CN106060823B - 一种中继位置安全评估方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种中继位置安全评估方法，包括S1：确定待评估中继和所述待评估中继所隶属的基站，并计算所述待评估中继到所述基站之间的窃听者概率总和；S2：确定各测试用户，以使所述各测试用户到所述待评估中继的距离小于到所述基站的距离，且在所述基站的覆盖范围之内，并计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和以及所述各测试用户到所述基站之间的窃听者概率总和；S3：根据所述待评估中继到所述基站之间、所述各测试用户到所述基站之间和所述各测试用户到所述待评估中继之间的窃听者概率总和，计算所述待评估中继的出度。本发明不改变网络的覆盖范围或网络容量，通过提高中继的物理层安全性，进而提高整个网络的安全性。

Description

一种中继位置安全评估方法及装置
技术领域
本发明设计通信技术领域，具体涉及一种中继位置安全评估方法及装置。
背景技术
在物理层安全的研究中，安全容量获得广泛的关注，这是一种基于香农信息论发展而来的理论。根据安全容量的性质，当满足了基于信息论的安全容量需求——窃听信道的状况次于主信道时，系统就存在一种绝对安全的传输方式，确保窃听者无法获取任何传输信息。
在无线接入网中，由于网络链路有时会因传输功率以及传输距离的限制，其传输速率无法满足通信需求，需要通过中继节点进行数据转发。虽然在网络区域内增加新的中继能够辅助基站提供服务，但同时会增加新的窃听节点数。
当前一般从扩大网络覆盖范围、增大网络容量等角度触发进行无线接入网的规划、部署和调整，而对接入网中基础设施通信物理层的安全问题缺乏关注。如何对网络中中继的位置进行安全性的评估，使得窃听者出现的概率最小，从而保证网络的整体的信息安全，是通信技术领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种中继位置安全评估方法及装置，用以解决现有技术中中继位置安全性的评估问题。
为实现上述目的，本发明提供一种中继位置安全评估方法，包括：
S1：确定待评估中继和所述待评估中继所隶属的基站，并计算所述待评估中继到所述基站之间的窃听者概率总和。
S2：确定各测试用户，以使所述各测试用户到所述待评估中继的距离小于到所述基站的距离，且在所述基站的覆盖范围之内，并计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和以及所述各测试用户到所述基站之间的窃听者概率总和。
S3：根据所述待评估中继到所述基站之间、所述各测试用户到所述基站之间和所述各测试用户到所述待评估中继之间的窃听者概率总和，计算所述待评估中继的出度，所述出度是指所述待评估中继所带来的，所述各测试用户通过所述待评估评估中继连接至所述基站的窃听者概率总和与所述各测试用户直接连接至所述基站之间的窃听者概率总和之间的变化值。
优选的，还包括：
S4：在预设的区域内，重复执行步骤S1至S3，计算所有待评估中继的出度。
S5：将所述所有待评估中继的出度排序。
优选的，所述计算所述待评估中继到所述基站的窃听者概率总和，具体包括以所述待评估中继的位置为圆心，以所述待评估中继到所述基站的距离为半径，计算所述待评估中继到所述基站的窃听者概率总和。。
所述计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和，具体包括以所述各测试用户的位置为圆心，以所述各测试用户到待评估中继的距离为半径，计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和。
所述计算所述各测试用户到所述基站的窃听者概率总和，具体包括以所述各测试用户的位置为圆心，以所述各测试用户到所述基站的距离为半径，计算所述各测试用户到所述基站的窃听者概率总和。
优选的，利用公式(1)和公式(2)计算所述窃听者概率总和：
其中：
(x，y)为位置A的坐标；
C0为A的位置到B的位置之间的距离；
pe(x，y)为窃听者出现在位置A的概率；
PAB为以位置A为圆心，以C0为半径的范围内出现窃听者的概率总和。
优选的，利用公式(3)计算所述中继的出度：
Δij＝(1-Pij)·(1-Pjs)-(1-PiS) 公式(3)；
其中：
Δij为中继j的出度；
Pij为所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和；
Pjs为所述待评估中继到所述基站的窃听者概率总和；
PiS为所述各测试用户到所述基站的窃听者概率总和。
本发明还提供一种中继位置安全评估装置，包括：
中继窃听者计算单元，用于确定待评估中继和所述待评估中继所隶属的基站，并计算所述待评估中继到所述基站之间的窃听者概率总和。
