美国国防部发布《5G生态系统: 对美国国防部的风险与机遇》报告(全文翻译-下)_风闻
红豆奶茶大杯-2019-05-31 12:29
来源:CAICT5G创新研究中心
日本
日本在5G能力方面紧随中国,韩国和美国。日本尚未向通信运营商提供关键频段的拍卖,但计划在2019年这样做,目前日本正在研究毫米波和Sub-6 GHz的使用方法(毫米波适用于有限的,人口密集的地理区域,而Sub-6 GHz则用于覆盖其余地区)。与韩国类似,日本希望利用2020年东京奥运会来展示和测试5G的技术和网络,并将其大部分投资和活动推向2020年的时间线。2014年,日本成立了5G移动论坛(5GMF),以推动5G的研究和发展,协调各组织的5G工作,提升5G的普遍认知。2016年,日本内政和通信部(MIC)发布了一份战略文件(“2020年实现5G的无线电政策”),该文件展示了其对5G的承诺和未来部署。
日本的三大电信供应商(NTT DOCOMO,KDDI和Softbank)正在测试5G技术,目的是在2020年奥运会之前实现5G商用。这三家公司都在Sub-6 GHz和毫米波频段范围内进行试验,MIC在东京和日本乡村进行了“5G系统试验”。
世界其他地区(非美国)
虽然中国,韩国,美国和日本在该领域处于领先地位,但世界其他地区仍在追赶5G部署。英国,德国和法国可以被视为“第二梯队”5G发展领域的国家,而新加坡,俄罗斯和加拿大则构成“第三梯队”,而世界其他地区也是如此。这些国家开始计划在不同的时间线和频谱范围上拍卖频谱带宽,但许多国家缺乏任何正式的政策或战略来实现5G,并且大多数国家预计在2020年之后实现5G的商用,晚于其他国家的2020年时间框架。
尽管欧洲已经将收费引入2G,但由于法规限制其无法快速的提供频谱带宽,欧洲在3G,4G和现在的5G方面仍然落后。亚洲其他地区在5G方面取得了一些进展,但很少有国家投入与中国、日本和韩国相同的时间和资源。俄罗斯于2017年发布了“俄罗斯联邦数字经济”,其中包括5G规划图,但尚未制定任何明确的频谱规划或为该规划图投入大量资源。俄罗斯利用2018年的FIFA世界杯开展了一些5G努力,但仍然高度依赖外国的5G的技术和合作伙伴关系来推动其5G的发展。
鉴于第一梯队与其他国家之间的5G进步差距,世界其他地区可能会被动采用第一梯队任何国家领先的5G的网络设计和基础设施。中国是目前的领导者,美国的盟国在如何应对中国制定5G标准的行动方面采取了不同的立场。由于担心安全问题,一些国家对中国的影响力持警惕的态度,并积极阻止中国的5G推广。例如,12月,捷克共和国网络安全机构(NUKIB)发布官方警告,称华为和其他中国公司构成国家安全风险,引用中国现行法规(2017年6月27日颁布的国家情报法),要求中国公司积极配合其国家情报部门的合作。这推动了捷克公共和私营部门的安全审查,有效地阻止了华为5G产品进入该国。澳大利亚和波兰也对中国采取强硬立场,美国一直在向其他盟国施压,要求其效仿捷克。
然而,考虑到中国5G产品的价格和质量,其他国家对将中国赶出本国5G市场的热情并不高。德国拒绝禁止华为,尽管美国威胁要切断情报共享,英国似乎也可能采取同样的做法。德国和英国都驳斥了美国的说法,即华为和其他中国通信信公司对国家安全构成不可接受的风险,称它们的安全机构可以采取措施限制网络中的漏洞。印度和意大利也表示,它们不愿将华为的产品排除在5G产品之外。最近几个月,新西兰放松了最初对中国的强硬立场。未来几个月,欧洲将继续成为5G未来的战场,因为欧洲是华为最大的市场之一,也是美国盟友的主要所在地。这场斗争还表明了世界其他地区对于5G态度的一个趋势——特别是对成本更敏感的发展中国家将发现中国5G的价格点难以拒绝,特别是基础设施以及“一带一路”倡议等项目融资激励措施使报价非常可观时。
美国
私营部门
