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1-2023

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Best of 5G und IoT IoT

Best of 5G und IoT IoT und LPWAN erhöhen die Cybersecurity in Infrastrukturen Mögliche Cyberangriffe auf die Infrastruktur wie Strom- und Wasserversorgung waren schon vor der russischen Drohung an den Westen ein immer größeres Risiko. Autor: Alistair Fulton Vizepräsident und General Manager der Wireless and Sensing Products Group von Semtech (redaktionell leicht bearbeitet) Semtech www.semtech.com Denn in die Infrastruktur wurde in der Regel jahrelang zu wenig investiert, sodass sie nur schlecht geschützt sein dürfte. Es gibt Millionen von unbewachten und anfälligen Angriffspunkten. LPWAN als Sicherheitstechnologie Die Technologie Low-Power- Wide-Area Network lässt sich als Schlüsselfaktor für die Infrastruktursicherheit nutzen. Die LPWAN-Technologie gilt 2022 als wichtiges Instrument zur Abwehr möglicher Cyberangriffe, denn sie ist ein treibender Faktor bei der Digitalisierung der Infrastruktur und lässt sich darüber hinaus gut mit dem IoT kombinieren. Es mag seltsam erscheinen, dass LPWAN-Technologie wie die LoRa-Bausteine von Semtech und der LoRaWAN-Standard ein zentraler Baustein für Sicherheit bei der Digitalisierung sein können, die beiden sind aber immer enger miteinander verbunden. LoRa arbeitet mit LoRaWAN und ist ein sicherer, energiesparender Ansatz für die Bereitstellung von Infrastrukturen. Diese Technologie mit großer Reichweite trägt entscheidend dazu bei, dass sich batteriebetriebene Sensoren und Aktoren genau dort platzieren lassen, wo man sie benötigt. Die elektrische Infrastruktur mag Zugang zu Strom haben, doch bei anderen kritischen Infrastrukturen wie der Wasser- oder Gasversorgung kann der Zugang zu verlässlicher Stromversorgung problematisch sein. Eine große Reichweite ist notwendig, um die Kosten für den Aufbau eines Daten-Netzwerk-Layers für kritische Infrastrukturen zu minimieren. Ohne Daten läuft nichts Die Erhebung von Daten ist entscheidend für das Verständnis des Systemverhaltens und die Ermittlung von Systembereichen, die sich auffällig verhalten und womöglich angegriffen werden. Nur so kann man Problemsituationen besser verstehen und schneller Maßnahmen ergreifen, z.B. welche Knoten man auf eine schwarze oder weiße Liste setzen, abschalten oder isolieren sollte. Auch um maschinelles Lernen (ML) für die Sicherheitsanalyse zu nutzen, benötigt man Daten, viele Daten. ML-Algorithmen identifizieren durch Mustervergleich Anomalien im Netz, sei es in den Geräten oder im restlichen Netz. Ein Sensornetzwerk mit niedrigem Energieverbrauch zur Erfassung dieser Daten ermöglicht eine jahrelange Batterielebensdauer und vermeidet kostspielige Batterieaustausch- Zyklen, benötigt aber drahtlose Protokolle zur sicheren Übertragung von Daten über ein Netzwerk. Denn es ist nicht sinnvoll, ein Sensornetz in eine 42 hf-praxis 1/2023

