Использование стационарного и мобильного интернет быстро растет, поскольку наш мир больше зависит от беспроводного спектра, во многом благодаря значительному переходу к работе из дома. Отчет за май 2020 года показал, что общий интернет-трафик вырос более чем на 40% в период с февраля по апрель, при этом на потоковое видео приходится 58% всего трафика. Большая часть этого трафика уходит с мобильных устройств обратно на стационарные точки доступа Wi-Fi.
Появление Wi-Fi 6E поможет уменьшить перегрузку существующих сетей Wi-Fi. В ответ на потребность в большей надежности, доступе и производительности Федеральная комиссия по связи (FCC) проголосовала в апреле 2020 года за открытие диапазона 6 ГГц (от 5,925 до 7,125 ГГц) для нелицензионного использования. Высокочастотный спектр представляет собой крупнейшее дополнение к Wi-Fi со времени первоначального стандарта 802.11b конца 1990-х годов и открывает путь для интернет вещей (IoT), виртуальной и дополненной реальности (VR / AR) и других приложения с высокой пропускной способностью и малой задержкой.
Однако переход на диапазон от 6 до 7 ГГц и за его пределы представляет собой новую проблему для профессионалов в области радиочастотной безопасности и технических средств наблюдения (TSCM). Поскольку большинство предыдущих устройств использовали сигналы в диапазонах 2,4 или 5 ГГц, оборудование для анализа спектра также было разработано для покрытия максимум 6 ГГц. В результате многим пользователям потребуется увеличить частотный диапазон своего радиочастотного измерительного оборудования, чтобы получить полное представление о спектральной среде на своем предприятии.
В этой статье будет представлен стандарт Wi-Fi 6E и дан обзор новых спецификаций, улучшений по сравнению с предыдущими стандартами, а также потенциальных приложений и вариантов использования. Затем будет рассмотрено, как эти новые сигналы повлияют на профессионалов в области радиочастотной безопасности, а затем показано, как программно- определяемый подход к спектральному анализу позволяет добиться большей производительности при меньших затратах, чем при использовании традиционного оборудования.
Радиочастотная безопасность всегда будет играть важную роль в корпоративных офисах, правительственных учреждениях, объектах с разделенной конфиденциальной информацией (SCIF) и других средах, где конфиденциальная информация должна быть защищена. Понимая новый стандарт, специалисты по безопасности могут убедиться, что у них есть оборудование и производительность, необходимые для поддержания контроля над беспроводным спектром.
Что такое Wi-Fi 6E?
Согласно недавнему отчету Cisco, к 2023 году интернетом будут пользоваться 5,6 миллиарда человек. Ожидается, что количество подключенных устройств вырастет с 18,4 миллиарда в 2018 году до более чем 29 миллиардов к 2023 году. Потоки видео высокой четкости и другие приложения с высокой пропускной способностью резко увеличили объем данных, передаваемых в данный момент времени.
Приложения с малой задержкой, такие как игры, VR / AR и автономные транспортные средства, также требуют высокого уровня производительности и надежности, тогда как приложения IoT часто имеют широкие сети датчиков с низким энергопотреблением, которые обмениваются данными в режиме реального времени.
В ответ на эти меняющиеся требования FCC разрешила новую полосу спектра для нелицензионного использования. В этом разделе будут рассмотрены различия и преимущества нового стандарта Wi-Fi 6E и диапазона от 6 до 7 ГГц.
Чем Wi-Fi 6E отличается от предыдущих стандартов?
Ранние стандарты Wi-Fi, такие как 802.11b, были впервые развернуты в конце 1990-х годов. Они работали в крошечной полосе нелицензированного диапазона ISM 2,4 ГГц от 2,400 до 2,495 ГГц. Из-за узкого диапазона и перекрывающихся каналов полоса ISM в конечном итоге стала слишком переполненной, чтобы справиться с растущей плотностью устройств и растущими требованиями к полосе пропускания.
Хотя первые стандарты 5 ГГц восходят к тому же периоду, широкое распространение получило распространение с введением стандарта 802.11n, известного сегодня как Wi-Fi 4.5. Работая от 5,170 до 5,835 ГГц, этот высокочастотный стандарт снизил нагрузку на переполненный диапазон 2,4 ГГц и повысил скорость, надежность, емкость и пропускная способность. Дальнейшие улучшения производительности были реализованы по мере развития технологий и выпуска новых стандартов, в частности 802.11ac (Wi-Fi 5) в 2013 году и более позднего 802.11ax (Wi-Fi 6) в 2018 году.
