لایه فیزیکی شبکه‌های موج میلیمتری با نویز مصنوعی طراحی شد / ایجاد شبکه بهینه از منظر منابع مصرفی

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، به نقل از دانشگاه صنعتی امیرکبیر، محمد راغب دانش آموخته دکترای دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «طراحی و بهبود امنیت لایه فیزیکی در شبکه‌های موج میلیمتری مشارکتی با به کارگیری نویز مصنوعی» گفت: رشد سریع کاربران متصل در شبکه‌های ارتباطی نسل آینده با نیاز به نرخ‌های داده بالا، ظرفیت سیستم‌های ارتباطی فعلی را اشباع کرده است. این نیاز روزافزون، محققان و طراحان شبکه را ترغیب می‌کند تا راه حل‌های جدیدی ارائه دهند که نرخ داده‌های فوق العاده بالا، پوشش رادیویی بسیار وسیع، دستگاه‌های متصل زیادتر، تأخیر فوق العاده کم و مصرف انرژی کم را تضمین کند.

وی اضافه کرد: 5G و (فراتر از آن مانند 6G) با ارائه فناوری‌های هوشمند و کارا، پیشرفت‌های چشمگیری را در زندگی روزمره ما فراهم می‌کند. بر این اساس 5G، باید برای مقابله با چالش‌های مربوط به قابلیت اطمینان، امنیت و کارایی شبکه آماده باشد.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر اضافه کرد: امنیت لایه فیزیکی یکی از نامزد‌های مهم برای استفاده در شبکه‌های بدون سیم 5G و فراتر از آن و نیز اینترنت اشیاء (IoT) است که می‌تواند سرویس‌های امنیتی محرمانگی، تمامیت، قابلیت دسترسی و احراز هویت را پوشش دهد.

وی ادامه داد: در مقایسه با روش‌های رمزنگاری، راهکار‌های امنیت لایه فیزیکی برای اولین بار به عنوان نامزد‌های رقابتی برای طرح‌های امنیتی با پیچیدگی کم، سربار خیلی کم، تأخیر کم، وفقی، انعطاف‌پذیر و مستقل از محتوای پیام پدیدار شده است که مود توجه ما نیز بوده است.

راغب عنوان کرد: امروزه اکثر شبکه‌های بدون سیم در محدوده طیفی 300 مگاهرتز تا 3 گیگاهرتز اختصاص داده شده که اشغال هستند. در این زمینه فناوری موج میلیمتری یک راه حل کلیدی بسیار جدید برای شبکه‌های بدون سیم 5G و فراتر از آن برای غلبه بر این محدودیت است.

وی ادامه داد: ایده ارتباطات موج میلیمتری این است که از طیف موج میلیمتری بهره برداری نشده فرکانس بالا، محدوده 30 گیگاهرتز تا 300 گیگاهرتز استفاده کنیم تا پاسخگوی نیاز کاربران جهت برنامه‌های تلفن همراه چندین گیگابیت بر ثانیه باشیم.

وی خاطر نشان کرد: با این حال سیستم‌های موج میلیمتری با معایبی مانند تلفات انتشاری بالا و حساسیت به انسداد‌ها همراه هستند. جهت فائق آمدن بر پدیده‌های تلفات انتشاری بالا و انسداد، بهبود بهره وری انرژی، توسعه پوشش و افزایش نرخ ارسال، از عناصر یاری رسان مانند رله و به ویژه در نسل بعدی از سطوح انعکاس دهنده هوشمند (IRS) با ویژگی کاهش مصرف توان در شبکه و کنترل کانال استفاده می‌شود که در این تحقیق از هر دو عنصر استفاده شده است.

وی تصریح کرد: اخیراً سودمندی به کارگیری عناصر یاری رسان از نقطه نظر امنیت لایه فیزیکی مورد توجه قرار گرفته است. رله (یا رله های) مورد استفاده از نوع غیرقابل اعتماد (untrusted) می‌باشند. در این صورت برقراری محرمانگی شبکه در مقابل شنود رله و همچنین شنودگران غیرفعال شبکه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است که در این پروژه با به کارگیری عناصر یاری رسان، در شبکه‌ای شامل شنودگر‌های غیر فعال، یک ارتباط امن در مقابل شنود از مبدا به مقصد با نرخ داده بالا را در محدوده طیف موج میلیمتری برقرار می‌کنیم.

وی با تاکید بر اینکه این طرح در شبکه‌های سلولی بدون سیم 5 G و فراتر از آن و اینترنت اشیاء (IOT) قابل استفاده است، گفت: روش کار ما با تکیه بر امنیت لایه فیزیکی بود که روش‌های بسیار ساده از منظر پیاده سازی و نیز با پیچیدگی پایین هستند. این تحقیق مشتمل بر مطالعه گسترده، تحلیل و شبیه سازی به کمک برنامه متلب است به طوری که نتایج عددی به صورت نمودار‌های مختلف ارائه و استنباط شده است.

این پژوهشگر اضافه کرد: به دنبال پیاده سازی مبتنی بر رادیو نرم افزاری (SDR) هستیم تا یک نمونه عملی از طرح ارسال محرمانه را ارائه دهیم.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر با اشاره به ویژه گی‌های طرح گفت: پیاده سازی ساده، قابل اجرا بر روی اینترنت اشیاء، توسعه پذیر از ویژگی‌های این طرح به شمار می‌رود.

راغب با اشاره به مزیت‌های رقابتی طرح گفت: در این طرح پیشنهادی رله نیز وجود دارد و به علاوه، ما یک شبکه بهینه از منظر منابع مصرفی ارائه می‌دهیم.

وی با اشاره به کاربرد‌های پروژه گفت: نتیجه این طرح می‌تواند در ارتباطات سلولی و نیز ارتباطات محلی مانند LAN مورد استفاده قرار گیرد.

گفتنی است: استاد راهنمای این پروژه دکتر سید مصطفی صفوی همامی عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر بوده است.