[发明专利]一种基于联合内容传送和干扰阻塞的D2D缓存用户安全协作方法及系统

说明书

本发明提供的一种基于联合内容传送和干扰阻塞的D2D缓存用户安全协作方法及系统，包括以下步骤：步骤1，构建当前时隙某一请求用户所处区域的协作区域；步骤2，将步骤1中构建得到的协作区域划分为协作传输区域和协作阻塞区域构建得到协作方案；步骤3，根据步骤2中构建得到的协作方案分别计算请求用户与协作用户之间的连接中断概率和保密中断概率；步骤4，根据步骤3得到的连接中断概率和保密中断概率计算得到保密吞吐量的最优解；本发明在保证信息传输保密性的同时，有效地提升了系统的吞吐量性能。

技术领域

本发明涉及无线通信物理层安全传输问题，特别涉及一种基于联合内容传送和干扰阻塞的 D2D缓存用户安全协作方法及系统。

背景技术

无线通信给人们生活带来了极大的便利，目前已经被广泛应用到人们生活的方方面面。 全球移动数据流量呈现指数级增长趋势，这对蜂窝网络回程链路提出了一个前所未有的挑战， 回程链路容量和网络延迟成为了蜂窝网络中关键的性能瓶颈。在此背景下，无线缓存技术应运 而生，成为缓解回程网络负担的一种有效途径。通过无线缓存技术，部分较为流行的内容可以 提前储存在无线网络的边缘节点(比如基站和接入点)，以便在用户请求内容时可以及时交付。

信息安全是无线网络无法回避的问题，对于缓存使能网络亦是如此。与早期应用于互联 网等有线网络的缓存技术不同，由于无线网络物理媒介的开放性，无线缓存技术面临更为严重 的安全挑战。仅仅使用传统的密码加密方法来保护内容不被非法截获，将会面临三个主要的困 难。首先，随着量子计算和大数据分析技术的快速发展，传统基于计算复杂度的密码加密方法 面临着很容易被暴力破译的风险。其次，加密内容是对每个用户请求专门定义的，无法被其他 用户请求重复利用。最后，由于动态和大规模网络拓扑的不断发展，在新兴的无线网络中实现 密钥的储存、管理和分配需要付出昂贵的代价。上述缺点都会使得无线缓存的优点大打折扣。 幸运的是，物理层安全，即，利用无线媒介固有特性(如随机噪声、波动信道等)并借助信道 编码实现信号比特级安全，有望成为加密安全机制的有效补充方案。

另一方面，除了传统借助基站和接入点缓存内容之外，移动终端设备也可以缓存内容， 并通过D2D通信技术实现终端用户之间的资源共享。这样不仅可以降低基站的工作量，还能发 挥D2D通信距离短、信道质量好的优点，实现高速、低时延、低功耗的通信目标。D2D用户可 以在基站调度下进行灵活地组网和资源分配，这样它们可以联合内容传输和干扰阻塞进行安全 协作传输。虽然已有文献将联合信息传输和干扰阻塞的思路应用于物理层安全传输系统，但大 多局限于点对点传输。

无线网络中的几何拓扑和干扰的随机性使得物理层安全传输研究更为复杂，往往需要借 助随机几何数学工具和随机点过程理论对网络建模和性能分析进行简化。

此外，内容缓存技术和D2D缓存用户协作机制的采用将会在物理层安全传输系统建模、 性能分析和参数设计等方面引入新的问题。

因此，研究D2D缓存用户安全协作策略并建立且易于数学处理的随机几何分析框架很有 必要。

发明内容

本发明的目的在于一种基于联合内容传送和干扰阻塞的D2D缓存用户安全协作方法及系 统，解决了现有的D2D通信技术存在的网络安全传输问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种基于联合内容传送和干扰阻塞的D2D缓存用户安全协作方法，包括以下 步骤：

步骤1，构建当前时隙某一请求用户所处区域的协作区域；

步骤2，将步骤1中构建得到的协作区域划分为协作传输区域和协作阻塞区域构建得到协 作方案；

步骤3，根据步骤2中构建得到的协作方案分别计算请求用户与协作用户之间的连接中断 概率和保密中断概率；

步骤4，根据步骤3得到的连接中断概率和保密中断概率计算得到保密吞吐量的最优解；