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  • 物聯網開發

    5G私有網絡漏洞可以通過光學無線通信彌補

      雖然有些人樂觀地預測,20年代的幾十年將看到歷史重演,但現在判斷企業和經濟是否會從全球大流行病和巨大的網絡安全漏洞的邊緣咆哮回來,還為時過早。特別是隨著員工和通信能力越來越不受固定地點的限制,全球各地的企業正在尋求解決方案,以加強彈性,鞏固安全,并通過部署私人4G和5G網絡來提高速度和帶寬。


      與第三方托管的公共網絡不同,私人蜂窩網絡是在企業內部托管的,它不與第三方共享資源,只允許組織授權的設備和用戶訪問。允許企業確定規模加上利用的技術和推廣速度,這些私有網絡,隨著采用率的增加,已經被廣泛的組織部署,以解決特定的挑戰和探索新的機會。


      隨著5G變得越來越普遍,漏洞也會越來越多。例如,總部位于德國的羅德與施瓦茨公司在其位于德國Teisnach的工廠安裝了一個私人5G網絡,以測試新的工業應用,并發現它如何為智能工廠優化5G。同樣,比利時澤布呂赫港部署了一個私人5G網絡,以實時跟蹤、分析和管理互聯設備,如自主車輛、增強現實和無人機,跨越多個基于港口的應用。


      5G頻譜


      在配置私人5G網絡時,典型的頻譜來自三個主要范圍:


      1GHz以下的低頻段


      核心3.3GHz至3.8GHz范圍內的中頻段


      26GHz、28GHz和40GHz范圍內的高頻毫米波頻段。


      企業有三種選擇:由購買了公民寬帶無線電服務(CBRS)的眾多組織之一擁有的許可頻譜、聯邦通信委員會(FCC)拍賣中的優先接入許可證(PAL)或非許可頻段頻譜,如CBRS頻段的一般授權接入(GAA)層。


      雖然每種頻譜都帶來了特定的優勢,但它們也伴隨著固有的風險,因為它們是容易被黑客攻擊的射頻(RF)信號。隨著5G變得越來越普遍,漏洞也會越來越多。這主要是由于5G對射頻的嚴重依賴,以及應用編程接口(API)和其他支持服務功能。


      這些API使企業暴露在支持API的黑客面前,比如用于攻擊SolarWinds的那一次。在未來幾個月內,僅這一網絡攻擊的清理工作就可能造成超過1000億美元的損失,這對經濟穩定和國家安全都有極大的關系。除了數以千計的財富500強公司外,SolarWinds的黑客攻擊還影響了美國商務部、財政部、國土安全部和司法部。


      毋庸置疑,目前的安全方法是不足的。同時,對我們國家的威脅延伸到了公用事業、食品、水、石油和天然氣等重要領域。殖民地管道可能只是未來的第一個威脅,這就是為什么國民警衛隊正在進行模擬,以使政府機構和行業做好準備。


      光學無線通信


      隨著解決安全問題和滿足延遲、帶寬、許可和成本的迫切需要,各公司已經探索了各種選擇,包括光學無線通信(OWC)。幾十年來,美國宇航局在其激光通信中繼演示和獵戶座探索任務2光學通信計劃中使用了一種免許可的無線技術;該過程使用太赫茲頻譜中的低功率、對眼睛安全的紅外激光。最終,這種OWC技術通過從一個望遠鏡連接到另一個望遠鏡或點對點的光束提供快速數據傳輸。


      幾十年來,許多軍事應用依靠OWC在未知和惡劣的地形上進行安全通信。多年來,OWC已經受益于激光器、放大器和探測器的改進,以及來自美國、日本和歐洲更多傳統國防和航空航天公司的商業投資。


      誠然,雖然OWC,也被稱為自由空間光通信,在商業領域仍然相對較新,但它比射頻具有顯著的優勢。除了以超快的速度傳輸大量數據--每個用戶20至50Gb--OWC還提供內置的安全性。激光具有極強的指向性和更精確的性質,允許非常低的光束發散--與傳統的射頻通信相比,數據被攔截的幾率非常低,因為傳統的射頻通信是向大范圍內廣播信號。


      與無線電光子相比,OWC激光束的單個光子具有更多的能量,而且聚焦非常緊密,因此它們傳輸信號所需的功率比傳統射頻小得多,但卻能提供明顯更高的吞吐量。低功率傳輸使OWC信號能夠保持 "不被發現",不受潛在的檢測威脅,從而增加了對確保無線傳輸安全的信心。


      OWC還提供偏振、波分復用(WDM)和正交振幅調制(QAM)的數據編碼,以及其他方法。在一些系統中,如同軸電纜多媒體聯盟(MoCA),傳出的光束是右側圓形偏振(RHCP),而傳入的光束是左側圓形偏振(LHCP)。這樣就可以實現數據的完全雙向傳輸。然而,適應這種結構也可以實現更高的數據吞吐量(兩倍的數據速率)或將信息(即安全密鑰)編碼到光束之間的關系中,以確保傳輸流沒有被破壞。


      特別是,外部環境已經顯示出OWC在安全數據傳輸方面是多么有效,這就是為什么Starlink使用激光交鏈將通信從一個衛星傳輸到另一個衛星?,F在,正在進行研究以發現OWC系統在室內的有效性。采用的障礙無疑包括成本,但由于預測網絡犯罪將導致數萬億的損失,現在充分探索這種替代方案可能是非常值得的時間和投資。


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