在美国政府的支持下,通信行业正在努力组织5G在美国开发和部署。Verizon,AT&T,Sprint和T-Mobile都在开发自己的5G网络和5G设备,每个运营商都有自己的策略和方法。Verizon和AT&T专注于开发高频毫米波网络,并且正在各种测试城市中为移动和固定应用部署小型蜂窝,Sprint采用毫米波和中频频谱的联合方法来构建其网络,T-Mobile专注于毫米波和低频段频谱。虽然所有运营商都在某种程度上研究了Sub-6 GHz下的频谱选择,但相对于毫米波频段中可用的数百GHz,这些研究本质上都受到Sub-6 GHz中可用带宽较小的限制,这种限制由于Sub-6 GHz下绝大部分频谱的频段是美国政府拥有的变得更加严厉。运营商们正在使用现有的4G基础设施,但那些专注于毫米波的运营商将不得不建设额外的基础设施,以确保通过密集的基站网络实现不间断的连接。关于部署的某些网络是否符合真正的5G标准存在争议,同时这些提供商之间在未来几年内推出5G网络的竞争会非常的激烈。5G的发展正在由3GPP(第三代合作伙伴计划)监督,该标准组织也负责监督3G UMTS(包括HSPA)和4G LTE标准的发展。
尽管消息来自美国各种营销活动,但美国领土上已经部署了可以在覆盖边缘提供100Mbps到1Gbps服务的5G基础设施。尽管LTE部署导致美国大部分地区的终端用户速度提高了10倍,但迄今为止,运营商尚未展示出能够为美国大部分人口提供高速传输的部署能力。
如第一章所述,美国运营商在为较小的区域部署有限制的毫米波方面取得了一些成功,但基站的未来可扩展性是有限制的。即使在优化的情况下,显然对毫米波进行分频以提供更多的覆盖需要大量建设基础设施,这是一项极其消耗时间和成本的工作。
考虑到建设这些毫米波网络所需的大量基站所带来的风险,这些运营商甚至无法承诺必要的资本支出。截至2018年底,Verizon持有约120亿美元债务,股息收益率约为4%,而AT&T持有约175亿美元债务,股息收益率超过6%。T-Mobile持有约25亿美元的债务,而Sprint持有约400亿美元的债务。这些公司处于美国开发5G的努力的最前沿,但他们的资产负债表显示他们可能会为完整毫米波网络的推广和建设基础设施的的成本而苦苦挣扎。
在过去十年中,无线供应商产业也发生了重大转变。中国通信设备巨头华为的全球收入从2009年的约280亿美元增长到2018年的1070亿美元。同期爱立信的收入从279亿美元下降到239亿美元,而诺基亚的收入从576亿美元下降到266亿美元。尽管美国市场的销售额从2009年的不到6%增长到2018年的30%以上,并且仍在快速增长。例如,印度代表的无线市场比美国大,在印度销售的所有手机中有59.7%是中国制造的。由百度,阿里巴巴,腾讯和一些最近兴起的新公司(抖音等)领导的中国互联网应用公司的影响力和收入都在增长。2009年,收入排名前十的互联网公司都是美国公司。今天,前10名的互联网公司中有4名是中国公司。
这些转变不仅仅是因为中国设备更便宜。在许多情况下,中国设备也优于其西方竞争对手。华为和中兴通讯是大规模MIMO无线电系统的领导者,拥有64个发射和接收元件。许多人认为华为的P系列和Mate系列的安卓手机是世界上最先进的手机,这些设备由华为自己的海思芯片部门提供芯片支持的。阿里巴巴的云服务在全球排名第四,仅次于亚马逊,微软和谷歌,并且增长迅速。
**公共部门:**白宫
在过去十年中,美国政府对5G的兴趣一直在增加。2016年,白宫推出了价值4亿美元的先进无线研究计划,以推广无线测试平台,而美国联邦通信委员会通过其“频谱前沿”政策,承诺为许可和未经许可的用途发布大量毫米波频谱。在现任政府的领导下,美国政府对5G的兴趣有所增加,该政府提出了一系列倡议和指令,强调了5G的重要性,并制定了明确的路线图。现任政府支持由私营部门主导的5G计划,而不是由政府主导的国有化5G计划。
