什么是 5G 无线技术？

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什么是 5G 无线技术？

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来源

https://www.fortinet.com/cn/resources/cyberglossary/what-is-5g

5G 的工作原理是什么？

5G 无线技术使用无线电波传输数据，就像 4G 和早期网络一样。然而，5G 在更高的频率上运行，从而提供更多带宽。这样可实现更快的速度和更低的延迟，这意味着更少的延迟。5G 还利用先进的天线技术，使更多设备能够同时连接。这项技术形成了一个由小型蜂窝基站塔组成的密集网络。这种因素的结合使 5G 成为视频流和响应更快用户体验等数据密集型应用程序的理想选择。

5G 是什么意思？

5G 是第五代移动网络。它是继 4G 网络之后的新全球无线标准。5G 支持一种新型网络，旨在将几乎所有人和所有事物连接在一起，包括机器、对象和设备。

5G 无线技术旨在提供更高的多 Gbps 峰值数据速度、超低延迟、更高的可靠性、庞大的网络容量、更高的可用性和敏捷性。它们有可能提供新的用户体验并连接新的行业。

5G 的发展

5G 技术的出现是移动网络技术的重大飞跃，建立在其前辈奠定的基础之上。从 1G 到 4G，每一代都带来了速度、容量和功能的进步，为 5G 的变革能力铺平了道路。

1G：1G 于 20 世纪 80 年代推出，支持使用模拟技术的基本语音呼叫。
2G：20 世纪 90 年代，2G 的到来带来了数字语音通信和SMS等有限的数据服务。
3G：在 21 世纪，3G 迎来了移动宽带时代，为互联网浏览和多媒体应用程序实现了更快的数据速度。
4G：目前的标准 4G LTE 进一步提高了数据速度和容量，支持高清视频流和其他带宽密集型应用。

5G 的几项关键技术进步使 5G 成为可能：

频谱效率：5G 利用更广泛的射频，包括更高的频带（mmWave），实现更高的数据吞吐量和容量。
高级网络架构：5G 采用灵活的软件定义网络架构，可实现高效的资源分配和网络切片，满足不同需求的不同应用场景。
大规模 MIMO：多输入、多输出（MIMO）技术和大量天线使 5G 能够同时处理多个连接并提高频谱效率。
波束成形：该技术将无线电信号聚焦于特定用户，增强信号强度并减少干扰。

5G 技术的安全挑战

虽然 5G 具有许多优势，但其扩展的功能和复杂性也带来了新的安全挑战，需要仔细考虑。

扩展攻击面：联网设备的大规模增加和 5G 网络的分布式性质为网络犯罪分子提供了更大的攻击面。从智能手机到物联网传感器，每个连接设备都代表着恶意行为者的潜在切入点。
IoT 设备安全：物联网设备的激增通常具有有限的安全功能，因此会带来重大风险。受损的物联网设备可用于发起攻击、中断网络或窃取敏感数据。
网络切片风险：5G 中的网络切片提供定制并隔离网络资源。但是，实施不当可能会造成漏洞，从而可能允许未经授权的访问或跨层攻击。

5G 与 4G

5G 网络的高可靠性和超快速度增强了 4G 网络的当前功能，而 4G 网络本身就是基于 3G 的应用和数据技术构建的。然而，5G 和 4G 之间存在显著差异，包括：

