[发明专利]无线能量传输通信网络的破坏供电系统的防御方法及系统

说明书

本公开描述一种无线能量传输通信网络的破坏供电系统的防御方法，包括：用户向基站发送登录请求信号，基站进行信道估计，为多个用户分配对应的传输时间段将分配结果通知用户；基于信道估计计算第一可信吞吐量；在广播分配结果过程中攻击者截获分配结果并破坏目标用户的供电系统；当第一可信吞吐量达到系统要求的第一阈值，基站广播能量信号，用户接收能量信号在相应的传输时间段内发射数据信号；基站接收数据信号，计算安全中断概率和第二可信吞吐量；监测目标用户的第二可信吞吐量，当目标用户的第二可信吞吐量达不到系统要求的第二阈值，重新分配传输时间段减小目标用户的传输时间段，以降低目标用户对总吞吐量的影响来提高整个系统的安全性。

技术领域

本公开涉及无线通信技术领域，具体涉及一种无线能量传输通信网络的破坏供电系统的防御方法及系统。

背景技术

无线能量传输通信网络(wireless powered communication network，WPCN)是一种通过采集环境中的信号以获得能量，并将获得的能量应作为用户端的能量供给的通信网络。

在现有文献中，还没有明确地应用一种机制来满足无线能量传输通信网络的某些安全要求。例如，在注册期之后，AP(混合接入点或基站，也即发射端)不包括验证发射机标识的附加机制。因此无线能量传输通信网络(WPCN)存在安全漏洞。

在无线能量传输通信网络(WPCN)中，基站与用户每完成有一次数据信号传输，主要包括四个阶段即信道估计、时间分配、能量传输和信息传输。其中，安全漏洞可能出现在时间分配阶段。即在时间分配阶段时，无线能量传输通信网络中某个用户(接收端)的能源供应可能被对手(攻击者)破坏。这是因为在时间分配期间，攻击者窃听AP(发射端)发射的时间分配信号，得到所有用户(接收端)的最优时间分配结果。然后选择具有最大数据速率的目标用户并销毁该用户的能源供应。因此无线能量传输通信网络的安全性较差。

发明内容

为了解决上述问题，在无线能量传输通信网络(WPCN)中引入物理层认证(PHY)来满足其安全需求。基于物理层认证，可以有目的和有效地控制安全级别。如果WPCN的安全性是主要优先级，则提高认证准确度要求；否则，可以放宽认证的准确度要求。

即，本公开是为了解决上述现有问题而完成的，其目的在于提供一种能够有目的和有效地控制安全级别并提高网络安全性的无线能量传输通信网络的破坏供电系统的防御方法及系统。

为此，本公开的第一方面提供了一种无线能量传输通信网络的破坏供电系统的防御方法，是包含基站、用户和会破坏用户供电系统的攻击者的无线能量传输通信网络系统的防御方法，其特征在于，包括：所述用户向所述基站发送登录请求信号，所述基站进行信道估计，基于所述信道估计为多个所述用户分配对应的传输时间段，并将分配结果通过广播形式通知所述用户；基于所述信道估计，计算第一吞吐量、传输概率和连接中断概率，基于所述第一吞吐量、所述传输概率和所述连接中断概率，计算第一可信吞吐量；在所述基站向所述用户广播分配结果过程中，所述攻击者截获所述分配结果并破坏多个所述用户中的目标用户的供电系统；当所述第一可信吞吐量达到所述无线能量传输通信网络系统要求的第一阈值，所述基站向所述用户广播能量信号，所述用户接收所述能量信号，并通过供电系统将所述能量信号转化为发射能量，每个所述用户在相应的传输时间段内向所述基站发射数据信号；所述基站接收所述数据信号，基于所述数据信号计算安全中断概率，基于所述连接中断概率和所述安全中断概率计算联合中断概率，所述基站计算所述目标用户的第二吞吐量、所述传输概率和所述联合中断概率，以计算所述目标用户的第二可信吞吐量；并且监测所述目标用户的所述第二可信吞吐量，当所述第二可信吞吐量超过第二阈值时，所述基站对所述目标用户的数据信号进行解码，所述目标用户的所述第二吞吐量计入总吞吐量，当攻击者破坏所述目标用户的供电系统时，所述安全中断概率急剧上升，所述目标用户的第二可信吞吐量达不到所述系统要求的第二阈值，重新分配传输时间段，减小所述目标用户的对应的传输时间段，以降低所述目标用户对总吞吐量的影响来提高整个系统的安全性。