2018年9月,白宫举行了一次5G峰会,相关政府领导人和产业代表参加并讨论5G的未来发展方向,促进私营公共部门合作,同时承认美国在开发和部署5G方面落后。不久之后,白宫发布了“关于制定美国未来可持续频谱战略的总统备忘录”,强调美国需要领导5G,以促进国家安全和公共及私营领域的创新。备忘录指示各部门和机构提交关于当前频谱使用和未来要求,频谱重新分配选项以及未来技术对频谱分配影响的若干报告,并且还要求提出5G立法,监管和政策建议。在总统备忘录发布的同一天,白宫发布了一篇题为“美国将赢得5G全球竞赛”的文章,研究了从领导4G发展获得的美国优势(例如,增加的GDP和就业机会),并将其与领导5G发展的潜在好处进行比较。
**公共部门:**联邦通信委员会(FCC)
在频谱划分和民用频谱政策方面,联邦通信委员会在5G的开发和部署中发挥着重要作用。在2018年末,联邦通信委员会投票决定建立一个释放毫米波频谱带宽的框架,以帮助加快5G的开发和部署。
美国联邦通信委员会主导着美国频谱拍卖,并于2018年底举行了首次5G频谱拍卖,开启了28 GHz频段。第二次拍卖于2019年3月14日举行,提供了24 GHz频段。
美国联邦通信委员会于2018年9月发布了全面的5G战略“促进美国在5G技术(FAST)计划中的优势”。该计划重点关注三个主要目标:推动更多频谱进入市场,更新基础设施的政策和在现代化中过时的法规,促进美国的5G发展。关于频谱目标,美国联邦通信委员会计划在2019年再举办三次拍卖以销售毫米波频谱带宽,并正在进行研究来了解开放低频和中频频谱的选择不同带来的不同影响。关于基础设施目标,美国联邦通信委员会正在努力提高联邦、州和地方各级小型小组的审查速度,以便更快地部署5G。关于现代化目标,联邦通信委员会专注于调整现有法规并制定新法规以支持5G部署,例如更新其网络设备规则,以便更快地进行小区部署,并防止从对美国网络构成安全威胁的其他国家的公司手中购买网络设备。
美国联邦通信委员会开始了相关工作以便更灵活地使用位于3GHz和4GHz频段中间的500 MHz C波段下行链路频谱。2015年,在国际电联世界无线电大会上,奥巴马政府反对了将该频段重新归类为适合5G使用的IMT-2000划分的提议,对该频段的重新划分将为5G移动业务这一频谱的全球标准化铺平道路。即使将频谱重新分类为宽带,也需要一段时间才能将现有用户完全从C频段中移除。共享灵活用于5G的频带是困难的,因为移动手机以辐射的模式发射无线电能量,并且在C波段天线附近操作的用户数量可能对卫星接收造成干扰。但是,固定业务可以通过使用高度定向天线或波束成形系统来共享频谱,这种类型的设备非常适合为农村地区提供固定业务,以及可能用于国防部固定网络扩展的任务。
如果美国积极寻求共享和最终重新分配C波段下行链路频谱,这可能允许第二轮5G频谱扩展,这可以使美国的现有通信网络的速度和覆盖范围得到提升。然而,这种频谱重新分配的好处将取决于全球的设备商们开发的设备是否在C波段内运行,所以美国需要推动全球接受该部分频谱作为全球利用频段。
**公共部门:**商务部
美国商务部的国家电信和信息管理局(NTIA)管理联邦使用频谱分配。商务部目前正在制定“国家频谱战略”,以改进频谱管理,确定研究和发展优先事项,以创造新技术,并汇总联邦机构的频谱业务需求。NTIA将与新的频谱战略工作组(由总统备忘录建立)合作,共同努力制定和实施该国家战略,并协调研究,开发,测试和评估工作。如果国防部要分享其频谱,就必须与NTIA密切合作,以管理该共享过程。
**第3章:**国防部的发展和5G技术的采用
5G对国防部的影响
