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3.3 无线网络

移动互联网已成为当今极其重要的多媒体网络。

3.3.1 无线网络已被广泛应用

物联网正在加速进入我们的日常生活与各行各业,人与物、物与物之间的连接互动越来越智能便捷,无线通信成为物联网连接中的无形桥梁。目前物联网应用的无线通信技术众多,Wi-Fi、ZigBee、NB-IoT和“星闪”等技术都是物联网发展的强有力支撑,且都在物联网各领域有着广泛的应用。

1.通过Wi-Fi、蓝牙等无线技术,形成短距离的通信网络

我们知道,共享单车就是通过蓝牙与手机相连后,通过手机上网与共享单车的后台互通信息的,这样共享单车的后台就可以远程控制共享单车了。

在家庭、小型店铺和部分公共场所,用户通过Wi-Fi无线路由器连接有线网络,来达到访问互联网的目的。

因此,在现实中通过Wi-Fi、蓝牙等无线技术形成的局域网已经被广泛使用。

2.通过4G/5G等无线技术,形成长距离的通信网络

移动互联网就是应用4G/5G技术来实现的,其移动网络终端部署非常方便、快捷,在现实中已被广泛使用。

3.电报通信

电报通信是一种特殊的通信方式,在军事和民用方面,都有广泛的应用,不属于我们研究的范围。

出于安全性考虑,要控制无线传输的使用范围和使用区域,要慎重使用Wi-Fi、蓝牙等连接方式,因为这些连接方式的安全性能相对较弱。

物联网时代的应用场景呈现碎片化的特点,不同的通信技术由于其自身的特点而适用于不同的应用场景。

3.3.2 5G意味着什么

5G就是第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology),5G的标准由全球主要移动通信制造商和运营商组成的世界标准组织3GPP共同制定。

5G应用涉及专利和标准、芯片、移动终端、网络系统设备和网络运营商等5个方面。5G将被广泛应用于通信、工业、医疗、教育、安全等主要领域,是承载万物互联互通的最重要的移动通信技术。

1.通信标准关系到国家战略

全球性的通信标准不仅是一项技术标准,而且关系到产业发展和国家战略。

在2G时代,欧洲各国共同成立GSMA,共同研发GSM标准,美国推出CDMA标准,日本推出PHS标准,中国大规模采用GSM标准。

在3G时代,美国在CDMA基础上推出CDMA2000,欧洲在GSM的基础上推出WCDMA,而中国的TD-SCDMA也第一次登上国际舞台。中国标准的确立,不仅让中国通信业在国际舞台上有了更多发言权,也使中国企业成为中国通信设备市场的主导力量。

在4G时代,中国主导制定的TD-LTE-Advanced和欧洲标准化组织3GPP制定的FDD-LTE-Advance同时并列成为4G国际标准。在这个过程中,全世界通信设备制造企业逐渐出现四强——华为、爱立信、诺基亚、中兴。

经历了2G时代的一无所有、3G时代登上舞台、4G时代基本并跑,5G时代中国已经变为领跑者,这将对中国通信业发展和整个国民经济发展起到巨大推动作用。

1G(模拟通信)打电话;2G(数字通信,全球通信系统GSM)用QQ聊天;3G(中标TD-SCDMA、美标CDMA2000、欧标WCDMA)刷微博;4G(OFDM技术调制模式,有TD-LTE和FDD-LTE制式)看视频;5G会是什么?美国有高通LDPC技术,中国有华为Polar技术,欧洲有法国Turbo技术。5G是万物互联时代的开端,5G技术不仅仅在网络、通信方面有着巨大的优势,在智能、无人驾驶、自动化方面也有着巨大的潜力。它能解决机器之间的无线通信需求,有效促进车联网、工业互联网等领域的发展,为高清视频、VR、AR、物联网及自动驾驶(如无人汽车、无人飞机、无人舰艇、无人坦克、机器人)等提供坚实的网络基础。

每一个网络时代的进步都可以给社会、给世界带来进步,1G到4G分别出现了通话、聊天、多媒体、视频,到了5G,科幻和现实或许可以相结合,那些看起来不可能实现的东西,都可能凭借5G变成现实,我们期待5G网络引领全新的时代。

中国移动通信的发展历程,如图3-5所示。

图3-5 中国移动通信的发展历程

2.中国在信道编码领域的突破

目前5G标准在国际电信联盟(ITU)的会议上已经完成非独立组网标准和独立组网标准的制定,且在全世界范围内被讨论并不断完善。在5G标准之争中,中国阵营已经成为全世界5G标准的重要力量。

5G包含诸多技术,其中编码是非常基础的技术。虽然在3G、4G时代,中国已经主导了TD-SCDMA和TD-LTE标准,但是在编码上还是没有发言权,3G、4G的信道编码依旧采用Turbo码。在5G标准中,世界各大阵营就信道编码标准展开了激烈竞争,以法国为代表的欧洲阵营支持Turbo,以美国为代表的阵营支持LDPC,中国以Polar来抗衡,最后的结果是Turbo完全出局,LDPC成为数据信道编码,中国华为主导的Polar成为控制信道编码,这是中国在信道编码领域的突破,为中国在5G标准中拥有更多话语权奠定了基础。

