Валерий Александрович Сизов – доктор технических наук, профессор кафедры прикладной информатики и информационной безопасности
Москва
Valeriy A. Sizov – Dr. Sci. (Engineering), Professor, Department of Applied Informatics and Information Security
Moscow
Дмитрий Михайлович Малиничев – кандидат экономических наук, доцент кафедры информационной безопасности
Москва
Dmitriy M. Malinichev – Cand. Sci. (Economics), Associate Professor of Information Security Department
Moscow
Хамзат Хакимович Кучмезов – кандидат экономических наук, доцент кафедры бизнес-информатики
Москва
Khamzat K. Kuchmezov – Cand. Sci. (Economics), Associate Professor of the Department of Business Informatics
Moscow
Целью исследования является повышение эффективности управления информационной безопасностью за счет использования сетей 5G. Переход на сети пятого поколения не решает существующих проблем информационной безопасности и приводит к появлению новых угроз. Основная цель каждого метода модуляции сигналов заключается в обеспечении высокой пропускной способности, надлежащего качества передачи в условиях зашумленого канала связи, используя при этом минимальное количество энергии. Одним из самых эффективных показателей повышения уровня информационной безопасности в беспроводных сетях является квадратурная модуляция, которая используется в таких сетях как: LTE, WiMAX, McWill, DVB-T (T2), Wi-Fi и других сетях радиодоступа [
Одним из перспективных направлений развития сетей 5G является использование высших частотных диапазонов, таких как диапазон миллиметровых волн (от 30 до 300 ГГц) [2,3]. Особенностью миллиметрового диапазона волн является то, что они обеспечивают значительно более широкие спектральные полосы, давая возможность существенно повысить пропускную способность в каналах.
Таким образом, при изучении перспективных защищенных информационных систем, основанных на применении технологии сетей 5G целесообразно использовать моделирование сигналов канального уровня взаимодействия абонентов, которое позволяет на физическом уровне оценить основные параметры защищенности.
Материалы и методы исследования. Сети пятого поколения будут одновременно и похожи на любое предыдущее поколение мобильных сетей, и при этом заметно отличаться от них – и этому есть целый ряд объяснений, которые становятся очевиднее, если задуматься о том, каким образом эти изменения влияют на принципы обеспечения безопасности пользователей и оборудования сетей пятого поколения.
Широкое распространение в области передачи цифровой информации, включая сети 5G, получила комбинационная модуляция, получившая название квадратурной амплитудной модуляции. Большей спектральной эффективностью обладают многопозиционные сигналы, из которых наиболее часто используют четырехпозиционную фазовую модуляцию и шестнадцатипозиционную квадратурную амплитудную модуляцию.
Квадратурная амплитудная модуляция является разновидностью многопозиционной амплитудно-фазовой модуляции, помимо фазы амплитуда сигнала при заданном виде модуляции также будет нести в себе информацию. Это приводит к тому, что при заданной полосе частот возрастает количество передаваемой информации.
Представлен краткий обзор существующих подходов к построению модуляция OFDM (англ. Orthogonal frequency-division multiplexing — ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием) [4, 5] систем и методов формирования решений задач модуляции сигналов для построения таких систем.
Результаты. В настоящее время технология OFDM-систем широко применяется в современных системах беспроводного Интернета. Высокая скорость передачи информации в OFDM-системах достигается с помощью параллельной передачи информации по большому числу ортогональных частотных подканалов (поднесущих) [
Метод синтеза сигнально-кодовых конструкций с ортогональным частотным мультиплексированием предусматривает различные сценарии использования полуквадратурной модуляции в зависимости от требований защищенности от перехвата, а также балансирование между спектральной и энергетической эффективностью. Данный метод может использоваться в двух случаях: с альтернативной и согласованной передачами сигналов. В случае с альтернативной передачей, только одна из четырех поднесущих используется в течение одного канального интервала. Для эффективного использования пропускной способности, предложенный метод предполагает использование спектра трех других поднесущих для передачи данных в D2D каналам (это созданием связи между двумя пользовательскими устройствами, которые находятся в непосредственной близости), что позволяет дополнительно избежать интерференции между фиксированными каналами и каналами связи D2D.