С одобрения FCC Wi-Fi 6E представляет собой одно из крупнейших и наиболее значительных дополнений к Wi-Fi в его истории. Он может значительно повысить скорость, пропускную способность, емкость и надежность при одновременном снижении перегрузок, задержек и требований к питанию. Проще говоря, это увеличит количество спектра, доступного для маршрутизаторов и других устройств, почти в пять раз, что приведет к увеличению пропускной способности и уменьшению помех.
Самым большим и наиболее важным изменением для профессионалов в области радиочастотной безопасности является то, что Wi-Fi 6E будет использовать диапазон от 6 до 7 ГГц в диапазоне от 5,925 до 7,125 ГГц. Нелицензированные устройства, ранее использовавшиеся для поддержки коммунальных служб, общественной безопасности и транзитных беспроводных сетей, теперь смогут совместно использовать этот спектр в рамках нормативной базы, которая защищает существующих пользователей и позволяет более эффективно использовать спектр беспроводной связи.
Wi-Fi 6E будет поддерживать 14 дополнительных неперекрывающихся каналов 80 МГц и 7 неперекрывающихся каналов 160 МГц, что является значительным улучшением по сравнению с неперекрывающимися каналами шириной 20 МГц, доступными в настоящее время в Wi-Fi 5 (рисунок ниже). В сочетании с передовой технологией распределения каналов это значительно снизит перегрузку и помехи для пользователей в средах с высокой плотностью посетителей, таких как офисные здания, жилые комплексы или большие общественные места.
Кроме того, Wi-Fi 6E значительно улучшит скорость и задержку. В одном из отраслевых отчетов предполагалось, что к 2022 году средняя скорость загрузки через фиксированный широкополосный доступ увеличится до 280 Мбит / с, что более чем вдвое превышает текущее среднее значение в США, равное 137 Мбит / с.
Конечно, при работе с более высокочастотными сигналами компромисс — это уменьшение распространения и дальности. По сравнению с сигналами 2,4 и 5 ГГц сигналы 6 ГГц будут перемещаться на меньшие расстояния и будут более восприимчивыми к физическим преградам, таким как здания, стены, деревья и другие препятствия. В больших помещениях потребуется несколько точек доступа для обеспечения покрытия и поддержания надежности.
Наконец, Wi-Fi 6E будет доступен только для новых устройств, поддерживающих стандарт, и не будет иметь обратной совместимости. Ранние участники должны столкнуться с почти чистым игровым полем, вдали от перегруженности и помех диапазонов 2,4 и 5 ГГц.
При таком большом количестве преимуществ и потенциале значительного повышения производительности неудивительно, что устройства Wi-Fi 6E, как ожидается, станут преобладающими в 2021 году. По оценке одного из директоров по исследованиям IDC, к концу этого года на рынок выйдет более 338 миллионов устройств и почти 20% всех поставок устройств Wi-Fi 6 будут поддерживать диапазон 6 ГГц к 2022 году.
Ожидается, что результирующее увеличение скорости широкополосного доступа в сочетании с ускоренным развертыванием IoT и других передовых технологий принесет доход в размере более 180 миллиардов долларов США в течение следующих пяти лет. Итак, как это повлияет на безопасность радиочастот и требования к оборудованию при переходе на рынок новых устройств с поддержкой Wi-Fi 6E?
Меняющийся характер радиочастотной (RF) безопасности
Радиочастотная безопасность развивалась с годами по мере того, как устройства, хакеры и продукты для скрытого наблюдения становились все более изощренными. Пока существует конфиденциальная информация, наблюдение и противодействие, операторы находят новые способы уклоняться и перехитрить друг друга.
Широкое распространение недорогих, простых в использовании и мощных технологий беспроводной связи сделало относительно простым для правительств, конкурирующих корпораций или даже отдельных лиц развертывание устройств наблюдения, передачу конфиденциальной информации и нарушение среды беспроводного сигнала.
В следующем разделе показано, как новый стандарт Wi-Fi 6E изменит требования к производительности оборудования для анализа спектра, используемого для приложений TSCM и радиочастотной безопасности.
Что означают новые стандарты для оборудования спектрального анализа?
Как упоминалось ранее, новый стандарт работает в диапазоне от 5,925 до 7,125 ГГц, что значительно выше, чем предыдущие стандарты. До сих пор большинство пользователей интересовались только сигналами ниже 6 ГГц. Оборудование для спектрального анализа, в свою очередь, также ограничивалось этими диапазонами. В результате большая часть существующего оборудования TSCM и спектрального анализа, развернутого и используемого сегодня в полевых условиях, не сможет обнаруживать и анализировать новые сигналы 6–7 ГГц.
Это очевидная проблема для профессионалов в области радиочастотной безопасности, потому что они в основном не будут видеть новые устройства, что представляет собой серьезную уязвимость в системе безопасности. Это не только ограничивает возможности пользователей обнаруживать и удалять неавторизованные устройства, но также не дает им получить полное представление о сигнальной среде на своем предприятии.
