Un artículo publicado recientemente en la revista Letras de electrónica demostró la viabilidad de utilizar un marco novedoso habilitado para blockchain que preserva la privacidad para omitir el traspaso en una red de trenes de alta movilidad.
Estudiar: Omisión de transferencia habilitada para Blockchain para pasajeros de trenes de alta movilidad. Haber de imagen: CHEN MIN CHUN/Shutterstock.com
Fondo
La creciente demanda de tráfico de datos debido al uso constante de la red móvil ha resultado en el desarrollo de celdas pequeñas (SC). Los SC forman una red densa que aborda las necesidades de capacidad de la red de los pasajeros de trenes diarios en una red de trenes de alta movilidad.
Sin embargo, los traspasos frecuentes e innecesarios en tales redes debido a los cortos tiempos de viaje y la reducción del tamaño de las celdas conducen a la pérdida de comunicación, lo que puede afectar negativamente la tasa de transmisión de datos y la calidad general del servicio.
En las redes ultradensas, el seguimiento y la supervisión de las trayectorias de los pasajeros para mantener una buena calidad de servicio con una gestión de traspaso inteligente, costes reducidos y rendimiento mejorado es considerablemente difícil, ya que los recursos disponibles para los pasajeros de trenes de alta velocidad son limitados.
Los movimientos de pasajeros analizados mediante modelos de predicción de movilidad convencionales se utilizan como entrada en el aprendizaje automático (ML) para establecer las rutas diarias mejor elegidas. Sin embargo, estos modelos no tienen en cuenta la tolerancia al retraso del traspaso ni la intensidad de la señal del último salto.
Los procesos de transferencia inteligentes pueden garantizar que los pasajeros permanezcan dentro de las huellas del servicio a lo largo de sus trayectorias para evitar el desperdicio de recursos. Por ejemplo, la gestión de traspaso inteligente se puede implementar teniendo en cuenta las trayectorias estimadas de los usuarios y el conocimiento de la topología.
En la gestión inteligente de traspasos, las decisiones de omisión de traspasos se toman en función de los tamaños de las celdas y las ubicaciones de las celdas para identificar el traspaso y la estación base más cercanos de los usuarios. Sin embargo, la mayoría de los esquemas de omisión de transferencia requieren la recopilación de datos del usuario, lo que se vuelve cada vez más desafiante debido a la creciente conciencia de la privacidad entre los usuarios.
Las aplicaciones tradicionales de seguimiento de usuarios, como la aplicación Trace Together y Google Apple Contact Tracing, tienen varios inconvenientes, incluido un alto riesgo para la privacidad del usuario, debido a la alta dependencia de servidores centrales y de terceros para las notificaciones y la coincidencia de contactos.
Por lo tanto, se requiere un enfoque innovador para garantizar la recopilación segura y anónima de datos de los usuarios con su consentimiento. Los marcos de gestión de datos descentralizados de blockchain se consideran alternativas prometedoras, ya que son menos vulnerables a fallas, más transparentes, anónimos, más seguros y no dependen de servidores centrales.
El marco garantiza la privacidad del usuario utilizando direcciones de seudónimos y métodos de cifrado de datos.
Propuesta de arquitectura, estructura de datos y flujo de salto de HO de blockchain. Una línea de tren específica en dirección oeste se considera un caso de uso. Crédito de la imagen: Hussain, S et al., Electronics Letters
El estudio
En este estudio, los investigadores propusieron un novedoso marco de omisión de traspaso que preserva la privacidad habilitado para blockchain utilizando el conjunto de datos de movilidad de trenes de la ciudad de Londres. Los flujos de tráfico de pasajeros se modelaron en función de un conjunto de datos complejo al promediar el número de pasos de la estación y las diferentes líneas de tren utilizando blockchain para garantizar la privacidad. En el marco, se almacenaron direcciones de seudónimos para rastrear y monitorear la trayectoria del usuario.
Modelo de sistema
El marco propuesto consideró un flujo de enlace descendente con varias estaciones base dispersas en la red terrestre y subterránea de Londres (LOU). Una línea de tren específica en dirección oeste en un área geográfica particular en forma de rectángulo con L1 y yo2 Los lados que rodean la red de trenes LOU se consideraron como el caso de uso.
