11、未来无线网络的上下文感知物理层安全

未来无线网络的上下文感知物理层安全

1. 引言

如今，无线网络中产生和包含的信息量极为庞大。随着集成传感与通信（ISAC）技术被纳入下一代（如B5G、WiFi 7）无线通信标准，信息量进一步增加。同时，更快的芯片、多样的网络拓扑和更高的数据速率，使得人工智能（AI）技术在无线系统中得到更广泛应用，能够准确预测未来网络和无线电环境相关现象。这促使了认知或上下文感知物理层安全（PLS）概念的诞生，智能无线设备可借此动态预测威胁并采取预防措施。

在5G蜂窝网络中，其目标是实现各种设备间的通信，以支持汽车、制造、媒体、能源、公共安全、电子健康和智慧城市等垂直行业。这些行业对通信安全要求极高，因为安全漏洞可能导致交通事故、停电、水污染等灾难性后果，甚至危及生命。此外，大量与操作和个人相关的信息被收集，如位置、使用统计、偏好、消息和照片等，保护这些信息的隐私至关重要。因此，B5G和6G蜂窝网络标准化研究的重点之一就是通信安全。

然而，用户设备（UE）的多样化能力、应用的性能要求和环境条件，使得“一刀切”的安全解决方案不可行。例如，自动驾驶车辆上具有控制或决策任务的物联网设备需要低延迟、超可靠和高度安全的通信，而冗长的加密方案虽能提供高安全性，但会带来显著的额外延迟。因此，类似5G基于服务的资源分配，应采用基于安全质量（QoSec）的安全技术来保障通信，但这种方法资源消耗大，在攻击概率低的环境中可能多余，且难以将众多不同能力、安全要求和操作关键性的设备归为几类。这促使了动态安全和PLS技术的研究。

上下文感知PLS概念旨在实现适应性，与标准安全方法不同，它是预防性的，在攻击发生前强化安全技术。这需要设备了解网络和环境活动以及QoSec要求，可通过无线电环境监测（REMo）框