Segurança na camada física para sistemas NOMA

Resumo

A quinta geração de comunicações móveis (5G) emerge como o facilitador chave para atender às demandas crescentes de futuras aplicações sem fio, incluindo taxa de dados ultra altas, coberturas ubíquas, um número massivo de dispositivos conectados e uma latência muito baixa. Dessa maneira, 5G passa de ser uma mera evolução do 4G e converte-se no maior impulsionador da próxima revolução industrial. É, portanto, evidente que uma enorme quantidade de informação confidencial será transmitida via canais sem fio em redes 5G e futuras, assim, fornecer um serviço de segurança eficaz é uma das principais prioridades na concepção e implementação dessas redes. Nesse sentido, a abordagem tradicional para prover segurança às redes de informação através de técnicas criptográficas não é mais suficiente para atender os requerimentos altamente diversos dos novos serviços e aplicações das indústrias verticais que serão formadas a partir da rede 5G. Diante desta deficiência, a segurança na camada física vem crescendo como uma solução complementar que oferece grandes vantagens para a proteção da informação em comunicações sem fio.Por outro lado, a escassez e subutilização do espectro de rádio frequência é outro dos pontos críticos que redes 5G e futuras precisam contornar para possibilitar acesso a um número massivo de dispositivos conectados. Para garantir eficiência espectral no acesso, recentemente, a técnica de acesso múltiplo não-ortogonal (NOMA, do inglês non-orthogonal multiple access) tem sido proposta para possibilitar a transmissão de dados para usuários distintos dentro de um mesmo canal de frequência e tempo. Para possibilitar o acesso a múltiplos usuários no mesmo canal através de NOMA, os mesmos podem ser diferenciados por níveis distintos de potência ou por diferentes códigos. Nessa perspectiva, o presente projeto visa avaliar o desempenho de uma rede NOMA no domínio da potência, considerando que o usuário mais próximo emprega cancelamento de interferência sucessiva (SIC, do inglês successive interference cancellation). O desempenho é avaliado em termos da segurança na camada física. Para esse propósito será considerado o downlink de uma rede composta de uma estação rádio-base e dois usuários operando em NOMA. Além disso, considera-se a existência de um espião na rede e, portanto, é avaliada a capacidade de sigilo e a probabilidade de indisponibilidade (outage) da rede via simulações de Monte Carlo, para os casos com SIC perfeito e imperfeito.