Заключение. В настоящее время сети 5G можно считать одной из необходимых составных частей цифровой трансформации и цифровой экономики, при этом основной задачей при обеспечении безопасности в сотовой связи является защита от прослушивания. Однако в будущем мире смартфонов и интернета вещей, в окружениях с большим количеством механизмов, вероятность прослушивания, по всей видимости, отойдет на второй план. Вместо этого придется задуматься о таких вещах как атаки с манипуляцией данными, которые, к примеру, могут использоваться для того, чтобы отдавать механизмам команды на выполнение определенных действий (например, открыть дверь или перехватить управление беспилотным автомобилем). У операторов мобильных сетей, как и у производителей бытовой электроники, появится возможность предлагать «безопасность в виде сервиса», в результате чего поставщики приложений смогут при передаче отдельных видов данных применять дополнительные уровни безопасности поверх уже существующих защищенных каналов сети сотовой связи.[
За счет лучшей спектральной плотности, предложенный метод формирования сигнала дает возможность использовать прототипы оконных функций с лучшими свойствами пространственной локализации без нарушения условия ортогональности сигнальных базисов, и соответственно не требует использования циклических префиксов при формировании OFDM сигнала.
The aim of the study is to increase the effectiveness of information security management through the use of 5G networks. The transition to the fifth-generation network does not solve the existing problems of information security and leads to the emergence of new threats. The main objective of each modulation method of signals is to ensure high bandwidth, proper transmission quality in a noisy communication channel, using the minimum amount of energy. One of the most effective indicators of increasing the level of information security in wireless networks is quadrature modulation, which is used in such networks as: LTE, WiMAX, McWill, DVB-T (T2), Wi-Fi and other radio access networks [
One of the promising directions for the development of 5G networks is the use of higher frequency ranges, such as the range of millimeter waves (from 30 to 300 GHz) [2, 3]. A feature of the millimeter wave range is that they provide much wider spectral bands, making it possible to significantly increase the bandwidth in the channels. Thus, when studying prospective protected information systems based on the use of 5G network technology, it is advisable to use a simulation of the signals of the channel-level interaction of subscribers, which allows you to evaluate the basic security parameters at the physical level.
Materials and research methods. Fifth generation networks will simultaneously look like any previous generation of mobile networks, and at the same time they will differ significantly from them – and there are a number of explanations that become more obvious if you think about how these changes affect the principles of user and equipment safety networks of the fifth generation.
Widespread in the field of digital information transmission, including 5G networks, has received combinational modulation, called quadrature amplitude modulation.
Multiposition signals have the greatest spectral efficiency, of which four-position phase modulation and sixteen-position quadrature amplitude modulation are most often used.
The quadrature amplitude modulation is a kind of multi-position amplitude-phase modulation, in addition to the phase, the amplitude of the signal for a given type of modulation will also carry information. This leads to the fact that for a given frequency band the amount of transmitted information increases.
A brief overview of the existing modulation approaches is presented OFDM (english. Orthogonal frequency-division multiplexing) [4, 5] systems and methods for forming solutions of signal modulation problems for building such systems/
Results. Currently, OFDM technology is widely used in modern wireless Internet systems. High data transfer rates in OFDM systems are achieved using parallel information transfer over a large number of orthogonal frequency subchannels (subcarriers) [
The method of synthesizing signal-code constructions with orthogonal frequency multiplexing provides for different scenarios for the use of semi-square modulation depending on the requirements for interception protection, as well as balancing between spectral and energy efficiency. This method can be used in two cases: with alternative and consistent transmission of signals. In the case of alternative transmission, only one of the four subcarriers is used during one channel interval. For efficient use of bandwidth, the proposed method involves the use of the spectrum of three other subcarriers for data transmission in D2D channels (this creates a connection between two user devices that are in close proximity), which allows you to further avoid interference between fixed channels and D2D communication channels.
Findings. At present, 5G networks can be considered as one of the necessary components of the digital transformation and digital economy, while the main task in ensuring security in cellular communications is protection against eavesdropping. However, in the future world of smartphones and the Internet of things, in environments with a large number of mechanisms, the probability of listening is likely to fade into the background. Instead, you have to think about such things as data manipulation attacks, which, for example, can be used to command the mechanisms to perform certain actions (for example, open the door or take control of an unmanned vehicle). Mobile network operators, like consumer electronics manufacturers, will be able to offer “security as a service,” with the result that application providers will be able to apply additional levels of security over existing secure cellular network channels when transferring certain types of data. [
The authors declare that there are no conflicts of interest present.