虽然5G的大部分讨论围绕着商业部门作为其推出背后的驱动力,但5G技术生态系统同样可以彻底改变国防部的运营,网络和信息流程。国防部必须积极参与才能追上不断变化的5G环境。5G将实现在地理上分散的系统中近乎实时地共享更大量的数据这一新的运营理念。目前,使用传统通信网络无法有效地完成该规模的数据共享。5G使当下网络业务的延迟将变得更低,数据传输能力和容量将变得更大,但5G最大的应用潜力在于对未来战争或军事网络的潜在影响。在快速变化的战场环境下,5G可以使大量价格低廉的、互联的、更具安全弹性的设备和系统正常运作。
5G能够将国防部当前的分散网络整合到一个网络中,以促进改善态势感知和决策。防御网络范围的扩大将使高超声速武器和高超音速防御等新技术得以部署,并有可能加强核C3等现有任务。在企业层面,5G可以极大地改善物流、维护等日常工作,从而提高国防部的工作效率和速度。
然而,5G也为国防部的未来带来了严重的潜在风险。国防部在未来海外运营时,绝大多数网络和系统可能依赖于5G基础设施。如果中国在5G基础设施和系统领域处于领先地位,那么国防部未来的5G生态系统可能会将中国组件嵌入其中。这将对国防部业务和网络的安全构成严重威胁。此外,连接设备数量的增长增加了对手跨越国防部网络的潜在“攻击面”,这需要提高跨系统的警惕性和安全性。大量数据的传输会使此任务复杂化,因为这会使检测网络上的恶意流量变得更加困难。
转向Sub-6GHz的频段
在5G频段方面,美国可能继续选择使用毫米波,而以中国为代表的其他国家则主要采用的是Sub-6 GHz频段。国防部作为一个在海外运营的政府实体,无论美国如何选择在国内实施5G,国防部最终都必须学会在Sub-6 GHz的基础设施上运营5G网络。因此,美国必须在提高Sub-6 GHz能力上加大投资,并采取措施分享其频谱。然而,国防部内部存在合理的担忧,即开放Sub-6 GHz频段将产生许多运营问题,从频谱优化到安全漏洞。如果国防部运营商被迫分享他们的频段,有人担心这可能会暂时或永久地降低系统的性能。增加商业用户也会使得Sub-6 GHz频谱的整体更加拥塞,增加国防部运营商连接中断的风险。
但是,如果美国和美国国防部不会转向Sub-6 GHz,国防部将面临获得和落实5G部署的进一步挑战。尽管毫米波的组件通常比Sub-6 GHz的组件更紧凑,但毫米波需要更多的基站彼此靠近以保持连接(即便如此,仍然存在干扰的风险,例如汽车在基站前移动或恶劣的天气将中断连接)。如果一个人或平台必须携带多个天线,特别是在边缘,这在逻辑上很快就会变得不切实际。对处于戒备或者战斗状态下的军队单位需要携带多个天线来保证军事网络的通讯顺畅在逻辑上是不切实际的。此外,国防部的获得系统是缓慢实现的并且可能需要数年才能为毫米波的网络部署提供必要的系统,而大多数系统可能已经过时。相比于Sub-6 GHz的中频频谱,国防部和联邦通信委员会目前优先考虑毫米波,特别聚焦于28GHz到37GHz的频段,但由于毫米波的部署不切实际,这是一个根本性的缺陷。国防部必须准备在Sub-6 GHz的5G生态系统中运行,这需要转变战略,并考虑国防部愿意在Sub-6 GHz领域的哪个频段范围分享带宽。
这种转变可能带来一些固有的好处。使用与任何其他公司或国家相同的基础设施所带来的匿名性提供了一种行业标准的安全形式。政府和民用的整合可以通过允许军事流量“隐藏在视线中”来提供一层安全性,因为流量变得更难以看到和分离出来。同样,可能会阻止对手干扰此频谱,因为它们可能在同一频段上运行。政府将维持初级频谱接入,同时也受益于来自商业部门的技术进步,这些技术来自Sub-6 GHz范围的业务,这将有助于政府缩小商业部门与当前军事通信状况之间的差距,也为网络和通信人员提供了一个机会,通过在国内和国外定期共享并管理频谱,学习如何使频谱更具弹性。
Sub-6GHz的频谱共享道路