用户窃听者计算单元，用于确定各测试用户，以使所述各测试用户到所述待评估中继的距离小于到所述基站的距离，且在所述基站的覆盖范围之内，并计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和以及所述各测试用户到所述基站之间的窃听者概率总和。
中继出度计算单元，用于根据所述待评估中继到所述基站之间、所述各测试用户到所述基站之间和所述各测试用户到所述待评估中继之间的窃听者概率总和，计算所述待评估中继的出度，所述出度是指所述待评估中继所带来的，所述各测试用户通过所述待评估评估中继连接至所述基站的窃听者概率总和与所述各测试用户直接连接至所述基站之间的窃听者概率总和之间的变化值。
优选的，还包括：
中继出度评估单元，用于在预设的区域内，重复执行步骤S1至S3，计算所有待评估中继的出度。
中继出度排序单元，用于将所述所有待评估中继的出度排序。
优选的，所述中继窃听者计算单元，具体用于计算所述待评估中继到所述基站的窃听者概率总和，具体包括以所述待评估中继的位置为圆心，以所述待评估中继到所述基站的距离为半径，计算所述待评估中继到所述基站的窃听者概率总和。
所述用户窃听者计算单元，具体用于计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和，具体包括以所述各测试用户的位置为圆心，以所述各测试用户到待评估中继的距离为半径，计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和。
所述用户窃听者计算单元，具体还用于计算所述各测试用户到所述基站的窃听者概率总和，具体包括以所述各测试用户的位置为圆心，以所述各测试用户到所述基站的距离为半径，计算所述各测试用户到所述基站的窃听者概率总和。
优选的，所述中继窃听者计算单元和所述用户窃听者计算单元，具体用于包括利用公式(1)和公式(2)计算所述窃听者概率总和：
其中：
(x，y)为位置A的坐标；
C0为A的位置到B的位置之间的距离；
pe(x，y)为窃听者出现在位置A的概率；
PAB为以位置A为圆心，以C0为半径的范围内出现窃听者的概率总和。
优选的，所述中继出度计算单元，具体用于包括利用公式(3)计算所述中继的出度：
Δij＝(1-Pij)·(1-Pjs)-(1-PiS) 公式(3)；
其中：
Δij为中继j的出度；
Pij为所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和；
Pjs为所述待评估中继到所述基站的窃听者概率总和；
PiS为所述各测试用户到所述基站的窃听者概率总和。
本发明提供的一种中继位置安全评估方法及装置，能够对网络中现有的中继，利用用户通过所述中继连接至基站的窃听者出现的概率总和，和用户直接与基站连接的窃听者出现的概率总和相比较，计算所述中继为网络带来的窃听者出现的概率的波动，从而评估出所述中继的安全性。本发明不改变网络的覆盖范围或网络容量，通过提高中继的物理层安全性，进而提高整个网络的安全性。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的中继位置安全评估方法第一实施例的流程示意图；
图2为本发明提供的中继位置安全评估方法第二实施例的流程示意图；
图3为本发明提供的中继位置安全评估装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明提供的中继位置安全评估方法第一实施例的流程示意图，如图1所示的中继位置安全评估方法第一实施例包括：
S1：确定待评估中继和所述待评估中继所隶属的基站，并计算所述待评估中继到所述基站之间的窃听者概率总和。
具体的，本发明所述的待评估中继，可以是现网中已有的中继，也可以是规划中的中继，利用所述待评估中继的位置，和所述待评估中继所隶属的基站的位置，可以计算所述待评估中继到所述基站之间的窃听者概率总和，即，在所述待评估中继到所述基站之间出现窃听者的概率的总和。
优选的，本发明提供的计算窃听者概率综合的计算公式为公式(1)和公式(2)，
其中：
(x，y)为位置A的坐标；
C0为A的位置到B的位置之间的距离；
pe(x，y)为窃听者出现在位置A的概率；
PAB为以位置A为圆心，以C0为半径的范围内出现窃听者的概率总和。
即，所述计算所述待评估中继到所述基站的窃听者概率总和，具体包括以所述待评估中继的位置为圆心，以所述待评估中继到所述基站的距离为半径，计算所述待评估中继到所述基站的窃听者概率总和。
S2：确定各测试用户，以使所述各测试用户到所述待评估中继的距离小于到所述基站的距离，且在所述基站的覆盖范围之内，并计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和以及所述各测试用户到所述基站之间的窃听者概率总和。
