Milimetre dalga ve terahertz kablosuz haberleşmede mükemmel gizlilik

Yıl 2021, Cilt: 36 Sayı: 3, 1733 - 1746, 24.05.2021

Ali Eksim , Tolga Demirci

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.658438

Öz

Bu çalışmada fiziksel katmanda haberleşme gizliliği çeşitli radyo frekansları için incelenmiştir. Milimetre dalga ve Terahertz bantlarında en yüksek seviye gizliliğe sahip frekans aralıkları ve bu aralıkların haberleşme gizliliği hesaplanmıştır. Kablosuz haberleşme için mükemmel gizlilik kavramı öne sürülmüştür. İşaret tespiti ve çözülmesi senaryoları için mükemmel gizlilik şartlarına uygun sönümleme çizgileri ve aralıkları 1 W-1000 W aralığındaki verici güçleri için hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlardan yola çıkılarak bant genişliği tasarruf etme yöntemi olan frekansı tekrar kullanma metodunun kullanımı bakımından en yüksek potansiyele sahip olan frekans aralıkları hesaplanmıştır. Fiziksel katman gizliliği hesabı için yaygın olarak kullanılan ölçütler hesaplanmıştır. Yüksek sönümlemeye sahip frekanslar hesaplanarak bu frekansların işaretlerin tespit edilebileceği ve mükemmel gizliliğe sahip olduğu aralıkları tespit edilmiştir. Noktadan noktaya, işbirlikli ve çoklu sekmeli kanallar mükemmel gizlilik menzilleri bakımından karşılaştırılmıştır. Çoklu sekmeli kanal için değişen sekme sayıları için mükemmel gizlilik menzilleri hesaplanmıştır ve sekme sayısının güvenliğe olan bağıntısı gösterilmiştir. Mükemmel gizlilik menzili olarak milimetre dalga bandında 183 GHz’de 7,5 km ve Terahertz bandında ise 2899 GHz’de 2 m’nin altına indiği hesaplanmıştır. Bu sayede bina içi ve cihaz içi haberleşme (karttan karta veya çipten çipe haberleşme) gibi kısa menzilli haberleşme uygulamalarında yüksek güvenlik, aynı frekansı farklı yerlerdeki cihazlarda tekrar kullanma ve yüksek bant genişliği elde etmenin mümkün olduğu gösterilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Mükemmel Gizlilik

Kaynakça

• [1] DiFonzo, D., Kreutel, R.. Communications satellite antennas for frequency reuse, 1971 Antennas and Propagation Society International Symposium, Los Angeles, CA, USA, pp. 287- 290, 1971.
• [2] Shannon, C. E., Communication theory of secrecy systems, Bell Syst. Tech. J., vol. 28, pp. 656–715, 1949.
• [3] Pan, G., Tang, C., Zhang, X., Li, T., Weng, Y., Chen, Y.. Physical-Layer Security Over Non-Small-Scale Fading Channels, IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 65, no. 3, 2016.
• [4] International Telecommunication Union Attenuation by Atmospheric Gases. ITU-R Recommendation P.676-11, 2016.
• [5] Siles, G. A., Riera, J. M., Garcia-del-Pino, P, Atmospheric Attenuation in Wireless Communication Systems at Millimeter and THz Frequencies, IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 57, no. 1, pp. 48-61, Şubat 2015.
• [6] Zenithal C. Gibbons Zenithal J., Attenuation due to Molecular Oxygen and Water Vapour, in the Frequency Range 3-350 GHz, Electronics Letters, vol. 22, no. 11, pp. 577-578, 1986.
• [7] Zhao, H., Mayzus, R., Sun, S., Samimi, M., Schulz, J., Azar, Y., Wang, K., Wong, G., Gutierrez, F., Rappaport, T.S. . 28 GHz Millimeter Wave Cellular Communication Measurements for Reflection and Penetration Loss in and Around Buildings in New York City, IEEE International Conference on Communications (ICC), pp. 5163-5167. 10.1109/ICC.2013.6655403, Budapest Haziran, 9, 2013
• [8] Barros, J., Rodrigues, M. R. D., Secrecy Capacity of Wireless Channels, IEEE International Symposium on Information Theory, Seattle, WA, , pp. 356-360. Temmuz, 9, 2006.
• [9] Wyner, A. D., The Wire-tap Channel, in The Bell System Technical Journal, vol. 54, no. 8, pp. 1355-1387, Oct. 1975.
• [10] Liu, X., Probability of Strictly Positive Secrecy Capacity of the Rician-Rician Fading Channel, IEEE Wireless Communications Letters, vol. 2, no. 1, pp. 50-53, 2013.
• [11] Lei, H., Zhang, H. Ansari, I. S. Gao, C. Guo, Y. Pan, G. Qaraqe, K. A., Performance Analysis of Physical Layer Security over Generalized-K Fading Channels Using a Mixture Gamma Distribution. IEEE Communications Letters. 20. 1-1. 10.1109/LCOMM.2015.2504580, 2015.
• [12] Haneda, K., Tian, L., Asplund, H., Li, Jian, Wang, Yi, Steer, D., Li, C., Balercia, T., Lee, Sunguk, Kim, YoungSuk, Ghosh, A., Thomas, T., Nakamurai, T., Kakishima, Y., Imai, T., Papadopoulas, H., Rappaport, T. S., MacCartney, G. R., Samimi, M. K., Sun, Shu, Koymen, O., Hur, Sooyoung, Park, Jeongho, Zhang, Jianzhong, Mellios, E., Molisch, A. F., Ghassamzadeh, S. S., Ghosh, A.PY Indoor 5G 3GPP-like Channel Models for Office and Shopping Mall Environments, IEEE International Conference on Communications Workshops (ICC), Kuala Lumpur, pp. 694-699, Mayıs, 23, 2016.
• [13] Agilent Keysight Technologies, Fundamentals of RF and Microwave Noise Figure Measurements Application Note 57-1, http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5952-8255E.pdf, Yayın tarihi Eylül, 7, 2017, Erişim tarihi Mayıs, 28, 2019.
• [14] Ekşim, A. ve Demirci, T., Ultimate Secrecy in Wireless Communications, 11th International Conference on Electrical and Electronics and Electronics Engineering ELECO, Bursa, Kasım, 28, 2019.
• [15] Tamosiunaite, M., Tamosiunas, S., Zilinskas, M., Valusis, G., Haidine A., Aqqal A., Broadband Communications Networks, IntechOpen, 978-1-78923-743-6, Rijeka, 2018.