三层无线传感器网络中的物理层安全：一种随机几何方法

本文利用随机几何开发了一个易处理的框架，以利用三层无线传感器网络中物理层安全的潜在优势。在此类网络中，远程传感器的感知数据在接入点帮助下被汇聚节点收集，外部窃听者截获数据传输。我们关注两种场景下的安全传输：i)活跃传感器将感知数据传输至接入点；ii)活跃接入点将数据转发至汇聚节点。我们推导了这两种场景下平均保密速率的新的紧凑表达式。我们还推导了总体平均保密速率的新的紧凑表达式。数值结果证实了我们的分析，并表明接入点的多天线可增强三层无线传感器网络的安全性。我们的结果表明，增加接入点数量会降低接入点与其关联汇聚节点之间的平均保密速率。然而，我们发现增加接入点数量首先会提高总体平均保密速率，存在一个临界值，超过该值后总体平均保密速率反而下降。当增加活跃传感器数量时，传感器与其关联接入点之间的平均保密速率以及总体平均保密速率均下降。相反，增加汇聚节点数量则同时提高接入点与其关联汇聚节点之间的平均保密速率以及总体平均保密速率。