TRANG THÔNG TIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ

Tên đề tài luận án tiến sĩ:      

Bảo mật thông tin ở lớp vật lý: Giao thức hiệu quả và đánh giá hiệu năng

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Viễn Thông

Mã số:  9.52.02.08

Họ và tên NCS: Chu Tiến Dũng

Người hướng dẫn khoa học:

1. PGS.TS. Võ Nguyễn Quốc Bảo

2. TS. Nguyễn Lương Nhật

Cơ sở đào tạo: Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

 NHỮNG KẾT QUẢ MỚI CỦA LUẬN ÁN:

         Luận án đã đề cập được các thông tin tổng quan về khái niệm và các tham số cơ bản để đánh giá hiệu năng bảo mật thông tin ở lớp vật lý của các hệ thống thông tin vô tuyến. Luận án cũng trình bày các kỹ thuật xử lý tín hiệu và phương thức truyền tin trong hệ thống truyền thông vô tuyến hợp tác và truyền thông đa chặng. Bên cạnh đó, luận án cũng đã kết hợp các kỹ thuật như vô tuyến nhận thức và kỹ thuật thu thập năng lượng để đánh giá ảnh hưởng của các kỹ thuật này đối với hệ thống truyền thông vô tuyến.

         Luận án thể hiện những đóng góp cụ thể như sau:


  • Nghiên cứu, khảo sát mạng vô tuyến chuyển tiếp đa chặng sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp RF trong môi trường vô tuyến nhận thức với các chặng chuyển tiếp được tổ chức gồm nhiều nút chuyển tiếp (cụm). Bằng phương pháp phân tích giải tích, luận án đã đưa ra được biểu thức chính xác của xác xuất dừng bảo mật vào dung lượng bảo mật khác không của hệ thống. Trong mô hình này, luận án đánh giá hiệu năng bảo mật của hệ thống thứ cấp khi xem xét can nhiễu từ máy phát sơ cấp đến hệ thống thứ cấp ở mức tối đa mà máy thu sơ cấp có thể chịu đựng được. Các kết quả phân tích đều được kiểm chứng băng mô phỏng Monte-Carlo;

  • Đánh giá ảnh hưởng của phần cứng không lý tưởng lên hiệu năng bảo mật của hệ thống vô tuyến truyền thông đa chặng trên kênh truyền pha đinh Rayleigh. Sử dụng phương pháp phân tích giải tích, luận án đưa ra được biểu thức dạng đóng của xác suất dừng bảo mật và dung lượng bảo mật khác không của hệ thống. Các kết quả phân tích được kiểm chứng bằng mô phỏng Monte-Carlo, kết quả nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn và có thể đưa vào áp dụng ở các hệ thống truyền thông đa chặng;

  • Đề xuất một mô hình truyền thông vô tuyến hợp tác gây nhiễu và chuyển tiếp có lựa chọn trên kênh truyền pha đinh Rayleigh. Bằng các phân tích giải tích, luận án đưa ra biểu thức dạng đóng của xác suất dừng bảo mật, dung lượng bảo mật khác không và dung lượng bảo mật trung bình của hệ thống đề xuất. Các kết quả phân tích được kiểm chứng bằng mô phỏng Monte-Carlo;

  • Đề xuất một mô hình truyền thông vô tuyến hợp tác lựa chọn nút chuyển tiếp tốt nhất và gây nhiễu bằng năng lượng thu thập. Trên cơ sở các phân tích giải tích, luận án đưa ra biểu thức dạng đóng của xác suất dừng bảo mật của mô hình đề xuất. Luận án cũng thực hiện so sánh mô hình đề xuất với mô hình hợp tác thông thường không sử dụng năng lượng thu thập để gây nhiễu. Qua phân tích và mô phỏng kiểm chứng Monte-Carlo, luận án cho thấy hiệu năng bảo mật của mô hình đề xuất;

  • Đánh giá hệ thống truyền thông hợp tác chuyển tiếp theo cụm trong điều kiện thông tin trạng thái kênh truyền không hoàn hảo, sử dụng kỹ thuật lựa chọn nút chuyển tiếp đơn trình để lựa chọn nút chuyển tiếp tốt nhất. Qua phân tích giải tích, luận án đưa ra được biểu thức dạng đóng của xác suất dừng bảo mật và dung lượng bảo mật khác không của hệ thống. Kết quả phân tích được kiểm chứng bằng mô phỏng Monte-Carlo.