具体的，选定所述待评估中继后，进一步确定各测试用户，由于所选定的测试用户，是需要通过所述待评估中继连接至所述基站的，而测试用户距离所述待评估中继与所述距离所述基站的距离，是决定测试用户是否会通过所述待评估中继转接至所述基站的必要条件，因此，需要筛选出距离所述待评估中继的距离小于距离所述基站的距离的测试用户，进行窃听者概率总和的计算。
优选的，本发明利用公式(1)和公式(2)计算窃听者概率总和，
其中：
(x，y)为位置A的坐标；
C0为A的位置到B的位置之间的距离；
pe(x，y)为窃听者出现在位置A的概率；
PAB为以位置A为圆心，以C0为半径的范围内出现窃听者的概率总和。
则所述计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和，具体包括以所述各测试用户的位置为圆心，以所述各测试用户到待评估中继的距离为半径，计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和；所述计算所述各测试用户到所述基站的窃听者概率总和，具体包括以所述各测试用户的位置为圆心，以所述各测试用户到所述基站的距离为半径，计算所述各测试用户到所述基站的窃听者概率总和。
S3：根据所述待评估中继到所述基站之间、所述各测试用户到所述基站之间和所述各测试用户到所述待评估中继之间的窃听者概率总和，计算所述待评估中继的出度。
具体的，在得出上述三个窃听者概率总和后，本发明引入出度的概念，对待评估中继的安全性进行评估。所述出度是指所述待评估中继所带来的，所述各测试用户通过所述待评估评估中继连接至所述基站的窃听者概率总和与所述各测试用户直接连接至所述基站之间的窃听者概率总和之间的变化值。即，所述用户通过所述待评估中继转接至所述基站的通信行为，与所述用户直接连接至所述基站的通信行为相比，窃听者概率总和出现的变化。
优选的，本发明提供公式(3)计算所述中继的出度：
Δij＝(1-Pij)·(1-Pjs)-(1-Pis) 公式(3)；
其中：
Δij为中继j的出度；
Pij为所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和；
Pjs为所述待评估中继到所述基站的窃听者概率总和；
PiS为所述各测试用户到所述基站的窃听者概率总和。
进一步的，利用计算得出的所述待评估中继的出度，与预设的阈值进行比较，可以得出所述待评估中继位置的安全等级，可以对现有的中继位置和对规划中的中继的位置进行调整，从物理层的安全性的提升，提高整个网络的安全性。
本发明所提供的中继位置安全评估方法，能够对现有的中继位置，和规划中的中继的位置，利用用户通过中继转接至基站的窃听者概率综合，和用户直联至基站的窃听者概率总和进行比较，找出用户因为转接中继出现的窃听者概率总和的变化，对中继的位置进行安全性的评估，进而对中继的位置进行调整，提高网络物理层的安全性，进而提高整个网络的安全性。
图2为本发明提供的中继位置安全评估方法第二实施例的流程示意图，如图2所示的中继位置安全评估方法第二实施例包括：
S1：确定待评估中继和所述待评估中继所隶属的基站，并计算所述待评估中继到所述基站之间的窃听者概率总和。
具体的，同实施例一的步骤S1。
S2：确定各测试用户，以使所述各测试用户到所述待评估中继的距离小于到所述基站的距离，且在所述基站的覆盖范围之内，并计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和以及所述各测试用户到所述基站之间的窃听者概率总和。
具体的，同实施例一的步骤S2。
S3：根据所述待评估中继到所述基站之间、所述各测试用户到所述基站之间和所述各测试用户到所述待评估中继之间的窃听者概率总和，计算所述待评估中继的出度。
具体的，所述出度是指所述待评估中继所带来的，所述各测试用户通过所述待评估评估中继连接至所述基站的窃听者概率总和与所述各测试用户直接连接至所述基站之间的窃听者概率总和之间的变化值。
具体的，同实施例一的步骤S3。
S4：在预设的区域内，重复执行步骤S1至S3，计算所有待评估中继的出度。
具体的，在计算出一个待评估中继的出度后，可以进一步的在预设的区域内，计算已有的或规划中的多个待评估中继的出度。
S5：将所述所有待评估中继的出度排序。
具体的，将计算得出的多个中继的出度进行排序后，可以对已有的或规划中的多个待评估中继的位置进行优化、调整。
本发明所提供的中继位置安全评估方法，能够对现有的中继位置，和规划中的多个待评估中继的位置，利用用户通过中继转接至基站的窃听者概率综合，和用户直联至基站的窃听者概率总和进行比较，找出用户因为转接中继出现的窃听者概率总和的变化，对中继的位置进行安全性的评估，进而对多个待评估中继的位置进行优化和调整，提高网络物理层的安全性，进而提高整个网络的安全性。
图3为本发明提供的中继位置安全评估装置的结构示意图，如图3所示的中继位置安全评估装置包括：
