基于队列行驶的车联网安全通信研究
电子技术应用
邱哲贤，王晓炜
（上海海事大学 信息工程学院，上海 201306）
摘要： 基于队列的驾驶模式能够有效提高道路的通行能力和能源效率，在此基础上，研究了基于队列的车辆网络在有窃听者存在下的无线连接性能，推导出队列内、队列外和整个网络的安全连通概率，以分别描述单个队列、两个队列和所有队列组成的网络。仿真结果表明，影响连接性能的系统参数包括传输范围、窃听者数量和车辆密度，且存在最优车辆密度使安全连接性能达到最佳。
中图分类号：TN918.9
文献标志码：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223642
中文引用格式： 邱哲贤，王晓炜. 基于队列行驶的车联网安全通信研究[J]. 电子技术应用，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.
文献标志码：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223642
中文引用格式： 邱哲贤，王晓炜. 基于队列行驶的车联网安全通信研究[J]. 电子技术应用，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
智能交通系统（Intelligent Transportation System, ITS）是当前交通行业发展的重要方向，智能网联汽车依靠车对车（Vehicular to Vehicular, V2V）和车对基础设施（Vehicular to Infrastructure, V2I）通信进行实时数据的传输和交换。然而，由于网络的开放性，联网过程中车辆更容易受到网络攻击，保障车辆网络在消息传输中的安全性至关重要。
由此提出了一种基于队列的驾驶模式，即通过无线连接的方式，一组车辆在网络的管理和维护下保持恒定的小车距高速行驶。 文献[6]分析了基于队列的车载自组织网络（Vehicular Ad-hoc Network, VANET）的V2V和V2I连接概率，并提出了一种媒体访问控制（Medium Access Control, MAC）协议。文献[7]分析了V2V通信中的连接性能，并讨论了基于队列的VANET的安全车距。
然而，当网络中存在窃听车辆时，网络安全会受到更大的威胁[8]。 本文将窃听者加入车辆网络中，分析了基于队列的车辆网络在有窃听者存在的情况下队列内部和外部的安全连接性能，并建立了两个安全连接概率的模型，通过仿真分析安全连接概率和系统参数之间的关系。
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作者信息：
邱哲贤，王晓炜
（上海海事大学 信息工程学院，上海 201306）
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