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한국통신학회논문지

Wireless-Powered Secure Relaying Protocols for Minimizing Secrecy Outage Probability

Kisong Leew, Hyun-Ho Choi

Published Jul 29, 2020• 0 citations
Publisher

Abstract

본 논문에서는 사물인터넷 환경에서 센서의 전원 부족과 정보 보안 문제를 동시에 해결하기 위해 보안 릴레이 프로토콜을 제안한다. 무선 충전이 가능한 릴레이는 파워 분할 혹은 시간 전환 기법을 이용하여 수신한 RF 신호로부터 에너지를 하베스팅하고, 이 전력을 이용하여 수신한 신호를 목적지에 전달한다. 또한, 도청자가 발신원으로부터 전송되는 데이터를 해석하는 것을 막기 위해 목적지는 발신원이 데이터를 전송하는 동안 방해 전파를 전송한다. 정해진 기준 값 이상의 보안 전송 요구를 보장하기 위한 보안 아웃티지 확률을 수식적으로 도출하고, 이를 최소화 할 수 있는 파워 분할 및 시간 전환 비율을 찾는다. 다양한 환경에서 시뮬레이션을 통해 제안 방안이 기존 방안에 비해 보안 아웃티지 확률을 개선함을 보인다.

DOI
10.7840/kics.2020.45.7.1145

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본 논문에서는 시간에 따른 채널의 변화로 인한 오차가 존재하는 무선 환경에서 센서의 전원 부족 문제와 보안문제를 동시에 해결하기 위해 파워 분할 기반의 릴레이 프로토콜을 제안한다. 릴레이는 비신뢰성을 갖는 잠재적 도청자이며, 전원이 없어 외부의 RF 신호로부터 에너지를 하베스팅한다. 또한, 릴레이가 발신원으로부터 전송되는 정보를 해석하는 것을 막기 위해 목적지는 발신원이 정보를 전송하는 동안 방해 전파를 전송한다. 시간에 따라 채널이 변하지 않는다면 목적지는 릴레이 신호로부터 방해 전파를 완벽하게 제거하여 발신원의 정보를 정확히 해석할 수 있지만, 그렇지 않은 경우는 제거되지 않은 잔여 방해 전파가 남아 목적지의 수신 성능을 열화 시킨다. 이러한 상황에서 보안 성능 지표인 아웃티지 확률을 도출하고, 이를 최적화 할 수 있는 방해 전파 비율 및 파워 분할 비율을 찾는다. 다양한 환경에서 시뮬레이션을 통해 제안 방안이 기존 방안에 비해 보안 성능을 개선함을 보인다.
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