5G無線通信技術與網(wǎng)絡安全探討

◆毛云強

5G無線通信技術與網(wǎng)絡安全探討

◆毛云強

（河北師范大學信息技術學院 河北 071000）

與傳統(tǒng)的3G和4G通信技術相比來說，5G無線通信技術已經(jīng)一步步接近我們的現(xiàn)實生活，我們即將從3/4G時代跳躍到5G時代。本文主要對5G技術以及遇到的安全問題和以后的發(fā)展趨勢做了探討。

5G時代；5G網(wǎng)絡安全；發(fā)展趨勢

0 引言

目前來講，3G/4G通信仍是社會普遍的無線網(wǎng)絡通信方式，但是隨著通信技術的發(fā)展與進步，5G技術已經(jīng)逐漸浮出水面，大家對于5G技術也有所耳聞。5G的技術誕生，標志著通信領域的全面升級。但是，除了5G技術帶來的優(yōu)勢之外，還有一些網(wǎng)絡安全的問題與挑戰(zhàn)需要解決，未來的發(fā)展趨勢需要分析，以期5G技術可以取得更好的進步與發(fā)展。

1 5G無線通信技術概述

1.1 基本定義

什么是5G技術呢？5G即第五代移動通信網(wǎng)絡標準，英文縮寫：5G。相比較第四代移動通信網(wǎng)絡標準（4G），5G技術是前者的延伸，在理論下的通信速度為10Gb/s（相當于前者的100倍左右），100萬/公里的連接數(shù)密度以及毫秒級的端到端時延。5G技術之所以傳輸速率快，是因為采用了最新的IP地址作為數(shù)據(jù)的傳輸?shù)幕?，及時收集大量的數(shù)據(jù)信息放入移動終端，使得數(shù)據(jù)的有效性以及安全性得到了保障。

1.2 5G 無線通信網(wǎng)絡的特點

5G 無線通信網(wǎng)絡的特點主要包括以下幾個方面：第一，作為4G技術的延伸，頻譜資源問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題進而在此問題上做出了重大突破。這是基于無線技術領域技術的提高，比如全頻譜接入、新型多載波、頻譜共享等。第二，由于硬件設施的進步使得5G通信技術擁有了更大的系統(tǒng)容量，數(shù)據(jù)量持續(xù)增加也不會給用戶在使用時產(chǎn)生不便。第三，在網(wǎng)絡技術領域得到的提高，不但在軟件定義網(wǎng)絡（SDN）以及網(wǎng)絡功能虛擬化（NFV）的新型網(wǎng)絡架構等方面取得成果，并且在其他關鍵技術中都做出了突破。第四，重視用戶體驗以及對于網(wǎng)絡安全的重視，使得用戶在使用期間不但擁有良好的上網(wǎng)體驗，以及對用戶的在網(wǎng)絡當中的安全得到保護。第五，重視資源消耗一個我們現(xiàn)在必須要面對的問題，5G無線通信網(wǎng)絡是以綠色節(jié)能作為5G發(fā)展的一個重要的指標，以實現(xiàn)無線通信的可持續(xù)發(fā)展。

2 5G主要技術簡介

2.1 多天線傳輸技術

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

2.2 高頻傳輸技術

高頻傳輸技術，傳統(tǒng)通信技術運用的頻段在30KHz左右6GHz之間，為確保5G 無線通信技術的可持續(xù)發(fā)展，需提高頻段資源的利用率。5G技術使用毫米波技術來解決網(wǎng)絡擁擠現(xiàn)象，這就使得上文提到的頻譜問題得到解決。5G通信技術提高頻段資源的利用率，來推動5G技術的發(fā)展。

2.3 D2D技術

D2D技術，可以完成通信終端直接通信，在此之間無須借助基站的協(xié)助。通過拓展網(wǎng)絡技術，在能夠充分覆蓋的同時實現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率的傳輸，和較低的時延，提高網(wǎng)絡的可靠性。

2.4 新型網(wǎng)絡架構技術

新型網(wǎng)絡架構技術，主要是采用C-RAN架構充分減低高速傳輸?shù)某杀荆谶h端天線和中心節(jié)點之間直接傳送信號，達到大范圍覆蓋以及無線接入。同時可以降低干擾，降低功耗，提升效率，促進智能化組網(wǎng)。

3 5G無線通信技術面臨網(wǎng)絡安全問題

3.1 數(shù)據(jù)交互問題

由于5G技術可以支持大量的聯(lián)網(wǎng)設備連接，通信覆蓋范圍的龐大，導致遭受的安全威脅隨之增加，面對大量的數(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，加上移動端的設備不斷地進步發(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，導致在大量數(shù)據(jù)的交互中有機可乘。

