5G無線通信技術與網絡安全研究

洪 莉，蘇朝霞，田叢松

（1.長春市電信規劃設計院有限公司，吉林 長春 130000；2.吉林吉大通信設計院股份有限公司，吉林 長春 130000；3.中國移動通信集團吉林有限公司 長春分公司，吉林 長春 130000）

1 5G無線通信技術的含義與優勢特點

1.1 5G無線通信技術的含義

5G無線通信技術是對4G無線通信技術進行升級、優化后所形成的第五代寬帶移動通信技術與無線通信網絡[1]。與4G技術相比較，5G無線通信技術在硬件設施的支持下，數據傳輸的速度更快，在不影響網絡通信信號、用戶體驗的情況下，可以靈活地處理數據傳輸中的設備、環境等問題，并且頻率利用率相對較高，能夠節約數據傳輸成本。作為第五代新型移動通信技術，它解決了人與人、人與物、物與物通信的問題。目前，5G無線通信技術應用已滲透到社會經濟建設與發展的各個行業、各個領域，逐漸成為數字化、網絡化以及智能化轉型的新型基礎設施，需求如圖1所示。

圖1 5G技術需求分析

5G以超高可靠低時延通信、增強移動寬帶以及海量機器類通信為主要三大應用場景。其中超高可靠低時延通信主要面向的是以車聯網、工業控制、遠程醫療、移動醫療、自動駕駛等為主的對時延和可靠性具有極高要求的垂直行業。隨著移動互聯網流量爆炸式增長，增強移動寬帶為移動互聯網用戶提供了增強現實、虛擬現實、超高清視頻等身臨其境的極致業務體驗。海量機器類通信主要面向數據采集和傳感為目標的應用需求，如智能家居、智慧城市、環境監測等。

1.2 5G無線通信技術的優勢特點

（1）具有高速率、低時延和大連接等特點。5G無線通信技術滿足了用戶多元化、差異化的應用需求，網絡快速流暢，關鍵性能指標更加多元化。例如，國際電信聯盟（International Telecommunication Union，ITU）定義了5G的八大關鍵性能指標，其中高速率、低時延、大連接成為最突出的特征，用戶體驗速率達1 Gb/s，時延低至1 ms，用戶連接能力達100萬連接/km2。

（2）靈活性和便捷性。5G無線通信技術在實際應用過程中表現出擁有更高的頻譜資源，能夠充分且有效地解決頻譜方面的問題，在無線技術領域方面可以進行共享，新型多載波和全頻譜接入方面技術應用效果也較為良好[1]。5G網絡業務需求如圖2所示。

（3）5G無線通信技術擁有良好的兼容性，在數據傳輸中不受外部因素的影響，可以與其他網絡技術相融合，滿足用戶無線網絡體驗需求。在5G技術中融入其他技術，能夠及時發現并啟動保護措施，解決以往信息傳遞阻力問題，在提高用戶上網速度與質量的同時對其隱私進行保護，彌補傳統網絡技術的缺陷。此外，5G無線通信技術應用納米技術，將最新的1P地址應用到數據傳輸基站中，能夠實現數據信息的實時采集，通信的速度和安全性等得到了提升，理想狀態下的通信速度為10 Gb/s。

2 5G無線通信技術網絡安全問題

2.1 5G無線通信傳輸設備與網絡安全的關系

5G無線通信技術以無線通信傳輸設備和無線通信網絡結構為支撐框架，依托5G高速、高效的網絡通信模式的特點，更傾向于傳輸設備的性能和質量，也就是說，保證5G無線通信技術網絡安全與否，無線通信傳輸設備的整體性能和選擇標準是必要的前提條件，只有這樣才能保證整體5G傳輸系統的高效、快捷與安全[2]。

2.2 無線通信網絡結構與網絡安全的關系

從無線通信網絡應用技術水平以及發展方式來看，我國當前的通信傳輸設備和無線通信網絡結構形式仍然比較單一，進而對信息資源的應用、傳播效果、轉發均造成了阻礙，導致其應用性不強。目前，一些技術只是試行階段，推行范圍有限且片面，想要優化和完善5G無線通信的網絡結構，應實現無線通信網絡單一結構向復雜結構的轉型。在此過程中，多渠道、多元化的信息傳輸與傳播就容易出現失真的現象，威脅網絡安全，出現以下網絡安全問題[3]。

（1）數據交互安全問題。5G無線通信技術網絡應用避免不了數據交互，當網絡數據出現交互的信息量越來越大，接入網之間進行數據交換時，相關用戶在使用網絡時就可能產生一定的安全風險和安全隱患問題，也會有一些想要利用網絡漏洞而獲得盈利的網絡不法分子，對于使用網絡通信的用戶相關信息進行竊取，或將網絡病毒投放到相關5G無線網絡用戶的設備與數據中，泄露用戶的個人隱私和信息。

