17220

17220

بهبود نرخ محرمانگي و احتمال قطع محرمانگي در شبكه هاي بي سيم 5G مبتني بر چند ورودي-چند خروجي انبوه (massive-MIMO)

كارشناسي ارشد

مهندسي فناوري اطلاعات - مخابرات امن

اسفند 1395

دكتر بهمن ابوالحسني

برق

شبكه¬هاي مخابرات بي¬سيم موبايل يك رشد بي¬سابقه¬اي را در ترافيك ديتا در سال¬هاي اخير تجربه كرده است، كه ناشي از افزايش تقاضا براي حجم فراوان برنامه¬هاي چند رسانه¬اي بوده است. يكي از مهم-ترين تبعات اين رشد، تامين پروتكل¬هاي امنيتي مناسب جهت برقراي ارتباط امن بين كاربران و يا بين كاربر و شبكه مي¬باشد. يكي از چالش¬هاي امنيتي در اين شبكه¬ها غلبه بر مشكل شنود است، كه ناشي از طبيعت پخشي مخابرات بي¬سيم مي¬باشد. از مهم¬ترين تدابير براي تامين محرمانگي مخابرات بي¬سيم، استفاده از لايه فيزيكي مي¬باشد. با توجه به مطالعات انجام شده، پايين بودن نرخ محرمانگي به عنوان يكي از چالش¬هاي روش¬هاي برقراي امنيت در لايه فيزيكي است. با توجه به ضرورت ارتباطات شبكه نسل پنجم (5G) در آينده نزديك، ارائه خدمات امنيتي بي¬نظير و عالي، يكي از بالاترين اولويت¬ها در طراحي و پياده سازي شبكه 5G مي¬باشد. هدف اصلي اين پايان¬نامه افزايش امنيت در لايه فيزيكي در ارتباط فروسو برحسب دو شاخص افزايش نرخ محرمانگي و كاهش احتمال قطع محرمانگي در شبكه¬ي¬ در حال ظهور 5G است، كه مبتني بر سيستم¬هاي چند ورودي-چند خروجي انبوه (massive-MIMO) و شبكه¬هاي ناهمگن (HetNets) مي¬باشد. نوآوري اين پايان¬نامه، در نظر گرفتن توام ويژگي چند ورودي-چند خروجي انبوه و ناهمگن بودن شبكه مي¬باشد. با تحليل رياضي، روابط بسته¬اي براي دو شاخص فوق استخراج مي¬گردد. نتايج شبيه¬سازي بيانگر افزايش قابل توجه نرخ محرمانگي شبكه، با افزايش تعداد آنتن¬هاي ايستگاه ماكرو مي¬باشد. همچنين، نتايج نشان مي¬دهد كه احتمال قطع محرمانگي كاربر شبكه ناهمگن كاهش مي¬يابد. (احتمال قطع به ميزان 60% كاهش پيدا كرده است.)

1396/02/10

1/1/1900 12:00:00 AM

In recent years, mobile wireless communication networks have experienced a significant growth in data traffic, which is resulted by increasing demand for massive multimedia programs. One of the most important consequences of this growth is to provide proper security protocols in order to have a secure communication between users o​r between user an​d network. One security challenge in these networks is to overcome eavesdropping problem, resulted by broadcasting nature of wireless communication. Among the most important methods for providing wireless communication secrecy, we can mention using the physical layer. According to conducted researches, low secrecy rate is considered as one of the challenges of security methods in physical layer. Considering the necessity of 5G network communications in near future, providing unrivalled security services is one of the top priorities in designing an​d implementation of the 5G network. The main goal of this thesis is to increase security in physical layer in downlink communication in terms of two criteria: increasing secrecy rate an​d reducing secrecy outage probability in the emerging 5G networks, which is based on massive-MIMO an​d Heterogeneous Networks (HetsNets) systems. Novelty of this work is to consider massive-MIMO an​d heterogeneous networks properties simultaneously. With mathematical analysis, closed form equations is extracted for two aforementioned criteria. Simulation results indicate considerable increasing of network secrecy rate by increasing number of macro station antennas. Also, the results show that user secrecy outage probability of heterogeneous is reduced.