بهبود امنیت لایه فیزیکی در شبکه های ۵G مبتنی بر رله مشارکتی

با پیشرفت فناوری در شبکه های بی سیم ۵G و افزایش تبادل اطلاعات حساس، امنیت داده ها به چالشی اساسی تبدیل شده است. اگرچه روش های رمزنگاری سنتی در لایه های بالاتر بر پایه پیچیدگی الگوریتم های رمزنگاری استوار هستند، اما با پیشرفت فناوری احتمال شکسته شدن این الگوریتم ها وجود دارد. علاوه بر این، این روش ها برای مبادله کلیدهای رمزنگاری، نیازمند یک کانال ارتباطی امن می باشند و به تنهایی نمی توانند امنیت را به طور کامل تضمین کنند. در این مقاله از راهکارهای امنیت لایه فیزیکی (PLS) که با بهره گیری از ویژگی های ذاتی کانال مخابرات بی سیم، تبادل امن داده ها را امکان پذیر می سازند، استفاده شده است. در این رویکرد، یک سیستم ارتباطی بی سیم چندآنتنه موردبررسی قرارگرفته است که در آن کاربران A و B از طریق گره رله و در حضور گره استراق سمع کننده، اطلاعات را به صورت امن تبادل می کنند. برای جلوگیری از شنود اطلاعات گره های مجاز، سیستم پیشنهادی از تکنیک تداخل مشارکتی در دو فاز مجزا با شکل دهی پرتوی ارسال اجبار به صفر (TZF) بهره می برد تا نسبت سیگنال به تداخل و نویز (SINR) را در گره استراق سمع کننده کاهش دهد. همزمان، با به کارگیری شکل دهی پرتوی دریافت مبتنی بر طرح حداکثر نسبت ترکیب (MRC)، این سیستم SINR را در گره های مجاز افزایش می دهد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که طرح TZF سیستم پیشنهادی، در مقایسه با سیستم مرجع، نرخ محرمانگی متوسط را bps/Hz ۴۵/۴ و احتمال قطع لینک شنود را %۶/۱ بهبود می بخشد.

کلیدواژه ها:

کلمات کلیدی: تداخل مشارکتی در دو فاز مجزا ، نرخ محرمانگی متوسط ، احتمال قطع لینک شنود ، پروتکل کدگشایی و ارسال ، گره های چندآنتنه ، امنیت لایه فیزیکی ، رمزنگاری سنتی.