5G 技术能力： 5G 技术在移动技术能力方面取得了巨大进步。目前的 4G 长期演进（LTE）技术只能使用低频段，最高工作频率可达 6 GHz。然而，5G 的无线电频段能够处理 30 GHz 到 300 GHz 之间的频率。这种高频使 5G 能够提供显著的速度提升、支持大量数据传输并释放带宽。
显著速度：5G 与 4G 之间的关键区别在于 5G 网络提供显著的额外速度。4G 网络的峰值速度约为每秒 1 GB，而 5G 可提供该水平的 20 倍。这意味着无需连接到 Wi-Fi 即可更快地下载移动数据。
更大的容量： 4G 网络难以处理在同一位置连接的多个设备，例如在繁忙的音乐会或体育赛事中。5G 通过为每个单独的设备提供高精度传输来解决这个问题，这使得它能够在一平方公里内处理多达 100 万台设备。随着移动设备使用量呈指数级增长，这种精度至关重要。
创新的移动流量使用： 4G 网络的无线电波可能传输有限数量的信息，这是有问题的，因为爱立信的移动性报告显示数据流量每年增长 60%。5G 使更多人能够使用网络。它满足了社交媒体、在线游戏和视频流使用量增加的需求。它还支持医疗保健业和工业部门的关键数据密集型应用场景，例如救护车团队直接向医院传输事件响应。
不仅仅是移动网络：5G 的处理能力远远超出了当前的网络功能。它可以成为分布式数据中心，执行处理任务，并使边缘计算更接近用户。这使网络能够处理处理密集的任务，例如游戏和增强现实过滤器，而不是用户的手机，从而提高性能并节省手机电池。这可能会导致新的创新，例如轻量级 AR 眼镜和交付无人机车队。

5G 的工作原理是什么？

解释 5G 依赖于了解该技术的以下核心组件：

5G 新无线电（NR），定义了用户、机器和设备连接、发送和接收数据的空中接口。5G NR 包括定义为 FR1 的低于 7 GHz 范围内的多个低频和中频频段，以及定义为 FR2/mmWave 的高于 24 GHz 的更高频段。5G 频率包括所有以前的蜂窝频谱和低于 7 GHz 频率范围及更高的附加频谱。提供额外频谱的一个关键原因是克服与吞吐量和带宽相关的物理限制。
5G 下一代核心（5G NGC）是 5G 网络的“大脑”，为网络、其服务和连接设备提供控制和管理。由 35G 定义的新 5G 内核利用云协调、基于服务的架构（SBA），涵盖所有 5G 功能和交互，包括身份验证、安全、会话管理和来自终端设备的流量聚合。 3GPP 5G 核心进一步强调网络功能虚拟化（NFV）是一个集成的设计概念，虚拟化软件功能能够以敏捷和分布式的方式部署。
多址边缘计算（MEC）是满足 5G 苛刻 KPI 的关键支柱之一，尤其是在低延迟和带宽效率方面。预计 MEC 还将在移动网络转变为面向行业和其他特定客户群的多功能服务平台方面发挥重要作用。
IP 多媒体子系统（IMS）提供基于 IP 的多媒体服务，使移动运营商能够提供新一代丰富的多媒体服务。IMS 提供对基于 IP 的服务的访问，与访问网络无关。

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5G 技术的优势

5G 提供以下主要增强和新功能：

增强型移动宽带通信（eMBB） ，可提供高达 Gbps 的速度。
大规模机器间通信（mMMC） ，支持高密度（每平方公里多达 100 万台设备）和独特的物联网要求。
超高可靠性和低延迟通信（uRLLC） 实现了对许多工业应用场景至关重要的高可靠性和极低延迟。
网络切片 允许提供隔离和定制的“网络切片”，以满足特定的流量要求和应用场景。这些可能包括诸如 QoS、容量、延迟和安全性等 KPI。

5G 是最安全的商用移动生成和无线技术，具有增强的身份验证、加密和整体完整性。5G 是企业实际目标的关键推动因素，即部署和实现大量应用场景，为产品、服务、运营、安全和敏捷性带来价值和创新。

这些可能包括闭环流程自动化、实时物流管理、增强现实、预测性维护等。交付此类应用场景需要创建、部署和管理互联的 5G 工业生态系统，包括所有相关的 OT/IIoT 设备和供应商、工业应用和工具——无论是在现场还是在公有云/合作伙伴云上，以及 5G 网络本身。

因此，5G 原生安全功能只是故事的一部分。将企业、提供商和服务其独特商业利益的合作伙伴相互联系的 5G 生态系统创造了 5G 无法自行防御的分布式攻击面。

复杂攻击的兴起——从利用5G-enabled的设备来压倒防御的高级冲击攻击，到利用 AI 加速交付并击败传统和隔离安全系统的日益复杂的物联网/工业物联网和基于 API 的攻击——保证了深度防御的安全措施。建立在原生 5G 安全基础之上的安全解决方案，具有额外的安全层，可端到端保护整个 5G 生态系统，以提供业务关键型企业应用场景。