5G無線通信技術與網絡安全探討

◆毛云強

5G無線通信技術與網絡安全探討

◆毛云強

（河北師范大學信息技術學院 河北 071000）

與傳統的3G和4G通信技術相比來說，5G無線通信技術已經一步步接近我們的現實生活，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展趨勢做了探討。

5G時代；5G網絡安全；發展趨勢

0 引言

目前來講，3G/4G通信仍是社會普遍的無線網絡通信方式，但是隨著通信技術的發展與進步，5G技術已經逐漸浮出水面，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技術帶來的優勢之外，還有一些網絡安全的問題與挑戰需要解決，未來的發展趨勢需要分析，以期5G技術可以取得更好的進步與發展。

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絡標準，英文縮寫：5G。相比較第四代移動通信網絡標準（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地址作為數據的傳輸的基站，及時收集大量的數據信息放入移動終端，使得數據的有效性以及安全性得到了保障。

1.2 5G 無線通信網絡的特點

5G 無線通信網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容量，數據量持續增加也不會給用戶在使用時產生不便。第三，在網絡技術領域得到的提高，不但在軟件定義網絡（SDN）以及網絡功能虛擬化（NFV）的新型網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絡安全的重視，使得用戶在使用期間不但擁有良好的上網體驗，以及對用戶的在網絡當中的安全得到保護。第五，重視資源消耗一個我們現在必須要面對的問題，5G無線通信網絡是以綠色節能作為5G發展的一個重要的指標，以實現無線通信的可持續發展。

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，并且向大規模陣列發展，利用LSAL技術建設龐大矩陣，防干擾，優化分配頻譜，使得頻譜效率提高至原來的數十倍以上。

2.2 高頻傳輸技術

高頻傳輸技術，傳統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發展，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絡擁擠現象，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助。通過拓展網絡技術，在能夠充分覆蓋的同時實現高數據速率的傳輸，和較低的時延，提高網絡的可靠性。

2.4 新型網絡架構技術

新型網絡架構技術，主要是采用C-RAN架構充分減低高速傳輸的成本，在遠端天線和中心節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。

3 5G無線通信技術面臨網絡安全問題

3.1 數據交互問題

由于5G技術可以支持大量的聯網設備連接，通信覆蓋范圍的龐大，導致遭受的安全威脅隨之增加，面對大量的數據交互，必將造成接入網與核心網信令之間交互頻繁。在這些數據之間的交互中，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，導致在大量數據的交互中有機可乘。

3.2 網絡安全問題

由于基于5G通信技術運用比較先進的IP網絡，5G通信技術作為一個融合網絡，所以難以實現多個系統一起相互切合的運行，導致網絡鏈路存在問題，會出現無線網絡的用戶出現被劍靈，篡改，刪除網絡鏈路數據。網絡切片安全仍是一個重要的問題，網絡切片問題不解決會導致運行網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，基礎網絡功能是否能與第三方提供的網絡功能在切片內的共存等都對網絡安全問題提出了新的挑戰。

3.3 用戶安全問題

用戶的個人隱私保護成為5G網絡當中最重要的問題。由于5G網絡提出的服務種類繁多，會導致用戶身份隱私標識會在網絡當中在信道傳輸中容易受到攻擊，5G技術的發展一定要考慮到此類的用戶身份隱私的竊取。5G網絡增加大量與第三方應用網絡的開放，對于第三方應用網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網絡變的更加復雜。

4 5G無線通信技術發展趨勢

在原有的通信技術支持下，我們只有智能手機，計算機連入互聯網。在新的5G時代，我們可以將大多數事物比如一本書，一張桌子，一臺汽車等，做到萬物互聯。5G時代的產品皆帶有傳感器，人們可以對于自己想要關心的事物實現共享，打破時間和空間的束縛。在5G技術的支持下，讓VR，自動駕駛，物聯網，智能家居，云服務，智慧城市等等成為現實，打破時間和空間的束縛。比如：虛擬現實技術（VR）在5G技術超快的網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，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絡。5G網絡是包括2G、3G、LTE、LTE-A、WiFi、M2M等等，擁有數據傳輸速率高，延時短，容量大等優點，可以將原來的網絡效能提升百倍。當然，想要真正進入萬物互聯的5G時代就必須在無線傳輸技術和網絡技術上有所突破。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。從網絡技術方面來看，利用新的網絡構架，軟件定義網絡進行進步發展。5G技術的不斷發展，必定是在網絡傳輸技術上的一次重大變革，需加強對該技術的研發。該技術的發展必將推動現代社會的進步，給當代人們帶來不一樣的美好體驗。

5 結束語

在網絡通信發達的現代，我們已經不知不覺地走進了5G時代，根據目前現狀來看，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，會給人們生產生活帶來便捷。即使網絡安全問題仍是5G技術的絆腳石，但是5G技術經過進一步的研發，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。

[1]徐寧偉，屈毅凡，郭飛，盧佳亮.對5G無線通信技術概念及相關應用的研究[J].數字通信世界，2018(09)：60.

[2]吳峰，張思遠.探析5G無線通信技術相關概念與應用[J].數字通信世界，2018(03)：215，266.

[3]馮登國，徐靜，蘭曉.5G移動通信網絡安全研究[J].軟件學報，2018，29(06)：1813-1825.