探讨5G时代卫星通讯在物联网环境中的应用.doc

《探讨5G时代卫星通讯在物联网环境中的应用.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、探讨5G时代卫星通讯在物联网环境中的应用　　卫星通讯已经是物联网（IoT,InternetofThing）和因特网基础架构的重要一环。　　未来，随着5G移动通讯时代来临以及物联网不断扩张，卫星必将扮演更重要的角色。　　尽管地面网络已足以有效应付高峰承载，但当遇到灾难或基础架构损毁时，卫星就能扮演紧急救难的角色，因为卫星不受地面绝大部分事件的影响。所以在这个层面上，确保卫星安全将更为重要，而且也能支持更多计划。例如，欧盟的5G公私合营联盟基础建设(5GInfrastructurePublicPrivatePartners

2、hip，简称5GPPP)目前正与一些大型机构如EUHorizon2020合作，尽可能发挥政府部门的调解能力与民间投资的力量以保障空中与地面的5G通讯。　　5G卫星在IoT环境中的效益　　卫星网络是所谓的“全球局域网络”(GlobalAreaNetwork，简称GAN)，其中卫星数据通讯部分，则还有“宽带全球局域网络”(BroadbandGlobalAreaNetwork，简称BGAN)可与5G彼此互相搭配，在许多情况下为IoT带来具体效益，尤其是工业物联网(IIoT)环境。这些效益包括：降低营运成本(OPEX)以及提供

3、IoT管理方法，例如透过固件与软件更新来大范围更新及修正IoT系统与装置。后者最好的一个例子就是，使用卫星来更新IoT装置(如自动驾驶车辆)内的SIM卡。这种“高效率的内容派送”目前正在规划当中，其原因有几点，例如：可避开电信网络的复杂性与成本，让5G装置直接经由卫星来存取。能够经由太空来更新物联网装置，可嘉惠许多希望提高效率来降低营运成本(OPEX)的产业，包括：汽车产业，此功能就是所谓的“固件/软件空中下载”(FOTA/SOTA)。这同时也解决了某些载具的问题，例如无法配备移动网络装置或者必须在移动网络涵盖范围之外

4、的偏远地区作业的船舶与空中无人机(UAV)，这些地点包括：大型工业园区或智能工厂的中央、偏远的道路、高海拔地区、露天矿场、开放海域等等。卫星电话的核心功能当中也包含了这些能力。　　卫星也是一种威胁管道　　在安全领域，威胁(例如个人或国家)可采取的路径或方向(亦称为管道)就是所谓的「威胁管道」，而卫星也是一种威胁管道。如同真实世界的各种管道一样，卫星这个威胁管道也是双向的：朝上或朝下(朝向太空或朝向地面)。甚至可以朝上再横向移动(从地面至卫星再到卫星之间)以及朝下再横向移动(从卫星至地面再到地面之间)。　　　　图1：具备

5、5G功能的用户设备(例如移动电话和IoT装置)接收来自地面核心网络(CN)的卫星无线电存取网络(RAN)讯息。　　大多数的卫星基本上都是一种“直通”(pass-through)或单纯的“笨管”(dumbpipe)传输通道，可克服地形障碍(缆线无法翻山越岭)或成本上的限制(如发送单一讯息给大量收件人)。因此，大多数的卫星在无线电安全方面的措施都少得可怜。所以，卫星很可能被歹徒用来传送恶意内容(如恶意软件)或用来协调联合犯罪移动。全球通讯卫星网络，如Inmarsat(国际海事卫星组织)和Iridium(铱卫星)，皆采用修订

6、版本的GSMSIM卡。卫星在这些网络所扮演的功能就像地面上的GSM基地台一样。许多人会在电信网络与卫星之间架设一个网桥，叫做「中介模块中继器」(IntermediateModuleRepeater，简称IMR)，该模块负责将“看不见的”SIM空中管理(SIM-OTA)讯息从卫星传送至4G或更早期的网络。许多功能来说，这个IMR在5G是不需要的，因为SIM更新讯息可以从卫星直接传送至用户设备。此外，还有一点值得注意的是，许多卫星相关的无线电攻击都是利用让目标卫星过热来达成。黑客会利用「EncyclopediaAstron

7、autica」(太空航行百科)或其他在线目录来挑选目标卫星并预测它们何时会过热的参考依据。　　攻击类型　　诈骗　　各式各样的电信诈骗，例如：国际通话费拆帐诈骗(IRSF)，这类诈骗如果透过卫星来联机将获利更高。经由费用极昂贵的基础建设(或者利用假冒手法让它“看似”经由卫星)，黑客就能增加攻击的获利。此时，犯罪的获利就好比电话费用一样：一般的电话每分钟只要0.03美元左右，但卫星电话的收费却可高达每分钟18美元。两者之间的价差就是这类经由卫星网络攻击所得的获利。(其他各种诈骗类型与相关犯罪请参阅美国通讯诈骗管制协会Com

8、municationsFraudControlAssociation的报告。)澳洲电信公司Telstra就曾经发生过一个真实的案例，该公司与Iridium有漫游合作，只要将一张启用漫游功能的TelstraSIM卡插入Iridium卫星电话，就能拨打和接听全球卫星电话。由于其通话费远高于一般移动电话，因此这类卫星电话诈骗的损失非常可