3.5G走入我们的生活

4G改变生活,5G改变社会。可以预期,5G不仅会带来更高速的网络,还会对智能交通、工业自动化、智慧家庭、智慧医疗,以及社会管理各个方面带来革命性的改变。

2019年6月6日,中国的5G商用牌照正式发放,中国正式进入5G商用时代。同年10月31日,中国电信、中国移动和中国联通三家企业的5G网络正式上线,中国的5G建设按下了“快进键”。

2021年1月,我国基于5G车车通信全自动驾驶的时速160km的新一代市域A型列车,在四川省成都市正式下线,其是全国速度最高的市域A型列车,实现了时速160km的5G车车通信全自动驾驶。

据“2021(第二十届)中国互联网大会”消息,我国已建成全球最大的光纤网络、4G和5G独立组网网络,目前5G已建成基站91.6万个,占全球的70%,5G连接数已经超过3.65亿个,占全球的80%。

4.5G铺设防疫信息高速路

在新冠肺炎疫情期间,在小区门口的5G健康一码通上刷一下身份证,就可以校验健康码状态;在地铁、火车站,“5G+热成像”人体测温设备对来往旅客进行快速体温筛查;在手机直播中,5G云旅行、直播带货受到热捧,为疫情防控期间宅在家中的市民增添一些生活趣味。

可以说,5G和千兆网络的建设发展为特殊时期5G远程医疗、5G红外测温、线上办公、网上学习等的顺利实施提供了保障。

国家、企业积极发挥5G大带宽、低延时、广连接技术特性,搭建信息高速公路,支撑疫情防控和复工复产。在火神山、雷神山医院建设期间,5G将其建设进度直观地呈现在人们面前。

在疫情防控期间,从河南红旗渠、四川红军飞夺泸定桥纪念馆等红色景区,到上海自然博物馆、河南郑州博物馆等文博场馆,再到山东泰山、山西乔家大院等名胜古迹,都通过5G推出“云游”模式,有效丰富了线上文旅产品的创新供给,让公众足不出户也能赏奇观胜景、享文博盛宴。借助5G技术,云端课堂打破了教育的围墙,未来推进全民终身教育指日可待。

当下5G无线网络已经成为国计民生的重要支柱,5G无线网络的广泛应用给移动互联网带来了无限的生机,5G意味着移动互联网时代已经到来。

3.3.3 移动网络的安全防护

当今时代,手机、笔记本式计算机、平板电脑等移动设备已经成为人们生活中必备的助手,我们不管是在公司还是在家里,或者在路上,移动网络都是必不可少的(移动网络就是指移动无线通信网络),那么移动网络的安全问题就是我们要关注的大问题。

移动网络与有线网络并无本质不同,只是终端平台不同,使用的场所不同,信息传输的方式不同。移动网络的信息安全问题主要集中在三个方面:网络层级安全、终端层级安全和业务层级安全。

1.网络层级安全

为提高网络系统的安全性,尽量不要使用无线网络。因为无线网络是开放式的,对信息安全要求较高的网络系统来说,无线网络和设备不适合像计算机组网一样的应用,要谨慎使用。

无线网络系统可分为公有的无线网络系统(如公共场所、商铺的无线网络系统)和私有的无线网络系统(造价很高,如军用局域无线网络系统)。

由于移动无线网络的信息传输是开放的,因此把好网络登录关和数据加密传输关是非常重要的。

无线网络的加密方式:在无线设备上进行加密,主要有外挂式加密和嵌入式加密之分,有硬件加密和软件加密之分;在网络传输线路上进行加密,主要有信道加密,如VPN。

在硬件设备上要尽量采用自主创新的国产产品。

此外,要依法使用国家商业密码和密码设备,做好信息保密工作。

2.终端层级安全

移动终端面临的安全问题既有移动通信技术本身的问题,如无线干扰、SIM卡克隆、机卡接口窃密等;也有因为移动终端智能化带来的新式安全问题,如病毒、漏洞、恶意攻击等,这和所有智能操作系统面临的安全问题一样。

在专用操作系统方面,要尽量选用国产的操作系统,并及时对其进行系统更新、打补丁。在系统上安装性能好的、安全的防病毒软件。

移动终端作为“无所不在”的服务和私人信息的载体,随着技术进步,未来其安全问题将会比个人计算机(PC)更复杂。

3.业务层级安全

在应用软件方面,要防止恶意程序入侵、代码安全漏洞、对应用软件本身的非法访问等。对于用户而言,要使用安全性更高的密码并定期更新;谨慎使用社交应用,应从官方网站下载App;不点击不明网络链接;不随意连接公共场所的无线网络;等等。

要加强无线移动设备的入网认证管理,如使用硬件登录认证模块,绑定无线设备的特征码,采用多种组合登录认证,添加认证操作环节,使用专用的物联网卡,使用白名单链接安全认证机制,等等。

此外,在无线终端上最好关闭或去掉不必要的应用,如在线(自动)升级功能;不用的时候,关闭无线设备,可减少安全风险。

移动终端的安全威胁并不是危言耸听。只有把核心技术掌握在自己手中,才能从根本上保证国家网络安全、国家经济安全、国防安全。

当前,全球新一轮科技革命和产业变革深入推进,信息技术日新月异。5G与工业互联网融合将加速数字中国、智慧社会建设,加速中国新型工业化进程,为中国经济发展注入新动能,愿5G在“智联万物、融创未来”的道路上,更好地赋能实体、服务社会、造福人民! /0U5AdWUB1D7uRdNi6v3Mq9bfbyVzBsfXhfFx8OreTiEGM5xlF0uGmIBBhnt3Vur

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