频谱共享的想法并不新鲜。2010年,美国联邦通信委员会确定了3550-3700MHz的频谱带,称为公民宽带无线电业务(CBRS),作为潜在的频谱共享机会。CBRS利用LTE网络提供无线语音,文本和数据服务,由于联邦通信委员会2010年国家宽带计划为新移动用户提供更多频谱,因此该频谱被释放。2015年,美国联邦通信委员会正式授权以前由美国海军和国防部单独使用的3.5 GHz频段区域的共享。CBRS将增强光纤接入的“最后一英里”,以提供固定无线服务和点对多点功能。CBRS频谱可以由用户免许可,或者他们可以在使用期间购买临时许可,并且允许以更快速和有效的方式部署服务。国防部仍然是该频段的现任用户,因此其他用户将受到频谱接入系统(SAS)的限制,该系统确保消除冲突以消除对军事用途的干扰。SAS系统在频段分配时保持国防部的优先级,但在未被占用时为商业用户保持频段开放。
这一先例可以作为国防部与商业部门之间未来频谱共享的指南。通过提供自己的带宽来分享,国防部还可以鼓励“双向”频谱共享系统,在这种系统中,民用和联邦用户可以通过不同的优先级来访问彼此的频谱。这将增加辅助级别上国防部可用的频谱量,同时保持其自身带宽中的优先级访问。此外,由于本章开头列出的原因,国防部将从5G开发中获益。国防部可能会在开始分享部分频谱的初期有一些成长的痛苦,但5G能力的净增益最终将弥补这一痛苦。如果国防部没有开始分享Sub-6 GHz的频谱,那么美国公司将无法开发他们自己具有竞争优势的Sub-6 GHz的5G产品,外国供应商将越来越多地嵌入他们的全球网络和系统产品,这将增加依赖供应链而带来网络受损的风险。
5G的安全挑战
供应链风险
国防部正面临的未来5G的环境风险之一就是供应链风险,从子部件到完整的网络级再到服务级,层级越高,供应链存在的风险越大,也越容易被攻击。在过去的几十年中,国防部能够在满足其独特需求的定制系统上运行,因为相对于其他商业世界而言它是一个大用户,但现在这种特权已不复存在。商业部门的技术开发和使用使得国防部的技术发展和使用相形见绌,国防部在孤立的定制系统和架构上进行构建和运营已经不再实用。在即将到来的5G时代,国防部越来越依赖商用现货(COTS)设备和商业服务。
国防部可以将商业投入纳入其5G基础设施的四个层级:射频组件,集成芯片组,设备和服务。射频组件可包括从半导体到交换设备和放大器在内的各种子组件。集成芯片融合了不同的子组件和子系统来与系统组件进行交互。设备的范围从移动设备的耳机到计算机系统,其中包括前面提到的子组件和集成芯片。最后,前三类基础设施中的每一个都带有一系列的服务产品,用于操作、管理和维护它们。
商业公司可以提供上述任何和所有基础设施,但这带来了无意或恶意安全漏洞的风险,这些漏洞使国防部系统和网络面临风险。如果中国成为从子组件级到集成系统级提供5G基础设施的全球领导者,即使美国限制中国产品进入美国市场,国防部的5G生态系统也将面临包含安全漏洞在内的风险,因为国防部仍然需要在海外的外国网络上运营,这些网络的基础设备也可能由中国的供应链来提供。在过去的十年中,国防部已经从定制计算系统转向商用计算系统,但这种方法的改变比目前面临的风险更小,因为美国主宰了计算系统市场并能够“拥有”供应链和更好地保护它免受漏洞攻击。因此,国防部现在可以做到将不同程度的COTS产品纳入其计算系统,同时将漏洞风险保持在可接受的水平。然而,在目前的5G竞争中,无论是国防部还是美国政府都无法决定5G供应链的内容和整合--我们专注于构建毫米波频段的5G生态系统,使我们脱离了Sub-6 GHz频段的5G生态系统的全球供应链。如果世界其他地区接受中国产品作为5G的更便宜和更优越的选择,这种不匹配将给国防部带来严重的安全风险。
5G基础设施和服务
无论在什么频段运行,5G网络都有许多安全风险需要考虑。虽然国防部的安全重点通常是供应商安装的可用于远程控制系统或泄露信息的后门,但在5G推出期间和之后,由于糟糕的软件开发实践,也可能带来各种各样的安全问题。英国一份关于与华为和英国政府共同努力管理华为在英国部署的安全问题的报告中提到了其中的许多风险。糟糕的软件开发带来的安全问题是一个普遍的问题,而且不仅限于中国供应商。