（2）用戶安全問題。用戶的安全問題主要指的是網絡用戶的身份信息或者個人隱私被泄露，如居住位置、姓名等。這與接入控制技術有一定關系，接入控制可保護5G無線通信技術中的頻譜資源和通信資源，實現對各種異構傳感設備和異構接入技術的支持。利用5G無線通信網絡技術進行用戶與設備認證的過程中，不同的網絡系統（5G、4G、3G、WiFi)、接入技術、類型站點（宏小區、小小區、微小區)并行或同時接入，無法采用統一的認證框架，應實現各種應用場景下的雙向認證，密鑰體系建立會受阻，進而引發用戶安全問題[4]。

3 5G無線通信技術的網絡安全預防措施

3.1 構建相關網絡安全構架

（1）通過構建相關的網絡安全構架，提升其網絡安全系數，筑牢網絡安全防線。隨著數字經濟和數據要素的不斷發展與升級，數據流傳使用成為產業數字化轉型的關鍵。面對數字化新場景帶來的數據安全新需求，需在加快數字基礎設施建設、構建智慧便民的數字社會的同時，應對網絡和數據安全的風險挑戰，從體系結構、防護框架、創新模式等方面著手，搶占網絡安全核心技術先機，從核心數據安全邁向全面數據安全，探索新的安全技術，高標準構建數據安全框架體系，部署建設一批5G重點項目和應用場景試點，為數字經濟的加速發展賦能，堅決防范各類網絡安全風險[5]。

（2）數據是網絡安全防護的核心基礎，一切為網絡采取的安全保護措施，最終都是為了保護核心數據。將網絡通信的數據信息進行安全分層，加強網絡框架中網絡層、終端層、平臺層、接入層以及應用層的風險防范，完善終端層接入安全、網絡層數據泄露監測、平臺層大數據安全領域的構建，在現有網絡安全構架的基礎上添加安全類型的服務，實現高度智能化、安全可信、按需服務的目標[6]。例如，用戶使用無線通信網絡時，需要用戶進行注冊或者按照相關安全協議進行簽訂等多種方式來保證5G無線通信技術網絡使用的安全，或在傳送相關使用用戶的身份信息、數據信息、個人隱私的過程時利用一些加密方式，對用戶的重要數據進行加密封鎖，保護隱私安全。

3.2 優化網絡技術

（1）頻譜資源的應用。隨著網絡信息的高速發展，頻譜資源應用到5G通信傳輸技術中可實現與其他無線電業務的兼容共存。對其進行頻譜規劃后，可制定出符合我國無線射頻技術的指標和特殊頻段保護限值，以解決產業全球化、國際漫游和重要無線電業務的干擾問題，進而保護北斗和雷達、衛星等在用系統，實現網絡安全[7]。

（2）建立網絡的防火墻，通過訪問控制的決策在訪問控制層進行設置權限，或使用入侵防御系統等多種手段有效隔離網絡的信息、外界信息的干擾，增強5G無線通信技術網絡安全系統自身的防御能力，提升網絡安全系數，通過規范5G系統基站設備在相鄰頻段內的無用發射指標，來有效降低5G系統對集群基站的鄰頻干擾。利用中低頻（6 GHz以下）與中高頻（6 GHz以上）互補，擴大信號覆蓋范圍、降低傳播損耗，解決700 MHz頻段與其他系統的鄰頻兼容問題。提高5G系統基站抗阻塞性能，通過采取合理的臺站設置方式，降低廣播電視機對5G系統的阻塞干擾，確保5G無線通信技術的網絡安全運營環境，以此增強用戶在使用網絡過程中網絡開放接口的保護，提高網絡安全性能[8]。

（3）密集網絡技術。密集網絡技術是將地理位置不同的具有獨立功能的多臺計算機及其外部設備，采用宏微異構的超密集組網架構建立連接，實現各種頻段資源的應用和多樣化的無線接入方式，縮小基站間距的同時有效識別和迅速發展網絡結構中的盲點與問題，實現5G無線通信技術的安全覆蓋和系統性、一體化管理[9]。

3.3 網絡應用場景安全防護

建設面向特定行業、特定工業場景的互聯網平臺，利用網絡用戶在使用5G無線通信技術實際過程中的需求對場景安全進行提升。可以添加用戶使用的數據加密與認證環節，構建一種新的5G通信網絡技術的場景模式，推進工業互聯網綜合安全測評平臺的建設，為智能制造、智慧城市等領域的應用提供安全支撐。在這個模式中，對于其動態與相關防護體系進行科學技術升級，從而抵擋外在的不利影響因素，增加5G通信網絡技術應用的場景安全保護能力，避免網絡安全受到威脅。最大限度地保護網絡安全，推進5G網絡通信技術的應用，建立健全的安全體系[10]。

4 結 論

5G無線通信技術具有高速性和高兼容性的特點，為人們的工作生活提供了重要的無線網絡技術支撐。需要積極解決5G無線通信技術的網絡安全問題，落實措施工作，對網絡安全與用戶的個人信息等多種問題加以預防與控制，建立全維防護、全程監管、全時運營的安全體系，助力數據在安全可控的前提下賦能賦值，提供網絡安全保障，推動社會經濟穩步發展。