Best of 5G und IoT Infrastruktur einzubauen, die selbst eine Angriffsfläche bietet. LoRaWAN nutzt für den Schutz der Daten eine AES256 Endezu-Ende-Verschlüsselung, unabhängig davon, ob der Datenaustausch über ein Gateway oder sogar ein Satellitennetz erfolgt. Das Satellitennetz Inzwischen gibt es fünf Netze mit Satelliten in einer niedrigen Erdumlaufbahn, die LoRaWAN- Signale direkt von Sensorknoten am Boden empfangen und die Daten, die immer noch geschützt sind, an eine zentrale Datenbank weiterleiten können. Dank der Nutzung eines Satellitennetzes für das Sensornetz kann man die Infrastruktur in abgelegenen Gebieten, ob Ölund Gaspipelines, Wasser- oder Stromnetze, so genau wie nötig überwachen. Dies bietet aber noch weitere Vorteile. Dieselben Protokolle, mit denen ein Satellit in 200 km Höhe Daten von Sensoren abrufen kann, erhöhen auch die Zuverlässigkeit von in schwer zugänglichen Kellern und Wohngebäuden installierten Sensoren in intelligenten Zählern. Während die Überwachung der Infrastrukturaktivität die unmittelbare Anforderung ist, bringen die zusätzliche digitale Datenschicht und das maschinelle Lernen übrigens noch andere Vorteile. Der vom Sensornetz getrennte Daten-Layer Meist verwaltet SCADA-Softund -Hardware (Supervisory Control and Data Acquisition) die Steuerung kritischer Infrastrukturen und interagiert direkt mit Sensoren, Ventilen, Pumpen, Motoren usw. Solche Systeme sind ein gängiges Ziel von Sicherheitsangriffen. Ein separates Netzwerk zur Überwachung des SCADA-Systems kann verhindern, dass ein Eindringling merkt, dass er ertappt wurde. So lassen sich möglicherweise gefährdete Teile des Netzes ohne Abschaltung der gesamten Infrastruktur deaktivieren. Mit dem Begriff Supervisory Control and Data Acquisition wird im Bereich der Industrial Control Systems das Computer- System bzw. die Software zur Überwachung und Steuerung technischer Prozesse beschrieben. SCADA-Netze zur Steuerung der Infrastruktur sind eher auf die Prozesssteuerung in Echtzeit als auf die Echtzeitanalyse der Daten ausgerichtet. Fazit Ein LPWAN-Netzwerk ist eine kostengünstige, schnelle und relativ einfache Möglichkeit, die Infrastruktur mit einem Daten- Overlay zu versehen. Offene Standards wie das von der LoRa Alliance unterstützte LoRaWAN ermöglichen ein weltweites Ökosystem aus kostengünstigen Sensoren, Aktoren, Gateways und Netzbetreibern zur Bereitstellung der Daten. Es liegt an den Infrastrukturbetreibern und Systempartnern, die Daten in ihre Systeme für die Überwachung und Analyse durch maschinelles Lernen einzuspeisen und damit die Kontrolle über die Daten als wichtige Ressourcen zu behalten. Die neue politische Lage in Europa verpflichtet Infrastrukturbetreiber, verstärkt über die Sicherheit ihrer Systeme nachzudenken. Die Erweiterung der bestehenden Infrastruktur um ein Daten-Overlay in Verbindung mit maschinellen Lernalgorithmen und Big-Data-Analysen stärkt die Zuverlässigkeit und Sicherheit von Energie- und Wassernetzen. ◄ Next-Generation RF Solutions for Mission Critical Systems The Industry’s Most Reliable, High-Performance GaN & GaAs Solutions Part Number Frequency Range (GHz) Psat (dBm) Gain (dB) Supply Voltage (V) QPD1016 DC-1.7 57 16.6 50 QPD1004 0.03-1.4 44 18 50 QPA2935 2.7-3.5 33 28.4 25 QPA0506 5-6 36.5 27.4 25 QPM6000 8-14 18 23 2 QPA1314T 13.75-14.5 47.5 29 24 QPA1724 17.3-21.2 43 25 20 Qorvo ® offers customers the most advanced combination of power and performance with its industry leading GaN power amplifiers and its new portfolio of high-performance GaAs MMICs that cover the entire RF signal chain. Qorvo’s RF solutions set the standard for reliability, efficiency and design flexibility, and is a trusted and preferred supplier to the DoD and leading defense contractors around the globe. As the industry’s only MRL 10 GaN supplier, customers can depend on Qorvo solutions to support mission critical applications that operate in the harshest environments on land, sea, air and space. At Qorvo we deliver RF and mmWave products to connect, protect and power the world around us. To learn more, visit qorvo.com or connect with our distribution partner RFMW at rfmw.com/qorvo. © 08-2022 Qorvo US, Inc. | QORVO is a trademark of Qorvo US, Inc.

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