Las estaciones base se desplegaron uniformemente con una tasa de λ en el área rectangular según la movilidad del proceso de punto de Poisson (PPP). Cada estación base poseía un ancho de banda específico y potencia de transmisión. Además, el marco también se componía de estaciones predefinidas de velocidad de tren v y S, donde los usuarios u pueden subir/bajar del tren.
El modelado de pasajeros se basó en la distancia de los pasajeros desde las estaciones base que rodean la red de trenes en el marco. Todos los pasajeros, ya sea que se apearan en las estaciones o en los vagones del tren, se representaron como U = 1, 2, . . . , u con estaciones base como B = 1, 2, . . . , bk para una regla de asociación de usuarios.
Las mediciones de la potencia recibida de la señal de referencia (RSRP) se realizaron mediante la identificación de la ubicación de los pasajeros en el tren y su asociación con la estación base e-NodeB (eNB) más cercana.
Se utilizó la relación señal-interferencia y ruido (SINR) para medir la suma RSRP promedio de pasajeros a la suma de ruido de interferencia promedio. Los usuarios se asignaron a la estación base con la mejor SINR en función de las mediciones de SINR.
Los costos de traspaso asociados con la omisión de traspaso a lo largo de la ruta del tren se calcularon como el producto de la velocidad del tren, la tolerancia de demora de cada traspaso en segundos y la tasa de traspaso por unidad de tiempo. Los investigadores también midieron el rendimiento promedio de pasajeros teniendo en cuenta el impacto de la omisión de traspasos y la tasa de traspasos.
El escenario simulado muestra el conjunto de BS omitidas y conectadas para (a) el enfoque híbrido, y (b) el enfoque propuesto. Crédito de la imagen: Hussain, S et al., Electronics Letters
El significado del estudio
El novedoso marco de omisión de traspaso rastreó de manera efectiva a los usuarios individuales a través de las estaciones de tren en una red de trenes de alta movilidad utilizando la metodología blockchain. En este marco, la aplicación móvil descargada en el teléfono inteligente de los pasajeros interactuaba automáticamente con el punto de acceso de las estaciones cuando ingresaban a una estación de tren y enviaba información básica, incluidas direcciones seudónimas de pasajeros que ocultan sus identidades y sus estaciones de entrada/salida.
Cada estación base se consideró un nodo de cadena de bloques en el marco para el intercambio de información y la comunicación. La información del usuario recopilada estuvo disponible en todas las estaciones base después de que los bloques fueron validados por la cadena de bloques, que luego se utilizó para decisiones individuales de omisión de transferencia para cada pasajero.
Almacenamiento estimado de blockchain y transacciones por segundo necesarias. Crédito de la imagen: Hussain, S et al., Electronics Letters
Por lo tanto, la cadena de bloques proporcionó seguridad de extremo a extremo a lo largo de la trayectoria del pasajero y no se utilizó en todos los pasos del proceso de entrega. También se ejecutó un proceso de traspaso paso a paso con una capa adicional de seguridad de cadena de bloques.
El marco de traspaso propuesto actuó como una plataforma privada y segura para los pasajeros del tren mientras analizaba sus futuras direcciones y predicciones de movilidad al recopilar sus datos con su consentimiento durante todo el viaje. Específicamente, el marco propuesto aseguró la máxima privacidad al observar la trayectoria de los pasajeros considerando las ubicaciones de los pasajeros y las rutas de viaje, así como los tamaños de las celdas.
La omisión de transferencia específica del usuario se logró con éxito en función de la información de usuario individual debido a la implementación del marco de blockchain sobre la omisión de transferencia existente, lo que llevó a una mejor compensación en términos de calidad de señal de último salto, calidad de servicio del usuario y transferencia de red. costo. El marco aumentó el rendimiento promedio en un 2 % y la calidad de la señal de último salto en un 100 % y redujo los costos de traspaso de la red en un 50 %.
Referencias
Hussain, S., Asad, SM, Imran, MA, y otros. (2022) Omisión de transferencia habilitada para Blockchain para pasajeros de trenes de alta movilidad. Letras de electrónica. https://ietresearch.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1049/ell2.12658
