CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG 5G 1. Tổng quan về mạng 5G Theo báo cáo mới nhất năm 2020 được công bố bởi Công ty nghiên cứu thị trường toàn cầu Juniper Research của Mỹ, dự kiến từ năm 2025 sẽ có 50 tỷ thiết bị được kết nối trên Internet theo thời gian thực. Với việc truyền tải lượng dữ liệu lớn với tốc độ cao vượt trội, tính tin cậy trong kết nối, cùng với với độ trễ tín hiệu được duy trì ở mức tối thiểu, thế hệ thứ năm (5G) của công nghệ mạng di động sẽ tăng tốc độ truyền dữ liệu và cải thiện băng thông so với công nghệ 4G hiện có, từ đó phát triển các ứng dụng mới trong quân sự và thương mại. Công nghệ 5G dự kiến sẽ hỗ trợ các thiết bị hoạt động tự động hoặc có thể kết nối với nhau, chẳng hạn như nhà thông minh, phương tiện tự lái, hệ thống nông nghiệp chính xác, máy móc công nghiệp và người máy tiên tiến.
Công nghệ 5G cũng được ứng dụng trong quân đội để cải thiện các hệ thống và xử lý thông tin tình báo, giám sát và trinh sát. Khi công nghệ 5G trở nên phổ biến và phát triển hơn, các vấn đề về chính sách quản lý dải tần sóng và an ninh quốc gia, cũng như các tác động đối với an toàn an ninh mạng là một vấn đề cấp thiết mà mỗi quốc gia cần quan tâm. Bài viết này trình bày một số tiềm năng mạng di động 5G sẽ phát triển trong tương lai, mang lại những kết quả tích cực cho sự phát triển của công nghệ, đồng thời cũng là những thách thức khi 5G phổ biến rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới. Các lĩnh vực ứng dụng mạng 5G Hướng tới những đổi mới cho trải nghiệm của người dùng, doanh nghiệp và các nền công nghiệp, trong tương lai các công ty viễn thông đầu tư vào thế hệ thứ năm của mạng vô tuyến di động 5G, sẽ tạo ra một một cuộc cách mạng về khả năng và ứng dụng của các dịch vụ di động tốc độ cao.
Trong đó có một số lĩnh vực ưu tiên ứng dụng 5G, đồng nghĩa sẽ tồn tại cả thách thức và những cơ hội mà 5G sẽ mang lại : Luan van 3 - Chăm sóc sức khỏe : Tham vọng 5G trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe là cho phép các giải pháp chăm sóc từ xa thông qua một kết nối được đảm bảo và an toàn, để giúp giải quyết những thách thức như sự già hóa dân số, sự gia tăng số lượng người mắc bệnh mãn tính và mang tới kỳ vọng lớn hơn về dịch vụ chăm sóc được cá nhân hóa. - Sản xuất : Mục tiêu sử dụng 5G để cung cấp một nền tảng giao tiếp có độ tương tác cao, an toàn và độ trễ thấp trong nhà máy nhằm giải quyết áp lực về chi phí và chống lại tác động của xu hướng già hóa lực lượng lao động. - Bảo mật : 5G có thể hỗ trợ các ứng dụng bảo mật không dây để giám sát và phát hiện các mối đe dọa tấn công mạng trong bối cảnh tần suất các nguy cơ xảy ra ngày càng lớn, cũng như các cảnh báo bảo mật khác ngày càng gia tăng trên toàn cầu. - Nông nghiệp : Tốc độ và dung lượng mạng 5G tăng lên có thể hỗ trợ việc sử dụng máy bay không người lái, cũng như kết nối và điều khiển máy móc nông nghiệp từ xa.
- Giao thông công cộng : Với mong muốn một hệ thống giao thông công cộng hiệu quả hơn và 5G có thể giúp cải thiện hiệu suất hoạt động và bảo trì cơ sở hạ tầng, đồng thời hỗ trợ các dịch vụ thông tin và giải trí trên hành trình. - Năng lượng và tiện ích : 5G có khả năng đóng một vai trò to lớn trong việc cải thiện cách chúng ta cung cấp và tiêu thụ năng lượng khi áp lực về mức tiêu thụ ngày càng tăng, cho phép cung cấp mạng lưới thông minh có thể được giám sát và điều khiển từ xa. - Thành phố và tòa nhà thông minh : Liên quan đến lưới điện thông minh nhưng xa hơn nữa là các dịch vụ thông tin thông minh hơn (thang máy thông minh, hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí vượt trội, định tuyến giao thông thông minh, quản lý chất lượng không khí.) để sử dụng tốt hơn các nguồn lực và nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân. Luan van 4 - Ô tô : Xe tự hành và phương tiện được kết nối đã cung cấp một trong những ví dụ điển hình nhất cho đến nay về sự hợp tác đa ngành trong 5G.
Các mạng viễn thông có thể được cấu hình linh hoạt để giải quyết các nhu cầu khác nhau của lĩnh vực đầy hứa hẹn này. - Truyền thông đa phương tiện và giải trí : Trong lĩnh vực này, 5G dự kiến sẽ cho phép các mạng và tài nguyên được cấu hình động để giải quyết các nhu cầu khác nhau. 5G được kỳ vọng sẽ giải quyết nhu cầu về chất lượng dịch vụ tốt hơn và cho phép các nhà cung cấp hỗ trợ các thiết bị và dịch vụ mới, cũng như xử lý sự gia tăng theo cấp số nhân trong việc sử dụng dữ liệu. Trong các lĩnh vực nêu trên, hiện tại một số lĩnh vực như : ô tô, truyền thông và giải trí, nông nghiệp, thành phố thông minh đã và đang được thử nghiệm áp dụng 5G để kiểm chứng những kết quả mà thế hệ mạng di động này mang lại.