3.2 網(wǎng)絡安全問題

由于基于5G通信技術運用比較先進的IP網(wǎng)絡，5G通信技術作為一個融合網(wǎng)絡，所以難以實現(xiàn)多個系統(tǒng)一起相互切合的運行，導致網(wǎng)絡鏈路存在問題，會出現(xiàn)無線網(wǎng)絡的用戶出現(xiàn)被劍靈，篡改，刪除網(wǎng)絡鏈路數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡切片安全仍是一個重要的問題，網(wǎng)絡切片問題不解決會導致運行網(wǎng)絡功能資源以及某一些特定的設置得不到保障。為此，需定制網(wǎng)絡切片，因而也能夠最大限度低能耗、縮減成本，提高效率。此外，基礎網(wǎng)絡功能是否能與第三方提供的網(wǎng)絡功能在切片內(nèi)的共存等都對網(wǎng)絡安全問題提出了新的挑戰(zhàn)。

3.3 用戶安全問題

用戶的個人隱私保護成為5G網(wǎng)絡當中最重要的問題。由于5G網(wǎng)絡提出的服務種類繁多，會導致用戶身份隱私標識會在網(wǎng)絡當中在信道傳輸中容易受到攻擊，5G技術的發(fā)展一定要考慮到此類的用戶身份隱私的竊取。5G網(wǎng)絡增加大量與第三方應用網(wǎng)絡的開放，對于第三方應用網(wǎng)絡開放的權限級別較高，對用戶的威脅在一定程度上增加，與之而來的信任問題使得5G網(wǎng)絡變的更加復雜。

4 5G無線通信技術發(fā)展趨勢

在原有的通信技術支持下，我們只有智能手機，計算機連入互聯(lián)網(wǎng)。在新的5G時代，我們可以將大多數(shù)事物比如一本書，一張桌子，一臺汽車等，做到萬物互聯(lián)。5G時代的產(chǎn)品皆帶有傳感器，人們可以對于自己想要關心的事物實現(xiàn)共享，打破時間和空間的束縛。在5G技術的支持下，讓VR，自動駕駛，物聯(lián)網(wǎng)，智能家居，云服務，智慧城市等等成為現(xiàn)實，打破時間和空間的束縛。比如：虛擬現(xiàn)實技術（VR）在5G技術超快的網(wǎng)速的支持下得到更好的體驗，讓人們足不出戶就可以感受到我們祖國的大好河山。無人駕駛汽車在5G技術超快網(wǎng)速的支持下使得汽車的反應速度在1ms左右，人類在遇到緊急反應的時間是1s之內(nèi)，相比較而言，無人駕駛汽車反應要比人類快得多。如此，人們就不必擔心無人駕駛汽車的安全性了。

5G技術作為4G技術的延伸，與后者相比不同的是，5G技術不僅僅是一個單一的無線通信技術，而是真正意義上的一個融合網(wǎng)絡。5G網(wǎng)絡是包括2G、3G、LTE、LTE-A、WiFi、M2M等等，擁有數(shù)據(jù)傳輸速率高，延時短，容量大等優(yōu)點，可以將原來的網(wǎng)絡效能提升百倍。當然，想要真正進入萬物互聯(lián)的5G時代就必須在無線傳輸技術和網(wǎng)絡技術上有所突破。從無線傳輸技術方面來說，如何提高頻譜利用率，解決毫米波的問題是重點。從網(wǎng)絡技術方面來看，利用新的網(wǎng)絡構架，軟件定義網(wǎng)絡進行進步發(fā)展。5G技術的不斷發(fā)展，必定是在網(wǎng)絡傳輸技術上的一次重大變革，需加強對該技術的研發(fā)。該技術的發(fā)展必將推動現(xiàn)代社會的進步，給當代人們帶來不一樣的美好體驗。

5 結束語

在網(wǎng)絡通信發(fā)達的現(xiàn)代，我們已經(jīng)不知不覺地走進了5G時代，根據(jù)目前現(xiàn)狀來看，5G技術將在2020年開始投入使用。新的通信技術會給社會帶來進步，會給人們生產(chǎn)生活帶來便捷。即使網(wǎng)絡安全問題仍是5G技術的絆腳石，但是5G技術經(jīng)過進一步的研發(fā)，必定會以快速、安全、綠色的方式給人們帶來更好的通信體驗。

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