The Secrecy Comparison of RF and FSO Eavesdropping Attacks in Mixed RF-FSO Relay Networks

Abstract

Dans cet article, nous étudions les performances de confidentialité des systèmes optiques mixtes radiofréquence (RF) - espace libre (FSO) en tenant compte des attaques d'espions RF et FSO. Plus précisément, nous mettons en lumière la conception de réseaux relais RF-FSO mixtes sécurisés en interrogeant deux problèmes de conception critiques : 1) Quels sont les principaux paramètres dans la conception de réseaux relais RF-FSO sécurisés ? 2) Comment pouvons-nous améliorer la confidentialité des informations optiques ? Pour ce faire, nous dérivons la probabilité de rupture de confidentialité et la probabilité de performance de capacité de confidentialité positive pour les schémas de relais RF-FSO mixtes dans le cadre d'attaques par écoute clandestine RF et FSO, respectivement. Pour justifier le problème, nous considérons deux modèles d'évanouissement général, Nakagami- m du côté RF et la distribution de Weibull exponentiée du côté FSO. Les résultats, qui sont validés avec les simulations de Monte-Carlo, montrent que l'emplacement et la taille de la photo-ouverture sont très importants dans la conception des réseaux de relais RF-FSO pour améliorer les performances de confidentialité du système global.En este documento, estudiamos el rendimiento del secreto de los sistemas ópticos mixtos de radiofrecuencia (RF) - espacio libre (FSO) considerando los ataques de espionaje de RF y FSO. Más precisamente, arrojamos luz sobre el diseño de redes de relés RF-FSO mixtas seguras al cuestionar dos problemas críticos de diseño: 1) ¿Cuáles son los principales parámetros en el diseño de redes de relés RF-FSO seguras? 2) ¿Cómo podemos mejorar la confidencialidad de la información óptica? Para ello, derivamos la probabilidad de interrupción del secreto y la probabilidad de un rendimiento positivo de la capacidad de secreto para esquemas mixtos de retransmisión RF-FSO bajo ataques de espionaje RF y FSO, respectivamente. Para justificar el problema, consideramos dos modelos generales de desvanecimiento, Nakagami- m en el lado de RF y la distribución exponenciada de Weibull en el lado de FSO. Los resultados, que se validan con las simulaciones de Monte-Carlo, muestran que tanto la ubicación como el tamaño de la foto-apertura son muy importantes en el diseño de redes de relés RF-FSO para mejorar el rendimiento secreto del sistema en general.In this paper, we study the secrecy performance of mixed radio-frequency (RF) - free space optical (FSO) systems by considering both RF and FSO eavesdropper attacks. More precisely, we shed light into the design of secure mixed RF-FSO relay networks by questioning two critical design problems: 1) What are the main parameters in the design of secure RF-FSO relay networks? 2) How can we improve the confidentiality of the optical information? To do so, we derive the secrecy outage probability and the probability of positive secrecy capacity performance for mixed RF-FSO relaying schemes under RF and FSO eavesdropper attacks, respectively. To justify the problem, we consider two general fading models, Nakagami- m at the RF side and exponentiated Weibull distribution at the FSO side. The results, which are validated with the Monte-Carlo simulations, show that both the location and the size of the photo-aperture is very important in the design of RF-FSO relay networks to enhance the secrecy performance of the overall system.في هذه الورقة، ندرس أداء السرية لأنظمة الترددات الراديوية المختلطة (RF) - المساحة الحرة البصرية (FSO) من خلال النظر في كل من هجمات التنصت على الترددات الراديوية و FSO. بتعبير أدق، نسلط الضوء على تصميم شبكات ترحيل RF - FSO المختلطة الآمنة من خلال التساؤل عن مشكلتين حرجتين في التصميم: 1) ما هي المعلمات الرئيسية في تصميم شبكات ترحيل RF - FSO الآمنة ؟ 2) كيف يمكننا تحسين سرية المعلومات البصرية ؟ للقيام بذلك، نستمد احتمال انقطاع السرية واحتمال أداء سعة السرية الإيجابية لمخططات ترحيل RF - FSO المختلطة تحت هجمات RF و FSO التنصت، على التوالي. لتبرير المشكلة، نعتبر نموذجين يتلاشيان بشكل عام، ناكاغامي في جانب الترددات اللاسلكية وتوزيع ويبول الأسس في جانب FSO. تُظهر النتائج، التي تم التحقق من صحتها باستخدام عمليات محاكاة مونت كارلو، أن كل من موقع وحجم الفتحة الضوئية مهم جدًا في تصميم شبكات ترحيل RF - FSO لتعزيز أداء السرية للنظام العام.