Đột phá mạng vệ tinh lai: Giải pháp song toàn bảo mật và độ tin cậy

Nhóm nghiên cứu: Từ Lâm Thanh, Trần Công Quang, Nguyễn Hồng Nhu thuộc Đại học Tôn Đức Thắng và Đại học Sài Gòn đã trình bày kết quả nghiên cứu tại Hội nghị quốc gia lần thứ 27 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (REV-ECIT 2024). Công trình mang tên "Mạng chuyển tiếp lai ghép về tình-mật đất: cải thiện độ tin cậy truyền thông hay nâng cao bảo mật thông tin" .

Mô hình hệ thống chuyển tiếp lai ghép vệ tinh mặt đất. Ảnh chụp màn hình

Mạng chuyển tiếp lai ghép đất-vệ tinh đại diện cho thế hệ công nghệ viễn thông tiên tiến, kết hợp ưu điểm của cả hệ thống mặt đất và vệ tinh. Tuy nhiên, công nghệ này đặt ra thách thức lớn: làm sao để cân bằng giữa việc đảm bảo độ tin cậy trong truyền thông và nâng cao mức độ bảo mật thông tin.

"Khi thiết kế hệ thống truyền thông vệ tinh, chúng ta thường phải đối mặt với sự đánh đổi giữa hai yếu tố quan trọng... Tăng cường bảo mật có thể làm giảm độ tin cậy, và ngược lại", các tác giả nghiên cứu giải thích.

Nghiên cứu đã phát triển mô hình toán học phức tạp để phân tích hiệu năng của mạng lai ghép. Nhóm tác giả sử dụng phương pháp Nakagami-m để mô phỏng kênh truyền thông, cho phép đánh giá chính xác hơn các điều kiện truyền sóng thực tế.

Mô hình được xây dựng dựa trên ba thành phần chính:

• Nguồn phát S truyền tín hiệu đến trạm chuyển tiếp R
• Trạm chuyển tiếp R xử lý và chuyển tiếp tín hiệu đến đích D
• Đánh giá đồng thời khả năng nghe lén của kẻ tấn công E

Phân tích cho thấy những phát hiện quan trọng về mối quan hệ giữa xác suất mất kết nối (outage probability) và xác suất nghe lén (intercept probability):

Với công suất phát Ps = 30 dBm, hệ thống đạt được sự cân bằng tối ưu giữa hiệu năng và bảo mật. Khi tăng công suất lên 40 dBm, xác suất mất kết nối giảm xuống dưới 0,1 trong khi vẫn duy trì mức bảo mật chấp nhận được.

Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng khi hệ số kênh truyền λ tăng từ 0,5 lên 1, hiệu năng tổng thể của hệ thống cải thiện đáng kể. Điều này mở ra khả năng tối ưu hóa thiết kế mạng dựa trên điều kiện môi trường cụ thể.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng đối với nhiều lĩnh vực:

Viễn thông 5G/6G: Công nghệ lai ghép đất-vệ tinh sẽ là nền tảng cho mạng 6G, đảm bảo kết nối toàn cầu với độ trễ thấp.

Internet vạn vật (IoT): Các thiết bị IoT ở vùng sâu, vùng xa có thể kết nối tin cậy thông qua mạng lai ghép này.

Ứng dụng quân sự và an ninh: Khả năng cân bằng giữa độ tin cậy và bảo mật đặc biệt quan trọng cho các ứng dụng nhạy cảm.

Thông tin khẩn cấp: Hệ thống có thể đảm bảo truyền thông trong các tình huống thiên tai, thảm họa khi hạ tầng mặt đất bị hư hỏng.

Nghiên cứu mở ra nhiều hướng phát triển mới. Nhóm tác giả đề xuất tiếp tục nghiên cứu các phương pháp tối ưu hóa thông minh, sử dụng trí tuệ nhân tạo để tự động điều chỉnh cân bằng giữa độ tin cậy và bảo mật theo thời gian thực.

Xem toàn văn.