)須借助基站的協(xié)助。通過(guò)拓展網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在能夠充分覆蓋的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率的傳輸，和較低的時(shí)延，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

2.4新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)

新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)，主要是采用C-RAN架構(gòu)充分減低高速傳輸?shù)某杀荆谶h(yuǎn)端天線和中心節(jié)點(diǎn)之間直接傳送信號(hào)，達(dá)到大范圍覆蓋以及無(wú)線接入。同時(shí)可以降低干擾，降低功耗，提升效率，促進(jìn)智能化組網(wǎng)。

35G無(wú)線通信技術(shù)面臨網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題

3.1數(shù)據(jù)交互問(wèn)題

由于5G技術(shù)可以支持大量的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接，通信覆蓋范圍的龐大，導(dǎo)致遭受的安全威脅隨之增加，面對(duì)大量的數(shù)據(jù)交互，必將造成接入網(wǎng)與核心網(wǎng)信令之間交互頻繁。在這些數(shù)據(jù)之間的交互中，不法分子免不了利用多種多樣的攻擊手段從中取得非法利益，加上移動(dòng)端的設(shè)備不斷地進(jìn)步發(fā)展，使得各式各樣的不良程序可能攜帶不法分子撒播的病毒，導(dǎo)致在大量數(shù)據(jù)的交互中有機(jī)可乘。

3.2網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題

由于基于5G通信技術(shù)運(yùn)用比較先進(jìn)的IP網(wǎng)絡(luò)，5G通信技術(shù)作為一個(gè)融合網(wǎng)絡(luò)，所以難以實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)一起相互切合的運(yùn)行，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)鏈路存在問(wèn)題，會(huì)出現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的用戶出現(xiàn)被劍靈，篡改，刪除網(wǎng)絡(luò)鏈路數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)切片安全仍是一個(gè)重要的問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)切片問(wèn)題不解決會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)功能資源以及某一些特定的設(shè)置得不到保障。為此，需定制網(wǎng)絡(luò)切片，因而也能夠最大限度低能耗、縮減成本，提高效率。此外，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)功能是否能與第三方提供的網(wǎng)絡(luò)功能在切片內(nèi)的共存等都對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題提出了新的挑戰(zhàn)。

3.3用戶安全問(wèn)題

用戶的個(gè)人隱私保護(hù)成為5G網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中最重要的問(wèn)題。由于5G網(wǎng)絡(luò)提出的服務(wù)種類繁多，會(huì)導(dǎo)致用戶身份隱私標(biāo)識(shí)會(huì)在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中在信道傳輸中容易受到攻擊，5G技術(shù)的發(fā)展一定要考慮到此類的用戶身份隱私的竊取。5G網(wǎng)絡(luò)增加大量與第三方應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放，對(duì)于第三方應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放的權(quán)限級(jí)別較高，對(duì)用戶的威脅在一定程度上增加，與之而來(lái)的信任問(wèn)題使得5G網(wǎng)絡(luò)變的更加復(fù)雜。

45G無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

在原有的通信技術(shù)支持下，我們只有智能手機(jī)，計(jì)算機(jī)連入互聯(lián)網(wǎng)。在新的5G時(shí)代，我們可以將大多數(shù)事物比如一本書，一張桌子，一臺(tái)汽車等，做到萬(wàn)物互聯(lián)。5G時(shí)代的產(chǎn)品皆帶有傳感器，人們可以對(duì)于自己想要關(guān)心的事物實(shí)現(xiàn)共享，打破時(shí)間和空間的束縛。在5G技術(shù)的支持下，讓VR，自動(dòng)駕駛，物聯(lián)網(wǎng)，智能家居，云服務(wù)，智慧城市等等成為現(xiàn)實(shí)，打破時(shí)間和空間的束縛。比如：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）在5G技術(shù)超快的網(wǎng)速的支持下得到更好的體驗(yàn)，讓人們足不出戶就可以感受到我們祖國(guó)的大好河山。無(wú)人駕駛汽車在5G技術(shù)超快網(wǎng)速的支持下使得汽車的反應(yīng)速度在1ms左右，人類在遇到緊急反應(yīng)的時(shí)間是1s之內(nèi)，相比較而言，無(wú)人駕駛汽車反應(yīng)要比人類快得多。如此，人們就不必?fù)?dān)心無(wú)人駕駛汽車的安全性了。5G技術(shù)作為4G技術(shù)的延伸，與后者相比不同的是，5G技術(shù)不僅僅是一個(gè)單一的無(wú)線通信技術(shù)，而是真正意義上的一個(gè)融合網(wǎng)絡(luò)。5G網(wǎng)絡(luò)是包括2G、3G、LTE、LTE-A、WiFi、M2M等等，擁有數(shù)據(jù)傳輸速率高，延時(shí)短，容量大等優(yōu)點(diǎn)，可以將原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)效能提升百倍。當(dāng)然，想要真正進(jìn)入萬(wàn)物互聯(lián)的5G時(shí)代就必須在無(wú)線傳輸技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上有所突破。從無(wú)線傳輸技術(shù)方面來(lái)說(shuō)，如何提高頻譜利用率，解決毫米波的問(wèn)題是重點(diǎn)。從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面來(lái)看，利用新的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，軟件定義網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行進(jìn)步發(fā)展。5G技術(shù)的不斷發(fā)展，必定是在網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)上的一次重大變革，需加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的研發(fā)。該技術(shù)的發(fā)展必將推動(dòng)現(xiàn)代社會(huì)的進(jìn)步，給當(dāng)代人們帶來(lái)不一樣的美好體驗(yàn)。

5結(jié)束語(yǔ)

在網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)達(dá)的現(xiàn)代，我們已經(jīng)不知不覺(jué)地走進(jìn)了5G時(shí)代，根據(jù)目前現(xiàn)狀來(lái)看，5G技術(shù)將在2020年開(kāi)始投入使用。新的通信技術(shù)會(huì)給社會(huì)帶來(lái)進(jìn)步，會(huì)給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)便捷。即使網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題仍是5G技術(shù)的絆腳石，但是5G技術(shù)經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的研發(fā)，必定會(huì)以快速、安全、綠色的方式給人們帶來(lái)更好的通信體驗(yàn)。

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作者：毛云強(qiáng)  單位：河北師范大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院