即使用于5G基站的特定软件版本可能是安全且良好实施的,也不能保证未来版本将继续同样安全。将不可避免地发现错误并需要软件补丁,并且可能需要快速部署这些修补程序,而无需充分考虑补丁可能引入的新安全问题。验证每次迭代持续安全性将变得越来越具有挑战性。
即使基站代码是安全的并且随着时间的推移得到良好管理,无线基础设施提供商的商业模型也是这样的,即来自供应商的人员通常参与网络基础设施的调试,操作和维护。这要求供应商访问运行网络的核心管理系统,并允许供应商将软件部署到系统中的设备。在许多情况下,美国境内外的网络运营商将网络的整个运营外包给设备供应商,通过第三方活动增加潜在的漏洞。
现场维护通常也外包给供应商。访问现场站点的服务人员可以将新软件上载到网络并更改网络配置。国防部在打击恶意软件方面有着悠久的历史,这些恶意软件通过未打补丁的计算机传播到武器系统中,没有进行多因素身份验证,或者由于人员使用不当而暴露于安全漏洞。所有这些和更多的问题适用于供应商维护计算机。这些支持系统很少被安全工程师检查,但是它们可能配备了凭证,使其具有将漏洞插入基础设施的强大功能。
无线接入网(RAN)供应商通常决定核心网络基础设施的选择,而这些基础设施又管理着回程链路和全国光纤网络上的流量。它们还提供核心身份验证服务、执行合法拦截、名称服务器功能和与互联网的互连的能力。这种控制源于供应商使用非标准技术来实现通信和管理基站,以及整个无线网络。因此,运营商可能难以为华为基站选择非华为核心基础设施。多供应商网络通常被配置为公共供应商设备的孤岛,如果发现供应商存在严重的安全问题,则在基础设施中替换该供应商可能几乎需要完全重新构建网络。
5G核心基础设施还存在一些额外的问题,比如网络“切片”功能,它会将网络暴露给非运营商。例如,如果虚拟现实头盔需要一个托管的网络基础设施片来与基于云的游戏服务通信,这将通过允许信令和控制边缘和基于云的计算实体来增加核心网络的攻击面。
5G设备
除了5G基础设施的安全性以外,国防部也必须考虑与5G设备相关的安全风险。如果目前中国在无线设备市场上占据主导地位的趋势仍在继续,即使中国厂商的设备被拒绝进入美国市场,由于其设备在世界其他地区的普及使得中国厂商的市场份额和复杂程度将继续增长。在美国部署海外的部队使用这些设备时,无论是公务还是个人用途,国防部都必须解决因使用这些设备而引起的问题。
全球各种设备都发现了后门或安全漏洞的证据。其中许多似乎与中国情报部门要求公司向公众提供有关国内用户信息的要求有关。在最近案例中,诺基亚安卓手机被发现有一个后门,将各种数据发送到位于中国电信网络的网络服务器。诺基亚故意将此代码构建到销往中国的设备中,但后来意外地将其安装到其他所有设备上。2018年,制造安全摄像头的中国相机供应商雄迈的软件被发现存在一个反向默认的无证后门用户,可以访问数百万台摄像机。
这些事件和其他事件表明,中国的情报机构可能会要求在运往中国的设备上加装后门,以协助其内部监控活动。由于软件开发环境的性质,很难为发送到特定目的地的设备建立单独维护的代码库集,其中一些代码选项只能在特定目的地生效。当这些设备被运往中国境外时,这些后门仍然可以用来泄露信息。
我们只能推测这些安全漏洞的传播是有意还是无意。但是,如果中国政策确实要求在中国销售的设备中嵌入后门访问以用于内部安全目的,那么应用于这样一个大市场的这种受损代码会增加这些漏洞将蔓延到世界其他地方的风险。如果中国在5G设备市场上占据主导地位,无论是作为制造商还是作为一个庞大而有吸引力的用户市场,那么这种脆弱性潜力只会继续蔓延,并使更大的5G生态系统面临风险。
**第4章:**委员会对5G的建议
理事会建议
