认知无线电网络中安全合作机制的研究

发布时间：2018-02-04 21:17

本文关键词： 认知无线电进化博弈论合作频谱感知安全数据融合　出处：《大连理工大学》2014年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着无线通信技术的发展,无线业务呈几何级数迅猛增长,有限的频谱资源显得越来越匮乏。频谱短缺已成为制约无线电通信系统建设和发展的“瓶颈”。而现有的频谱分配方式缺乏灵活性导致了频谱资源的浪费和局部拥挤。为了缓解以上矛盾,人们提出了认知无线电技术。认知无线电网络作为认知无线电技术的网络化,成为学术界和工业界的研究热点。在总结现有方法和研究成果的基础上,本论文分别针对认知无线电网络工作流程的三个组成部分：感知调度、合作感知及数据传输,研究各阶段面临的安全威胁,并提出相应的安全解决方案。主要包括可抑制自私节点的安全感知合作与调度机制,可抵御虚假数据的安全合作感知算法,以及可定位恶意节点的安全数据融合策略。安全感知调度是考虑认知无线电网络中存在自私节点拒绝进行频谱感知以节省自身能量,在此情况下保证网络中有足够的贡献节点进行感知,并为其从多个授权信道中选择最合适的信道进行感知。本文通过采用进化博弈论方法,有效抑制自私节点个数。同时,使用基于信道不确定性的合作联盟机制,最大程度降低信道状态不确定性,保证网络感知性能。总之感知调度主要解决两个问题：节点是否参与频谱感知；如果参与,选择哪个信道进行感知。在完成感知调度之后,选择同一信道的节点形成一个联盟,并通过相互合作完成对该信道的感知,即进行合作感知。安全合作感知是考虑参与合作的节点中存在部分恶意节点的情况下,确保频谱感知的安全、有效、稳定。在对授权频谱进行合作感知的过程中,节点将各自的本地感知结果发送到融合中心,由融合中心综合考虑所有节点的信息,就授权频谱是否空闲做出最后结论。而在各节点发送本地感知结果的过程中,恶意节点可能伪造数据,将虚假信息发送给融合中心,企图影响最终的感知结果,降低网络性能。本论文针对此类恶意节点,引入可信度的概念,通过特定的算法设计,使得恶意节点可信度低,从而有效削弱恶意节点对最终结果的消极影响。安全数据融合机制是考虑认知节点在有效接入空闲频谱进行数据传输过程中面临数据篡改的威胁,保证接收到的数据安全有效。本文主要考虑数据传输过程中的数据融合机制,以减少冗余数据,降低通讯代价。由于原始数据在传输过程中经过融合变得模糊,为中间融合节点篡改数据提供了机会。针对这个问题,本论文提出安全融合机制,有效检测数据在融合过程中是否被中间节点篡改。与此同时,一旦中间节点发起恶意攻击篡改数据,我们将对恶意节点进行定位。这样能够有效找到特定攻击节点,将其排除出网络,保证网络安全。本论文为最先在恶意融合节点定位方面进行研究探讨的工作。除此之外,本论文提出的方法还在一定程度上降低了能量消耗和通讯代价,从而延长网络寿命。
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【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN925

【参考文献】