Phân tích hiệu năng bảo mật của hệ thống truyền thông quang không dây dưới nước hỗ trợ bởi bề mặt phản xạ thông minh
211 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.96.2024.21-29Từ khóa:
Truyền thông quang không dây dưới nước UOWC; Bề mặt phản xạ thông minh IRS; Bảo mật lớp vật lý; Hệ thống IRS-UOWC.Tóm tắt
Để giải quyết vấn đề dần khan hiếm tài nguyên tần số vô tuyến (RF) cho hoạt động thông tin liên lạc dưới nước, truyền thông quang không dây dưới nước (UOWC) gần đây đã dành được sự quan tâm rất lớn. Trong môi trường dưới nước phức tạp, nhiều vật cản, bề mặt phản xạ thông minh (IRS) đã được sử dụng để tạo liên kết LOS ảo, hỗ trợ kết nối truyền thông ổn định. Nghiên cứu này đã tiến hành xem xét tính bảo mật của hệ thống UOWC hỗ trợ bởi IRS trong môi trường truyền thông dưới nước thực tế, bao gồm suy hao lan truyền trong đại dương, nhiễu loạn đại dương và suy hao hình học do IRS gây ra. Một hệ thống truyền thông giữa hai người dùng hợp pháp là Alice (tàu ngầm) và Bob (tàu do thám) đã được thiết lập, với mô hình kênh truyền là kênh hỗn loạn theo phân phối Log-normal. Xét sự can thiệp của một kẻ nghe lén là Eve, nghiên cứu đưa ra công thức dạng đóng cho thước đo hiệu quả bảo mật, xác suất ngừng bảo mật và thông lượng bảo mật. Kết quả mô phỏng cho thấy tác động của fading do nhiễu loạn đại dương và khoảng cách giữa vị trí của Bob - Eve đối với hiệu quả bảo mật của hệ thống.
Tài liệu tham khảo
[1]. Hassan, W., Sabril, M.S., Jasman, F, “Experimental study of light wave propagation for underwater optical wireless communication (UOWC),” J. Commun. 17(1), 23–29, (2022). DOI: https://doi.org/10.12720/jcm.17.1.23-29
[2]. Lian, J., Gao, Y., Wu, P., et al.: “Orthogonal frequency division multiplexing techniques comparison for underwater optical wireless communication systems,” Sensors 19(1), 160–179, (2019). DOI: https://doi.org/10.3390/s19010160
[3]. M. F. Ali, D. N. K. Jayakody, and Y. Li, “Recent trends in underwater visible light communication (uvlc) systems,” IEEE Access, vol. 10, pp. 22169–22225, (2022). DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2022.3150093
[4]. R. P. Naik and W.-Y. Chung, “Evaluation of reconfigurable intelligent surface-assisted underwater wireless optical communication system,” Journal of Lightwave Technology, vol. 40, no. 13, pp. 4257–4267, (2022). DOI: https://doi.org/10.1109/JLT.2022.3162627
[5]. Tuan-Lam Vu, Trung-Anh Do, Thang. V. Nguyen, Tien-Sy Dang, and Ngoc T. Dang, “Outage Performance of IRS-Assisted Underwater Optical Wireless Communication Systems over Combined Channel Model,” In the Proc. of the IEEE 19th International Conference on Wireless and Mobile Computing, Networking and Communications (WiMob), Montreal, Canada, pp. 318-323, (2023).
[6]. Meiwei Kong, Jiongliang Wang, Yifei Chen, Tariq Ali, Rohail Sarwar, Yang Qiu, Shilian Wang, Jun Han, and Jing Xu, “Security weaknesses of underwater wireless optical communication,” Opt. Express 25, 21509-21518, (2017). DOI: https://doi.org/10.1364/OE.25.021509
[7]. M. C. Domingo, “Securing underwater wireless communication Networks,” in IEEE Wireless Communications, vol. 18, no. 1, pp. 22-28, (2011). DOI: https://doi.org/10.1109/MWC.2011.5714022
[8]. Waqas Aman and Saif Al-Kuwari and Ambrish Kumar and Muhammad Mahboob Ur Rahman and Muhammad Muzzammil, “Underwater and Air-Water Wireless Communication: State-of-the-art, Channel Characteristics, Security, and Open Problems,” arXiv, (2022). DOI: https://doi.org/10.36227/techrxiv.19242624.v1
[9]. Kasture, Suraj S. and Nikhil Gudpelliwar. “Securing Underwater Wireless Communication Networks-Literature Review,” International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 4, Issue 12, (2013).
[10]. M. Elamassie, S. M. Sait and M. Uysal, “Effect of Sea Waves on Vertical Underwater Visible Light Communication Links,” in IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol. 48, no. 2, pp. 515-525, (2023). DOI: https://doi.org/10.1109/JOE.2022.3211286
[11]. I. C. Ijeh, M. A. Khalighi, M. Elamassie, S. Hranilovic and M. Uysal, “Outage probability analysis of a vertical underwater wireless optical link subject to oceanic turbulence and pointing errors,” in Journal of Optical Communications and Networking, vol. 14, no. 6, pp. 439-453, (2022). DOI: https://doi.org/10.1364/JOCN.454191
[12]. A. Huang, L. Tao, C. Wang, and L. Zhang, “Error performance of underwater wireless optical communications with spatial diversity under turbulence channels,” Appl. Opt., vol. 57, pp. 7600–7608, (2018). DOI: https://doi.org/10.1364/AO.57.007600