中继窃听者计算单元21，用于确定待评估中继和所述待评估中继所隶属的基站，并计算所述待评估中继到所述基站之间的窃听者概率总和；具体用于计算所述待评估中继到所述基站的窃听者概率总和，具体包括以所述待评估中继的位置为圆心，以所述待评估中继到所述基站的距离为半径，计算所述待评估中继到所述基站的窃听者概率总和；具体用于包括利用公式(1)和公式(2)计算所述窃听者概率总和：
其中：
(x，y)为位置A的坐标；
C0为A的位置到B的位置之间的距离；
pe(x，y)为窃听者出现在位置A的概率；
PAB为以位置A为圆心，以C0为半径的范围内出现窃听者的概率总和。
用户窃听者计算单元22，用于确定各测试用户，以使所述各测试用户到所述待评估中继的距离小于到所述基站的距离，且在所述基站的覆盖范围之内，并计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和以及所述各测试用户到所述基站之间的窃听者概率总和；具体用于计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和，具体包括以所述各测试用户的位置为圆心，以所述各测试用户到待评估中继的距离为半径，计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和；具体还用于计算所述各测试用户到所述基站的窃听者概率总和，具体包括以所述各测试用户的位置为圆心，以所述各测试用户到所述基站的距离为半径，计算所述各测试用户到所述基站的窃听者概率总和。具体用于包括利用公式(1)和公式(2)计算所述窃听者概率总和：
其中：
(x，y)为位置A的坐标；
C0为A的位置到B的位置之间的距离；
pe(x，y)为窃听者出现在位置A的概率；
PAB为以位置A为圆心，以C0为半径的范围内出现窃听者的概率总和。
中继出度计算单元23，用于根据所述待评估中继到所述基站之间、所述各测试用户到所述基站之间和所述各测试用户到所述待评估中继之间的窃听者概率总和，计算所述待评估中继的出度，所述出度是指所述待评估中继所带来的，所述各测试用户通过所述待评估评估中继连接至所述基站的窃听者概率总和与所述各测试用户直接连接至所述基站之间的窃听者概率总和之间的变化值。具体用于包括利用公式(3)计算所述中继的出度：
Δij＝(1-Pij)·(1-Pjs)-(1-Pis) 公式(3)；
其中：
Δij为中继j的出度；
Pij为所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和；
Pjs为所述待评估中继到所述基站的窃听者概率总和；
PiS为所述各测试用户到所述基站的窃听者概率总和。
中继出度评估单元24，用于在预设的区域内，重复执行步骤S1至S3，计算所有待评估中继的出度。
中继出度排序单元25，用于将所述所有待评估中继的出度排序。
本发明所提供的中继位置安全评估装置，能够对现有的中继位置，和规划中的多个待评估中继的位置，利用用户通过中继转接至基站的窃听者概率综合，和用户直联至基站的窃听者概率总和进行比较，找出用户因为转接中继出现的窃听者概率总和的变化，对中继的位置进行安全性的评估，进而对多个待评估中继的位置进行优化和调整，提高网络物理层的安全性，进而提高整个网络的安全性。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅是是示意性的，所述功能模块的划分，仅为一种逻辑功能的划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合或者可以集成到另一个系统，或者一些特征可以忽略，或不执行。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种中继位置安全评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：确定待评估中继和所述待评估中继所隶属的基站，并计算所述待评估中继到所述基站之间的窃听者概率总和；所述计算所述待评估中继到所述基站的窃听者概率总和，具体包括以所述待评估中继的位置为圆心，以所述待评估中继到所述基站的距离为半径，计算所述待评估中继到所述基站的窃听者概率总和；具体包括利用公式(1)和公式(2)计算所述窃听者概率总和：
其中：
(x，y)为位置A的坐标；
C0为A的位置到B的位置之间的距离；
pe(x，y)为窃听者出现在位置A的概率；
PAB为以位置A为圆心，以C0为半径的范围内出现窃听者的概率总和；
S2：确定各测试用户，以使所述各测试用户到所述待评估中继的距离小于到所述基站的距离，且在所述基站的覆盖范围之内，并计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和以及所述各测试用户到所述基站之间的窃听者概率总和；所述计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和，具体包括以所述各测试用户的位置为圆心，以所述各测试用户到待评估中继的距离为半径，计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和；所述计算所述各测试用户到所述基站的窃听者概率总和，具体包括以所述各测试用户的位置为圆心，以所述各测试用户到所述基站的距离为半径，计算所述各测试用户到所述基站的窃听者概率总和；
