物联网开发

5G私有网络漏洞可以通过光学无线通信弥补

  虽然有些人乐观地预测,20年代的几十年将看到历史重演,但现在判断企业和经济是否会从全球大流行病和巨大的网络安全漏洞的边缘咆哮回来,还为时过早。特别是随着员工和通信能力越来越不受固定地点的限制,全球各地的企业正在寻求解决方案,以加强弹性,巩固安全,并通过部署私人4G和5G网络来提高速度和带宽。


  与第三方托管的公共网络不同,私人蜂窝网络是在企业内部托管的,它不与第三方共享资源,只允许组织授权的设备和用户访问。允许企业确定规模加上利用的技术和推广速度,这些私有网络,随着采用率的增加,已经被广泛的组织部署,以解决特定的挑战和探索新的机会。


  随着5G变得越来越普遍,漏洞也会越来越多。例如,总部位于德国的罗德与施瓦茨公司在其位于德国Teisnach的工厂安装了一个私人5G网络,以测试新的工业应用,并发现它如何为智能工厂优化5G。同样,比利时泽布吕赫港部署了一个私人5G网络,以实时跟踪、分析和管理互联设备,如自主车辆、增强现实和无人机,跨越多个基于港口的应用。


  5G频谱


  在配置私人5G网络时,典型的频谱来自三个主要范围:


  1GHz以下的低频段


  核心3.3GHz至3.8GHz范围内的中频段


  26GHz、28GHz和40GHz范围内的高频毫米波频段。


  企业有三种选择:由购买了公民宽带无线电服务(CBRS)的众多组织之一拥有的许可频谱、联邦通信委员会(FCC)拍卖中的优先接入许可证(PAL)或非许可频段频谱,如CBRS频段的一般授权接入(GAA)层。


  虽然每种频谱都带来了特定的优势,但它们也伴随着固有的风险,因为它们是容易被黑客攻击的射频(RF)信号。随着5G变得越来越普遍,漏洞也会越来越多。这主要是由于5G对射频的严重依赖,以及应用编程接口(API)和其他支持服务功能。


  这些API使企业暴露在支持API的黑客面前,比如用于攻击SolarWinds的那一次。在未来几个月内,仅这一网络攻击的清理工作就可能造成超过1000亿美元的损失,这对经济稳定和国家安全都有极大的关系。除了数以千计的财富500强公司外,SolarWinds的黑客攻击还影响了美国商务部、财政部、国土安全部和司法部。


  毋庸置疑,目前的安全方法是不足的。同时,对我们国家的威胁延伸到了公用事业、食品、水、石油和天然气等重要领域。殖民地管道可能只是未来的第一个威胁,这就是为什么国民警卫队正在进行模拟,以使政府机构和行业做好准备。


  光学无线通信


  随着解决安全问题和满足延迟、带宽、许可和成本的迫切需要,各公司已经探索了各种选择,包括光学无线通信(OWC)。几十年来,美国宇航局在其激光通信中继演示和猎户座探索任务2光学通信计划中使用了一种免许可的无线技术;该过程使用太赫兹频谱中的低功率、对眼睛安全的红外激光。最终,这种OWC技术通过从一个望远镜连接到另一个望远镜或点对点的光束提供快速数据传输。


  几十年来,许多军事应用依靠OWC在未知和恶劣的地形上进行安全通信。多年来,OWC已经受益于激光器、放大器和探测器的改进,以及来自美国、日本和欧洲更多传统国防和航空航天公司的商业投资。


  诚然,虽然OWC,也被称为自由空间光通信,在商业领域仍然相对较新,但它比射频具有显著的优势。除了以超快的速度传输大量数据--每个用户20至50Gb--OWC还提供内置的安全性。激光具有极强的指向性和更精确的性质,允许非常低的光束发散--与传统的射频通信相比,数据被拦截的几率非常低,因为传统的射频通信是向大范围内广播信号。


  与无线电光子相比,OWC激光束的单个光子具有更多的能量,而且聚焦非常紧密,因此它们传输信号所需的功率比传统射频小得多,但却能提供明显更高的吞吐量。低功率传输使OWC信号能够保持 "不被发现",不受潜在的检测威胁,从而增加了对确保无线传输安全的信心。


  OWC还提供偏振、波分复用(WDM)和正交振幅调制(QAM)的数据编码,以及其他方法。在一些系统中,如同轴电缆多媒体联盟(MoCA),传出的光束是右侧圆形偏振(RHCP),而传入的光束是左侧圆形偏振(LHCP)。这样就可以实现数据的完全双向传输。然而,适应这种结构也可以实现更高的数据吞吐量(两倍的数据速率)或将信息(即安全密钥)编码到光束之间的关系中,以确保传输流没有被破坏。


  特别是,外部环境已经显示出OWC在安全数据传输方面是多么有效,这就是为什么Starlink使用激光交链将通信从一个卫星传输到另一个卫星。现在,正在进行研究以发现OWC系统在室内的有效性。采用的障碍无疑包括成本,但由于预测网络犯罪将导致数万亿的损失,现在充分探索这种替代方案可能是非常值得的时间和投资。


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