• 한국위성정보통신학회논문지
• /
• 제10권1호
• /
• pp.49-55
• /
• 2015

인지무선 네트워크에서 스펙트럼 센싱은 우선사용자에게 간섭을 주지 않기 위해 기본적으로 수행해야 하는 단계이다. 스펙트럼 센싱에 요구되는 샘플 수는 2차 사용자의 성능에 직접적으로 영향을 주기 때문에, 2차 사용자의 성능과 우선사용자에 대한 간섭은 트레이드오프 관계에 있다. 스펙트럼 센싱에 필요한 샘플 수는 요구되는 오검출 확률, 검출확률 및 우선 사용자의 최소 요구 SNR로 부터 얻어진다. 우선 사용자 센싱에 요구되는 SNR은 2차 사용자의 전송반경과 관련 있기 때문에, 2차사용자들을 모아 센싱집합으로 구성하고 요구되는 전송영역을 최소화시킴으로써 스펙트럼 센싱에 요구되는 우선사용자의 SNR을 완화시킬 수 있다. 따라서 스펙트럼 센싱에 필요한 최소 샘플 수를 줄임으로써 인지무선 네트워크의 전송량을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서는 이를 위해 센싱집합인 클러스터링을 통해 게임이론으로 클러스터의 크기에 따라 얻는 이득과 손실을 트레이드오프로 디자인하고, 시뮬레이션을 통해 제안된 방법의 성능을 확인한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제8권1호
• /
• pp.1-17
• /
• 2014

Cooperative spectrum sensing (CSS) is considered as a powerful approach to improve the utilization of scarce radio spectrum resources. However, most of CSS schemes assume all secondary users (SU) are honest, and thus offering opportunities for malicious SUs to launch the spectrum sensing data falsification attack (SSDF attack). To combat such misbehaved behaviors, recent efforts have been made to trust schemes. In this paper, we argue that powering CSS with traditional trust schemes is not enough. The rational SSDF attack is found in this paper. Unlike the simple SSDF attack, rational SSDF attackers send out false sensing data on a small number of interested primary users (PUs) rather than all PUs. In this case, rational SSDF attackers can keep up high trustworthiness, resulting in difficultly detecting malicious SUs in the traditional trust schemes. Meanwhile, a defense scheme using a novel trust approach is proposed to counter rational SSDF attack. Simulation results show that this scheme can successfully reduce the power of rational SSDF, and thus ensure the performance of CSS.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제15권11호
• /
• pp.4224-4243
• /
• 2021

Cognitive radio (CR) is a feasible intelligent technology and can be used as an effective solution to spectrum scarcity and underutilization. As the key function of CR, cooperative spectrum sensing (CSS) is able to effectively prevent the harmful interference with primary users (PUs) and identify the available spectrum resources by exploiting the spatial diversity of multiple secondary users (SUs). However, the open nature of the cognitive radio networks (CRNs) framework makes CSS face many security threats, such as, the malicious user (MU) launches Byzantine attack to undermine CRNs. For this aim, we make an in-depth analysis of the motive and purpose from the MU's perspective in the interweave CR system, aiming to provide the future guideline for defense strategies. First, we formulate a dynamic Byzantine attack model by analyzing Byzantine behaviors in the process of CSS. On the basis of this, we further make an investigation on the condition of making the fusion center (FC) blind when the fusion rule is unknown for the MU. Moreover, the throughput and interference to the primary network are taken into consideration to evaluate the impact of Byzantine attack on the interweave CR system, and then analyze the optimal strategy of Byzantine attack when the fusion rule is known. Finally, theoretical proofs and simulation results verify the correctness and effectiveness of analyses about the impact of Byzantine attack strategy on the throughput and interference.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제41권8호
• /
• pp.877-889
• /
• 2016

본 논문에서는 인지 라디오 네트워크를 구성하는 기본요소와, 그를 위협하는 공격 유형에 대하여 살펴본다. 특히, SSDF (Spectrum Sensing Data Falsification) 공격에 대하여 자세히 살펴보고, 이를 극복하기 위한 해법을 제시한다. SSDF 공격은 실현하기 쉬운 반면, 이를 탐지하고 대응하기 위하여 많은 노력이 필요하다. 본 논문에서 제안하는 기법은 악의적인 사용자와 그들의 센싱 리포트를 구분해 내기 위하여 이상 탐지 (Anomaly Detection) 기술을 사용 한다. 제안하는 기법의 유효성을 검증하기 위하여 시뮬레이션을 수행 하였으며, 그 결과 비정상적인 센싱 리포트를 효과적으로 구분해 내고 활성화 된 주 사용자(Primary User)를 정확히 탐지해 내는 것을 확인 할 수 있었다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제6권9호
• /
• pp.2037-2051
• /
• 2012

Cognitive radio (CR) is envisioned as a promising paradigm of exploiting intelligence for enhancing efficiency of underutilized spectrum bands. In CR, the main concern is to reliably sense the presence of primary users (PUs) to attain protection against harmful interference caused by potential spectrum access of secondary users (SUs). In this paper, evolutionary algorithms, namely, particle swarm optimization (PSO) and genetic algorithm (GA) are proposed to minimize the total sensing decision error at the common soft data fusion (SDF) centre of a structurally-centralized cognitive radio network (CRN). Using these techniques, evolutionary operations are invoked to optimize the weighting coefficients applied on the sensing measurement components received from multiple cooperative SUs. The proposed methods are compared with each other as well as with other conventional deterministic algorithms such as maximal ratio combining (MRC) and equal gain combining (EGC). Computer simulations confirm the superiority of the PSO-based scheme over the GA-based and other conventional MRC and EGC schemes in terms of detection performance. In addition, the PSO-based scheme also shows promising convergence performance as compared to the GA-based scheme. This makes PSO an adequate solution to meet real-time requirements.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제8권11호
• /
• pp.3674-3710
• /
• 2014