Mối quan tâm về bảo mật mạng 5G Nhiều nhà quan sát lo ngại về các lỗ hổng bảo mật của mạng 5G có thể bị các hoạt động tình báo nước ngoài khai thác. Khả năng một cá nhân sử dụng hệ thống và mạng hỗ trợ 5G cho các mục đích tích cực cũng có thể bị tình báo nước ngoài khai thác để thao túng nhận thức và hành vi. Khi sử dụng công nghệ 5G, lượng thông tin cá nhân được khai thác có thể sẽ mở rộng theo cấp số nhân cùng với những nghi ngờ về tính bảo mật của công nghệ này. Điều này làm dấy lên lo ngại giữa những người ủng hộ quyền riêng tư và các chuyên gia an ninh quốc gia.
Các chuyên gia an ninh thấy trước những thách thức đáng kể đối với cộng đồng tình báo, quân đội và ngoại giao khi 5G được triển khai rộng rãi. Để đảm bảo tính bảo mật của mạng di động 5G, các chuyên gia khuyến cáo cần tập trung vào một số nội dung sau : - Phát hiện những trường hợp bất thường : để xác định các mối nguy hiểm có thể xảy ra, cần tập trung sử dụng các công cụ mới hiện nay như học máy (machine learning), Dữ liệu lớn (Big Data). Những công cụ này hỗ trợ cảm biến bảo mật 5G Luan van 5 và xác định các trường hợp bất thường mà công cụ kiểm tra thông thường không làm được. - Ngăn chặn và chỉnh sửa phần mềm độc hại : Áp dụng sandbox - một dạng ảo hóa phần mềm, cho phép chạy các phần mềm và ứng dụng trong một không gian ảo để cách ly môi trường thực tế.
Từ đó phát hiện được các nguy cơ phần mềm độc và tiến hành loại bỏ. - Sử dụng DNS thông minh : Giám sát hoạt động của DNS và tiến hành ngăn chặn các tác nhân gây hại. Xây dựng mạng 5G cho tương lai Khi được triển khai, mạng 5G sẽ cung cấp tốc độ cao và dung lượng lớn hơn để hỗ trợ giao tiếp giữa thiết bị và máy móc, cung cấp dịch vụ có độ trễ thấp, độ tin cậy cao cho các ứng dụng có yêu cầu quan trọng về tốc độ phản hồi. Dựa trên các thử nghiệm cho đến nay, mạng 5G đang bắt đầu chứng tỏ hiệu suất cao trong các tình huống khác nhau như tại các đô thị đông đúc và các điểm nóng trong các tòa nhà.
Với những mục tiêu đầy tham vọng này, mạng 5G phải đối mặt với những thách thức đáng kể. Việc tăng dung lượng và tốc độ dữ liệu được hứa hẹn bởi 5G đòi hỏi nhiều dải tần hơn và các công nghệ hiệu quả hơn ngoài những gì đang được sử dụng trong các hệ thống 3G và 4G. Một số dải tần bổ sung sẽ đến từ các dải tần trên 2.4 GHz, điều này đặt ra những thách thức đáng kể. Thách thức đầu tiên đề cập đến đặc tính truyền dẫn của sóng milimet.
Các sóng vô tuyến này lan truyền trong khoảng cách ngắn hơn nhiều so với các dải tần trung bình (từ 1-6 GHz) và thấp (dưới 1 GHz). Do đó, phạm vi phủ sóng của một khu vực nhất định sẽ yêu cầu số lượng trạm tăng lên đáng kể, điều này sẽ làm tăng tính phức tạp của cơ sở hạ tầng, bao gồm nhu cầu triển khai thiết bị vô tuyến trên các phương tiện đường phố, chẳng hạn như đèn giao thông, cột đèn, cột điện và nguồn cung cấp điện. Một thách thức khác liên quan đến kết nối 5G giữa các trạm gốc và mạng lõi, vốn dựa vào cả công nghệ cáp quang và không dây. Cần có những kế hoạch cụ thể để Luan van 6 triển khai các dịch vụ cáp quang và đảm bảo các giải pháp mạng không dây có đủ dung lượng, chẳng hạn như các liên kết viba và vệ tinh.
Hơn nữa, dải tần là một nguồn tài nguyên khan hiếm và rất có giá trị, đồng thời có sự cạnh tranh gay gắt và ngày càng nghiêm trọng về dải tần ở cấp quốc gia, khu vực và quốc tế. Do phổ vô tuyến được chia thành các dải tần được phân bổ cho các dịch vụ thông tin vô tuyến khác nhau, mỗi băng tần chỉ có thể được sử dụng bởi các dịch vụ có thể cùng tồn tại với nhau mà không tạo ra nhiễu động có hại cho các dịch vụ lân cận. Các nghiên cứu của Liên minh Viễn thông Quốc tế (International Telecommunication Union - ITU) kiểm tra tính chia sẻ và khả năng tương thích của các dịch vụ di động với một số dịch vụ thông tin vô tuyến hiện có khác, đặc biệt là đối với liên lạc vệ tinh, dự báo thời tiết, giám sát tài nguyên Trái đất và biến đổi khí hậu, thiên văn học vô tuyến. Các quy định quốc gia và quốc tế cần được thông qua và áp dụng trên toàn cầu để tránh can thiệp giữa 5G và các dịch vụ này, tạo ra một hệ sinh thái di động khả thi cho tương lai, đồng thời giảm giá thành thông qua quy mô kinh tế của thị trường toàn cầu, cho phép nâng cao khả năng tương tác và chuyển vùng.
Kiến trúc bảo mật 5G 1.