Verbundvorhaben PHYSICS: PHY security innovations for communication systems

Abstract

PHYSICS erforscht neuartige und integrierte Erkennungs-, Abschwächungs-, und Kompensationsstrategien bei Angriffen auf Kommunikationsnetze, sodass die Anforderungen von Sicherheit, Resilienz und Privatsphäre der Kommunikations-Infrastrukturen erfüllt werden. Die zunehmende Vernetzung, Computing und Automatisierung im Bereich Automotive, Smart Cities und Logistik ermöglicht neue Lösungskonzepte und Innovationen für das vernetzte und automatisierte Fahren. Dies beinhaltet u.a. Vehicular Area Networks (VANETs), Mobile Edge Computing (MEC), Vehicular Cloud Continuum (VCC), Computation offloading und Objekterkennung mit ML/KI Methode. Für die Erfüllung dieser Funktionen und weiterer Trends von Kommunikationssystemen, wie Verdichtung der Netze, steigende Heterogenität der Gerätearten, die Integration von neuartigen Funktionen (Lokalisierung, Sensing) steigen simultan die Anforderungen an die Sicherheit, Resilienz und Privatsphäre. Bereits auf der Ebene des Physical Layers (PHY) von 5G/6G gibt es mehrere Angriffsvektoren, wie Radio Jamming, Radio Sniffing oder RF Spoofing, um Signale zu stören oder abzuhören. Das Forschungsvorhaben PHYSICS adressiert die Physical Layer Security (PLS) von 5G/6G durch neuartig entwickelte und integrierte Erkennungs-, