基于隊列行駛的車聯網安全通信研究
電子技術應用
邱哲賢，王曉煒
（上海海事大學 信息工程學院，上海 201306）
摘要： 基于隊列的駕駛模式能夠有效提高道路的通行能力和能源效率，在此基礎上，研究了基于隊列的車輛網絡在有竊聽者存在下的無線連接性能，推導出隊列內、隊列外和整個網絡的安全連通概率，以分別描述單個隊列、兩個隊列和所有隊列組成的網絡。仿真結果表明，影響連接性能的系統參數包括傳輸范圍、竊聽者數量和車輛密度，且存在最優車輛密度使安全連接性能達到最佳。
中圖分類號：TN918.9
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223642
中文引用格式： 邱哲賢，王曉煒. 基于隊列行駛的車聯網安全通信研究[J]. 電子技術應用，2023，49(6)：63-68.
英文引用格式： Qiu Zhexian，Wang Xiaowei. Secure connectivity in platoon-based vehicular networks[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(6)：63-68.
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223642
中文引用格式： 邱哲賢，王曉煒. 基于隊列行駛的車聯網安全通信研究[J]. 電子技術應用，2023，49(6)：63-68.
英文引用格式： Qiu Zhexian，Wang Xiaowei. Secure connectivity in platoon-based vehicular networks[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(6)：63-68.
Secure connectivity in platoon-based vehicular networks
Qiu Zhexian，Wang Xiaowei
(College of Information Engineering， Shanghai Maritime University， Shanghai 201306， China)
Abstract： Platoon-based driving has been proved to effectively improve road capacity and energy efficiency. On this basis, this paper investigates wireless connectivity of platoon-based vehicular networks with the presence of eavesdroppers. Three types of secure connectivity probability, intra-platoon secure connectivity probability, extro-platoon secure connectivity probability and network secure connectivity probability, are defined and derived to respectively characterize the network constituted by a single platoon, a double platoon and multiple platoons. Simulation results show that system parameters affecting connectivity performance include transmission range, number of eavesdroppers and vehicle density. Particularly, secure connectivity probabilities are maximized by an optimal vehicle density.
Key words : vehicular network；platoon；physical-layer security；secure connectivity
0 引言
智能交通系統（Intelligent Transportation System, ITS）是當前交通行業發展的重要方向，智能網聯汽車依靠車對車（Vehicular to Vehicular, V2V）和車對基礎設施（Vehicular to Infrastructure, V2I）通信進行實時數據的傳輸和交換。然而，由于網絡的開放性，聯網過程中車輛更容易受到網絡攻擊，保障車輛網絡在消息傳輸中的安全性至關重要。
由此提出了一種基于隊列的駕駛模式，即通過無線連接的方式，一組車輛在網絡的管理和維護下保持恒定的小車距高速行駛。 文獻[6]分析了基于隊列的車載自組織網絡（Vehicular Ad-hoc Network, VANET）的V2V和V2I連接概率，并提出了一種媒體訪問控制（Medium Access Control, MAC）協議。文獻[7]分析了V2V通信中的連接性能，并討論了基于隊列的VANET的安全車距。
然而，當網絡中存在竊聽車輛時，網絡安全會受到更大的威脅[8]。 本文將竊聽者加入車輛網絡中，分析了基于隊列的車輛網絡在有竊聽者存在的情況下隊列內部和外部的安全連接性能，并建立了兩個安全連接概率的模型，通過仿真分析安全連接概率和系統參數之間的關系。
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作者信息：
邱哲賢，王曉煒
（上海海事大學 信息工程學院，上海 201306）
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