国防创新委员会的建议基于这样的假设:由于传播和成本限制,毫米波基本上不能在美国大规模部署,而且Sub-6 GHz的中频频谱(在3 GHz和4 GHz范围内)将成为未来几年广域网的全球标准。该假设基于对毫米波的工程要求的评估以及各种研究,这些研究是关于预测支持有限毫米波的5G网络所需的基础设施和相关成本。此外,美国供应商的当前财务状况可能或多或少的会抑制他们投资所需资本支出以支持毫米波网络的能力。
建议一
国防部需要尽早制定共享Sub-6 GHz频段的计划以塑造未来的5G生态系统,包括评估什么时候需要共享哪些带宽以及共享带宽的范围,以及共享将如何影响国防部系统。
国防部和联邦通信委员会必须考虑将5G频谱的战略从毫米波(mmWave)转向Sub-6 GHz。国防部和联邦通信委员会一直将28GHz和37GHz带宽优先考虑作为5G开发的选项,但这种努力是错误的。这片文章涵盖了与毫米波在实现方面相关的广泛限制,以及世界其他地区将采用Sub-6 GHz的5G生态系统。鉴于此,国防部必须通过关注与这些频谱范围内的民用5G业务共存(如果不是明确共享)来为未来的运营环境做好准备。
国防部应该尤其关注中国已经使用的Sub-6 GHz频段范围。中国的5G系统和基础设施工作在3.2-3.6GHz范围内,以及4.8-5.0 GHz范围。因此,商业界已经开发出针对该范围配置的半导体和手机,国防部应该针对最发达的市场,加速在美国进行5G 6 Sub-6 GHz的部署。向复杂的多频段收发器添加新频段大约需要两年时间,美国将能够通过利用市场上已有的子组件和设备来实现更成熟的频谱使用,例如使用现有的高通产品来实现中国5G系统使用的频段,从而避免花费额外的时间来弥补追赶这两年在5G研究上的落后。
作为额外考虑,国防部目前在4GHz频谱中占用约500MHz的空间。国防部应该采取行动分享这个空间的一部分,因为它是一个可能对5G开发产生严重影响的大量带宽。5G在大量连续带宽上能够最佳运行,而该范围的共享可以提供推动5G发展的频段空间。
为了提供额外的频谱可用性,国防部应建议国家电信与信息管理机构(NTIA),联邦通信委员会和国务院应在今年晚些时候的世界无线电大会(WRC-19)中提倡将C波段卫星频谱重新分配给IMT-2000 5G使用,并采取措施,在加速的固定业务基础上,在美国所有500 MHz频段内实现频段共享。虽然这对美国5G移动生态系统的影响有限,但在这个频段内共享可以提供100 Mbps及以上的广泛覆盖,以便为美国农村的大部分地区提供固定宽带服务。
国防部应鼓励其他政府机构激励行业采用通用的5G网络进行Sub-6 GHz的部署。激励措施包括加速折旧,税收优惠,低息贷款以及政府购买设备和服务。
该建议不要求拆除在Sub-6 GHz频段中运行的国防部系统,也不要求共享所有国防部频段。国防部必须对与共享不同频段相关的成本和时间表进行深思熟虑且坦诚的分析,并相应地确定优先顺序。
但是,国防部必须牢记,频段划分的现状是不可能一直持续的。5G能力需要更大的频谱带,比如说毫米波,如果没有额外的带宽,仅靠Sub-6 GHz频段美国并不能获得真正的5G。明年,国防部将基于其使用的Sub-6 GHz频段,决定在美国是否采用5G。
如果国防部分享其部分Sub-6 GHz的频段,它将明显受益。随着商业部门开发和部署5G技术和网络,国防部将能够利用商业创新来建立自己新的和改进的技术和网络。在战略层面,5G可以通过将更多系统集成到一个能够更快,更低延迟地共享更多数据的网络中,在态势感知和决策制定方面实现阶段性变革。
这项工作需要与国家电信与信息管理机构密切协调,以清除和重新分配频谱。仅仅分享频谱是不够的,时机才是至关重要的,必须尽快完成,以保持美国与中国,韩国和日本的竞争力。
如果没有本报告中概述的积极行动,我们认为美国很可能无法说服世界其他国家采用毫米波技术作为标准的5G途径。这可能会使全球市场分化,导致全球大多数采用Sub-6技术来实现5G,这些技术将由中国设备和手机制造商主导。