Вторая проблема — это ширина новой полосы и каналов. При 1,2 ГГц спектра, разделенном на каналы 80/160 МГц, оборудование с низкой мгновенной полосой пропускания (IBW) и скоростью развертки может пропускать интересующие случайные и кратковременные сигналы.
Наконец, поскольку требования к TSCM и RF-безопасности становятся все сложнее, а операторы становятся все более изощренными, традиционные методы сканирования должны быть дополнены непрерывным круглосуточным покрытием. Современные устройства наблюдения могут хранить информацию и передавать ее короткими пакетами вне обычных рабочих часов, чтобы избежать обнаружения при сканировании. Многие также используют скачкообразную перестройку частоты или маломощные сигналы, чтобы еще больше снизить вероятность обнаружения.
Еще одно соображение заключается в том, что угрозы радиочастотной безопасности не обязательно являются злонамеренными. Например, сотрудник может быть недоволен возможностью подключения в своем офисе и решит принести маршрутизатор из дома, чтобы улучшить свое подключение. Точно так же сотрудник может забыть проверить свое устройство перед входом в SCIF или другое закрытое учреждение.
В таких случаях угроза радиобезопасности является результатом простой ошибки или случайности, а не преднамеренного события. Непрерывный мониторинг объекта позволит специалистам по безопасности обнаружить передатчик, а затем предпринять шаги для удаления или защиты устройства.
Непрерывный программно-определяемый подход к приложениям радиочастотной безопасности
Поскольку большая часть существующего оборудования, развернутого в настоящее время в полевых условиях, не может обнаруживать и анализировать сигналы в диапазоне от 6 до 7 ГГц, специалистам по радиочастотной безопасности и TSCM необходимо будет обновить свои возможности. Тогда возникает вопрос: что необходимо для обеспечения наилучшего покрытия и обеспечения эффективного мониторинга беспроводного спектра?
Традиционное аппаратное оборудование для анализа спектра действительно обеспечивает частотный диапазон и полосу пропускания, необходимые для устройств Wi-Fi 6E, но в остальном они плохо подходят для TSCM и приложений безопасности. Эти большие, сложные и дорогие решения предназначены для лабораторий или производственных сред, где требуется чрезвычайно высокая производительность. С другой стороны, существующие портативные и недорогие анализаторы обычно не охватывают требуемые диапазоны частот и полосу пропускания. Вместо этого пользователям следует учитывать преимущества программно-определяемого подхода к контролю за использованием спектра.
Анализаторы спектра в реальном времени и системы наблюдения
В программно-определяемом анализаторе спектра программное обеспечение работает на аппаратном уровне. Компоненты оборудования, как правило, выполняют только преобразование радиочастотного сигнала в цифровой, что позволяет стандартному ПК или ноутбуку обеспечивать необходимую вычислительную мощность.
Примером такого прибора является анализатор спектра реального времени ThinkRF R5550-408, который обеспечивает диапазон частот от 9 кГц до 8 ГГц, 100 МГц IBW и скорость развертки 28 ГГц / с. Он позволяет пользователям отслеживать, обнаруживать и анализировать сигналы W-Fi 6E. Его можно использовать как ВЧ-анализатор или как ВЧ (высокочастотный) преобразователь с понижением частоты для существующего оборудования.
Этот тип прибора может быть интегрирован со специализированным программным обеспечением TSCM, таким как Kestrel TSCM Professional Software от Professional Development TSCM Group (PDTG). В сочетании с направленными антеннами и другим оборудованием пользователи получают полную систему наблюдения, которая позволяет им проводить сканирование всего спектра до 8 ГГц без дополнительных обновлений. Пользователи могут различать дружественные и несанкционированные сигналы, при необходимости демодулировать сигнал и находить источник сигнала, который необходимо удалить.
Объединенные в сеть для удаленного развертывания, несколько устройств могут быть развернуты по всему объекту для непрерывного круглосуточного обслуживания. Информация от статических и перемещаемых устройств может быть отправлена в централизованное место для анализа, в то время как предупреждения и триггеры в реальном времени могут быть настроены для уведомления специалистов по безопасности о неавторизованном или неизвестном сигнале. Пользователи также могут создавать библиотеку сигналов, записывать данные для постанализа и создавать отчеты.
Этот подход предлагает множество преимуществ при использовании специалистами TSCM в дополнение к регулярным проверкам. Он не только обеспечивает большее покрытие, но также гарантирует, что пользователи будут иметь полное представление о спектре и могут идентифицировать неизвестные сигналы от новых устройств с поддержкой Wi-Fi 6E, работающих на частотах выше 6 ГГц.
