Mô Phỏng và Phân Tích Bảo Mật Lớp Vật Lý Trong Mạng Truyền Thông Không Trực Gia NOMA

• Tác giả: ThS. Trương Ngọc Hà
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Khoa Điện – Điện Tử
• Đề tài: Phân Tích Bảo Mật Lớp Vật Lý Trong Mạng Truyền Thông Không Trực Giao NOMA
• Loại tài liệu: Báo Cáo Tổng Kết Đề Tài KH&CN Cấp Trường
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• DANH MỤC HÌNH
• CÁC TỪ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. BẢO MẬT LỚP VẬT LÝ
• 2.2. VÔ TUYẾN NHẬN THỨC
• 2.2.1. Tổng quan
• 2.2.2. Khái niệm vô tuyến nhận thức
• 2.2.3. Mục tiêu của vô tuyến nhận thức
• 2.2.4. Chức năng vô tuyến nhận thức
• 2.2.5. Mô hình mạng vô tuyến nhận thức
• 2.3. TỔNG QUAN VỀ NOMA VÀ SIC
• 2.3.1. Kỹ thuật đa truy cập phi trực giao NOMA
• 2.3.2. Kỹ thuật loại bỏ giao thoa một cách tuần tự (SIC)
• 2.4. LÝ THUYẾT VỀ MẢNG ANTEN
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHÂN TÍCH
• 3.1. MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU
• 3.2. KỸ THUẬT NOMA. BẢO MẬT LỚP VẬT LÝ TRONG MẢNG NOMA
• 3.3. XÁC SUẤT DỪNG BẢO MẬT LỚP VẬT LÝ TRONG MẠNG NOMA KẾT HỢP MẢNG ANTEN
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ
• 4.1. ĐÁNH GIÁ THEO HỆ SỐ ANPHA
• 4.2. ĐÁNH GIÁ THEO SỐ LƯỢNG ANTEN
• 4.3. ĐÁNH GIÁ THEO HỆ SỐ SNR (Q(DB))
• 4.4. ĐÁNH GIÁ THEO VỊ TRÍ NÚT NGHE LÉN E
• 4.5. ĐÁNH GIÁ TỶ LỆ LỖI BIT BER CỦA HỆ THỐNG
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
• DANH MỤC HÌNH
• CÁC TỪ VIẾT TẮT

I. Phân tích Bảo mật Lớp Vật lý trong Mạng Truyền thông Không Trực giao NOMA

Bài viết tập trung phân tích bảo mật lớp vật lý trong mạng truyền thông không trực giao NOMA (Non-Orthogonal Multiple Access). Nghiên cứu khảo sát các khía cạnh liên quan đến an ninh mạng, an toàn thông tin, và phân tích bảo mật của công nghệ NOMA. Đặc biệt, bài viết nhấn mạnh vào việc ứng dụng kỹ thuật truyền thông và mạng không dây để nâng cao hiệu quả năng lượng. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn, góp phần giải quyết vấn đề tấn công kênh và ngăn chặn tấn công đối với hệ thống NOMA.

1.1 Cơ sở lý thuyết về Bảo mật Lớp Vật lý và NOMA

Phần này trình bày cơ sở lý thuyết về bảo mật lớp vật lý (Physical-Layer Security) trong mạng truyền thông. Bảo mật lớp vật lý tận dụng đặc tính vật lý của kênh truyền để bảo vệ thông tin, khác với các phương pháp bảo mật truyền thống ở tầng ứng dụng. Bài viết đề cập đến khái niệm dung lượng kênh bảo mật, xác suất dừng bảo mật (SOP), và dung lượng bảo mật trung bình (ASC). NOMA (Non-Orthogonal Multiple Access) được giới thiệu như một kỹ thuật đa truy cập tiên tiến, cho phép nhiều người dùng chia sẻ cùng một tài nguyên tần số. Kỹ thuật loại bỏ giao thoa một cách tuần tự (SIC) đóng vai trò quan trọng trong việc giải mã tín hiệu ở phía người nhận trong hệ thống NOMA. Việc kết hợp bảo mật lớp vật lý với NOMA tạo ra những thách thức và cơ hội mới trong việc đảm bảo an toàn thông tin.

1.2 Mô hình nghiên cứu và phân tích bảo mật

Phần này trình bày mô hình nghiên cứu được sử dụng để phân tích bảo mật trong mạng NOMA. Mô hình này bao gồm các thành phần chính: nút nguồn (S), nút đích (D), và nút nghe lén (E). Mạng truyền thông không trực giao được mô phỏng để đánh giá hiệu quả của các giải pháp bảo mật lớp vật lý. Các thông số quan trọng được xem xét bao gồm: xác suất dừng bảo mật, tỷ lệ lỗi bit (BER), và ảnh hưởng của các yếu tố như hệ số phân chia công suất, số lượng anten, và vị trí của nút nghe lén. Mảng anten được xem xét như một giải pháp để tăng cường khả năng bảo mật. Mô hình kênh và kỹ thuật beamforming được sử dụng để mô phỏng môi trường truyền dẫn thực tế.

1.3 Kết quả mô phỏng và đánh giá

Phần này trình bày kết quả mô phỏng và đánh giá hiệu quả của các giải pháp bảo mật lớp vật lý trong mạng NOMA. Xác suất dừng bảo mật (SOP) được tính toán và phân tích dựa trên các thông số khác nhau như: hệ số phân chia công suất α, số lượng anten, tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR), và vị trí nút nghe lén. Tỷ lệ lỗi bit (BER) cũng được sử dụng để đánh giá chất lượng truyền dẫn. Các kết quả mô phỏng được trình bày dưới dạng biểu đồ, cho thấy ảnh hưởng của từng thông số đến hiệu suất bảo mật. Phân tích kết quả cho thấy hiệu quả của việc kết hợp bảo mật lớp vật lý với NOMA và sử dụng mảng anten để cải thiện an ninh mạng.

1.4 Ứng dụng thực tiễn và xu hướng tương lai

Phần này thảo luận về ứng dụng thực tiễn của kết quả nghiên cứu trong các hệ thống truyền thông không dây hiện đại. NOMA đang được xem xét như một công nghệ hứa hẹn cho các mạng 5G và 6G. Bảo mật lớp vật lý đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn thông tin cho các ứng dụng nhạy cảm như: an ninh quốc gia, tài chính, và y tế. Bài viết cũng đề cập đến xu hướng tương lai của bảo mật lớp vật lý trong NOMA, bao gồm việc tích hợp các kỹ thuật tiên tiến như học máy, mạng học sâu, và blockchain để nâng cao hiệu quả bảo mật. Đánh giá tổng quan về những thách thức và cơ hội trong việc ứng dụng công nghệ này vào thực tế.