CÁC ỨNG DỤNG, KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TIỄN HOẶC NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN BỎ NGỎ CẦN TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU:

        Các kết quả của luận án đã có những đóng góp khoa học cho hệ thống truyền thông vô tuyến hợp tác. Qua các mô hình đánh giá và đề xuất, nghiên cứu sinh nhận thấy còn có các vấn đề nghiên cứu trong tương lai theo các hướng như sau:


  • Nghiên cứu, đánh giá hiệu năng bảo mật của hệ thống truyền thông vô tuyến hợp tác làm việc ở chế độ song công hoàn toàn trong các kênh truyền Nakagami-$m$ và Rician;

  • Đánh giá mô hình mạng cụm vô tuyến chuyển tiếp ở môi trường vô tuyến nhận thức dạng chồng chập hoặc đan xen;

  • Nghiên cứu các mô hình đã được đề xuất và đánh giá với kỹ thuật chuyển tiếp hai chiều;

  • Nghiên cứu tối ưu khoảng cách của các nút chuyển tiếp hay sử dụng kỹ thuật MIMO trong hệ thống truyền thông đa chặng;

  • Nghiên cứu bảo mật thông tin ở lớp vật lý cho hệ thống truyền không trực giao (NOMA).


Xác nhận của đại diện tập thể người hướng dẫn khoa học

PGS. TS. Võ Nguyễn Quốc Bảo

Nghiên cứu sinh

Chu Tiến Dũng

INFORMATION ON DOCTORAL DISSERTATION

Title of the thesis:

Physical Layer Security: Efficient Protocols and Performance Analysis

Specified field of study:     Telecommunications Engineering

Code of speciality:               9.52.02.08

Name of the candidate:       Chu Tiến Dũng

Name of the research supervisers:


  1. Assoc. Professor Võ Nguyễn Quốc Bảo, Ph.D.,

2. Dr. Nguyễn Lương Nhật.

Academic Institution:          Posts and Telecommunications Institute of Technology

THE SCIENTIFIC CONTRIBUTIONS

The thesis discusses general information of concepts and basic parameters for evaluating the information secrecy performance at the physical layer of wireless communication systems. The thesis also presents signal processing techniques and communication methods in cooperative wireless communication and multi-hop wireless communication systems. In addition, the thesis also incorporates techniques such as cognitive radio and energy harvesting techniques to assess the effect of these techniques on wireless communication systems.

The thesis presents the following specific contributions:


  • Research and survey of multi-hop RF relay wireless network in cognitive radio environment with each hop consisting of many relays (clusters). By the analytical method, the thesis has given the closed-form expression of the Secrecy outage probability and the Non-zero secrecy capacity of the system. The thesis evaluates the security performance of the secondary system when considering the maximal interference level which is not harmful to the quality of service of the primary network. All the results of the analysis are verified with Monte Carlo simulation;

  • Evaluate the effect of hardware impairment on the security performance of the multi-hop wireless communications system on the Rayleigh fading channel. Using the analytical method, the thesis presents the closed-form expressions of the Secrecy outage probabilities and the Non-zero secrecy capacity of the system. The results of the analysis are verified with Monte-Carlo simulation, which results in practical significance and can be applied to multi-hop wireless communications systems;

  • Proposed a cooperative wireless communication model for selective jamming and selective transmission on Rayleigh fading channel. By analytical analysis, the thesis presents the closed-form expression of the Secrecy outage probability, the Non-zero secrecy capacity, and the average Secrecy capacity of the proposed system. The results of the analysis were verified with Monte-Carlo simulation;

  • Proposed a cooperative wireless communication model that selects the best relay and interferes with energy harvesting. On the basis of analytical analysis, the thesis presents the closed-form expression of the Secrecy outage capacity of the proposed model. The thesis also compares the proposed model with the conventional cooperative model without using energy harvesting for jamming. Through Monte-Carlo analysis and simulation, the thesis shows the security performance of the proposed model;

  • Evaluated the cluster-based cooperative wireless communication system with imperfect channel state information, using the partial relay selection technique to select the best relay. Through analytical analysis, the thesis presents closed-form expressions of the Secrecy outage probabilities and Non-zero secrecy capacity of the system. Analysis results are verified with Monte-Carlo simulation.

 ON PRACTICAL APPLICABILITY AND FURTHER STUDIES

The results of the thesis have made scientific contributions to the cooperative wireless communication system. Through the assessment and proposed models, the researcher finds that there are still future research issues in the following directions:


  • Research and evaluate the security performance of a cooperative wireless communication system that operates in full duplex mode in the Nakagami-m channel and Rician channel;

  • Evaluation of cluster-based wireless relay network model in overlay or interwearve cognitive radio environment;

  • Study the proposed models and evaluate with two-way relay techniques;

  • Study to optimal the distance of relay or use MIMO in multi-hop wireless communication systems;

  • Study the information security at the physical layer for Non Orthogonal Multiple Access (NOMA) system.


For the collective of research suprvivers

Assoc. Professor Võ Nguyễn Quốc Bảo, Ph.D.

Candidate

Chu Tiến Dũng

Luận án tiến sĩ

Tóm tắt Luận án tiến sĩ

Trang Thông tin tiếng việt Luận án

Trang Thông tin tiếng anh Luận án