S3：根据所述待评估中继到所述基站之间、所述各测试用户到所述基站之间和所述各测试用户到所述待评估中继之间的窃听者概率总和，计算所述待评估中继的出度，所述出度是指所述待评估中继所带来的，所述各测试用户通过所述待评估中继连接至所述基站的窃听者概率总和与所述各测试用户直接连接至所述基站之间的窃听者概率总和之间的变化值；具体包括利用公式(3)计算所述中继的出度：
Δij＝(1-Pij)·(1-Pjs)-(1-PiS) 公式(3)；
其中：
Δij为中继j的出度；
Pij为所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和；
Pjs为所述待评估中继到所述基站的窃听者概率总和；
PiS为所述各测试用户到所述基站的窃听者概率总和。
2.如权利要求1所述的中继位置安全评估方法，其特征在于，在步骤S3之后，所述方法还包括以下步骤：
S4：在预设的区域内，重复执行步骤S1至S3，计算所有待评估中继的出度；
S5：将所述所有待评估中继的出度排序。
3.一种中继位置安全评估装置，其特征在于，包括：
中继窃听者计算单元，用于确定待评估中继和所述待评估中继所隶属的基站，并计算所述待评估中继到所述基站之间的窃听者概率总和；所述中继窃听者计算单元，具体用于计算所述待评估中继到所述基站的窃听者概率总和，具体包括以所述待评估中继的位置为圆心，以所述待评估中继到所述基站的距离为半径，计算所述待评估中继到所述基站的窃听者概率总和；
用户窃听者计算单元，用于确定各测试用户，以使所述各测试用户到所述待评估中继的距离小于到所述基站的距离，且在所述基站的覆盖范围之内，并计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和以及所述各测试用户到所述基站之间的窃听者概率总和；所述用户窃听者计算单元，具体用于计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和，具体包括以所述各测试用户的位置为圆心，以所述各测试用户到待评估中继的距离为半径，计算所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和；所述用户窃听者计算单元，具体还用于计算所述各测试用户到所述基站的窃听者概率总和，具体包括以所述各测试用户的位置为圆心，以所述各测试用户到所述基站的距离为半径，计算所述各测试用户到所述基站的窃听者概率总和；
所述中继窃听者计算单元和所述用户窃听者计算单元，具体用于包括利用公式(1)和公式(2)计算所述窃听者概率总和：
其中：
(x，y)为位置A的坐标；
C0为A的位置到B的位置之间的距离；
pe(x，y)为窃听者出现在位置A的概率；
PAB为以位置A为圆心，以C0为半径的范围内出现窃听者的概率总和；
中继出度计算单元，用于根据所述待评估中继到所述基站之间、所述各测试用户到所述基站之间和所述各测试用户到所述待评估中继之间的窃听者概率总和，计算所述待评估中继的出度，所述出度是指所述待评估中继所带来的，所述各测试用户通过所述待评估中继连接至所述基站的窃听者概率总和与所述各测试用户直接连接至所述基站之间的窃听者概率总和之间的变化值；所述中继出度计算单元，具体用于包括利用公式(3)计算所述中继的出度：
Δij＝(1-Pij)·(1-Pjs)-(1-Pis) 公式(3)；
其中：
Δij为中继j的出度；
Pij为所述各测试用户到所述待评估中继的窃听者概率总和；
Pjs为所述待评估中继到所述基站的窃听者概率总和；
PiS为所述各测试用户到所述基站的窃听者概率总和。
4.如权利要求3所述的中继位置安全评估装置，其特征在于，还包括：
中继出度评估单元，用于在预设的区域内，重复执行如权利要求1所述的步骤S1至S3，计算所有待评估中继的出度；
中继出度排序单元，用于将所述所有待评估中继的出度排序。
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EP1051053A2 (de) * 1999-05-03 2000-11-08 Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG Verfahren zum Identifizieren des Benutzers eines Mobiltelefons oder zum Mithören der abgehenden Gespräche
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