建议二
国防部必须尽快准备在后西方无线生态系统中运行。该计划应当包括对工程级和战略级的系统安全和健壮性的研发资金计划。
共享部分Sub-6 GHz频段当然将有助于美国5G的发展,但要获得相对于中国的竞争优势,就需要以国防部从未见过的速度和规模采取行动。出于这个原因,很可能美国以外的大多数国家将采用Sub-6 GHz的解决方案,迫使国防部在后西方无线生态系统上运行。在这种情况下,国防部应该假设所有网络基础设施最终都会从加密和弹性角度受到网络攻击。
国防部必须采用“零信任”网络模式。外围防御模型已经被证明是无效的,5G只会加剧这个问题,因为更多的系统被连接到一个共同的网络。不应仅仅通过附加到特定网络来授予信息访问权限,而应通过网络内的各种安全检查授予信息访问权限。国防部还应该计划采用量子抗性密钥交换机制来应对公钥交换算法的最终下降,特别是考虑到中国在量子计算方面的投资。
虽然“零信任”网络可以通过密码术保护上下文交换,但这些交换仍将受到流量分析和网络利用率激增的检测。国防部应该努力保持大量数据不断流动,以免操作节奏的增加被注意到。
除了这些安全预防措施之外,国防部还必须通过提高整体弹性和在整个网络中建立冗余层来抵御网络攻击和渗透,以确保不间断的连接。
国防部将需要考虑防范供应链受损的选择,其中中国半导体元件和芯片组嵌入在多个系统中。国防部应该通过投入研发来研究划分系统的影响,以限制攻击者横向移动到其他系统的能力。这将带来性能的成本增加,国防部必须找到能够安全性和基本功能的平衡点。
美国国防部应倡导积极保护美国技术知识产权(IPR),以减缓中国电信生态系统的扩张。美国应该利用出口管制来减缓西方供应商的市场损失率,即使它可能会增加中国实现自给自足的速度。
国防部将越来越多地被迫在没有他们参加的定制基础设施的共享商业网络上运营(如核C3的情况)。国防部必须分析与该转变相关的风险和收益,并调整其运营概念以解决这一问题。
国防部需要考虑受损供应链的更广泛影响,例如个人设备的风险和可以从这些设备上的活动中获得的信息。如果中国能够收集这些数据,国防部应考虑采用离散指令来抵御传统国防部系统和平台之外的这些漏洞,例如通过培训来限制通过个人设备使用在无意中共享个人身份信息(PII)。
除了这些努力之外,国防部还应该在5G以上的未来几代无线技术基础上开展测试和实验。这种测试和实验将在更长的时间内进行,以确保美国准备领导下一代过渡。这些活动可以包括测试Sub-6 GHz频段的共享,以及对未来的毫米波的部署和传播的改进。
建议三
国防部应当建议美国政府调整贸易战略来应对可能会将国家安全资产和使命置于威胁中的供应链漏洞。
受损的供应链问题会通过在网络和系统中引入漏洞对国家安全构成严重威胁,这可能会被敌对行动者利用来破坏国防部的运营。这些脆弱性的蔓延通过降低进攻行动的障碍同时削弱防守阵地,创造了一个日益不稳定的环境。
为了应对这种威胁,国防部应该倡导贸易政策奖励对安全代码进行奖励,并通过关税惩罚有漏洞的代码(良好发展实践的“货币化”)。例如,美国可以自动对发现有后门或严重安全漏洞的任何国家的任何商品征收高额关税(比如说75%)。这将给不安全因素带来市场成本,并且还会激励国内公司为安全研究人员提供资金,以发现竞争对手产品的脆弱性,从而触发关税。这将提高国防部生态系统的整体安全性,而不必披露条款50的漏洞。
美国应该鼓励五眼(五国情报组织)和北约合作国家采用相同的关税,无论产品来自哪个国家。和关注设备安全性相比,美国通过关税贸易战的形式可以获取到更加多的利益。
国防部应建议CFIUS停止与有销售过带有后门和安全漏洞产品历史的公司进行交易。
此外,美国应继续鼓励伙伴国家保护自己的供应链,并拒绝接触销售5G商品的中国国有企业(SOEs)。
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