In this tutorial, we integrate the concept of cognitive radio technology into game theory and supermarket game theory to address the problem of resource allocation in multiuser multicarrier cognitive radio networks. In addition, multiuser multicarrier transmission technique is chosen as a candidate to study the resource allocation problem via game and supermarket game theory. This tutorial also includes various definitions, scenarios and examples related to (i) game theory (including both non-cooperative and cooperative games), (ii) supermarket game theory (including pricing, auction theory and oligopoly markets), and (iii) resource allocation in multicarrier techniques. Thus, interested readers can better understand the main tools that allow them to model the resource allocation problem in multicarrier networks via game and supermarket game theory. In this tutorial article, we first review the most fundamental concepts and architectures of CRNs and subsequently introduce the concepts of game theory, supermarket game theory and common solution to game models such as the Nash equilibrium and the Nash bargaining solution. Finally, a list of related studies is highlighted and compared in this tutorial.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제10권3호
• /
• pp.996-1015
• /
• 2016

A common concern regarding cooperative spectrum sensing (CSS) schemes is the occupied bandwidth and the energy consumption during the transmissions of sensing information to the fusion center over the reporting control channels. This concern is intensified if the number of cooperating secondary users in the network is large. This article presents a new fusion strategy for a CSS scheme, aiming at increasing the energy efficiency of a recently proposed bandwidth-efficient fusion scheme. Analytical results and computational simulations unveil a high increase in energy efficiency when compared with the original approach, yet achieving better performances in some situations, and lower implementation complexity.

• Journal of Communications and Networks
• /
• 제16권5호
• /
• pp.502-511
• /
• 2014

In this paper, we evaluate performance of a hybrid decode-amplify-forward relaying protocol in underlay cognitive radio. In the proposed protocol, a secondary relay which is chosen by partial relay selection method helps a transmission between a secondary source and a secondary destination. In particular, if the chosen relay decodes the secondary source's signal successfully, it will forward the decoded signal to the secondary destination. Otherwise, it will amplify the signal received from the secondary source and will forward the amplified signal to the secondary destination. We evaluate the performance of our scheme via theory and simulation. Results show that the proposed protocol outperforms the amplify-and-forward and decode-and-forward protocols in terms of outage probability.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제39C권12호
• /
• pp.1289-1297
• /
• 2014

본 논문에서는 선박 내 IT 서비스에 대한 요구에 부응하기 위해 적응적이고 합리적으로 무선 주파수를 활용하는 인지무선 최초 표준인 ECMA-392 네트워크를 사용한다. ECMA-392 네트워크를 이용한 선박 내 멀티 홉 무선브릿지에서 멀티미디어 서비스를 지원하기 위한 QoS를 보장하는 ECMA-392 협력 MAC 프로토콜을 제안한다. 제안하는 프로토콜은 ECMA-392 장치들 사이의 정보를 바탕으로 효율적인 경로를 선택하여 직접 전송을 하거나 릴레이 전송을 하기 때문에 장치의 QoS를 보장하는 통신을 제공한다. 시뮬레이션 결과는 제안된 협력 MAC 프로토콜이 기존의 방식에 비해 데이터 수율을 향상 시키고 있음을 나타낸다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보처리학회 2013년도 추계학술발표대회
• /
• pp.222-225
• /
• 2013

무선 네트워크 환경에서 스펙트럼 자원을 효율적으로 활용할 수 있는 무선 인지 (Cognitive Radio, CR) 중 기지국이나 접속점과 같은 중앙 제어장치가 없는 분산형 무선 인지 네트워크 (Distributed Cognitive Radio Network, DCRN)에서는 부 사용자 (Secondary User, SU)들의 하드웨어적 한계로 인해 주 사용자 (Primary User, PU)들에게 인가된 스펙트럼의 모든 정보를 알 수 없다. 이를 극복하기 위해 SU들은 협력적 스펙트럼 감지 (Cooperative Spectrum Sensing)를 통하여 지역적인 스펙트럼 정보를 서로 교환하여 전체 스펙트럼의 정보를 파악한다. 본 논문은 효율적인 협력적 스펙트럼 감지를 위하여 PU 채널 상태의 비율을 사용한 정책 기반 감지 채널 선택 방법인 비율 기반 감지 정책 (Proportion-based Sensing Policy, PSP)을 제안한다. 각 SU가 PU의 채널 사용을 감지하고 PU 채널들의 idle 상태의 비율을 계산하고, 이 결과를 바탕으로 감지하는 PU 채널 변경 시, 높은 idle 비율을 갖는 PU 채널을 우선적으로 선택하여 감지되는 PU 상태가 idle 일 확률을 높여 효율적인 채널 감지를 가능하게 한다. 시뮬레이션 결과를 통하여 기존에 제안된 채널 감지 정책보다 비율 기반의 채널 감지 정책이 효율적으로 PU 채널들을 감지하는 것을 알 수 있다.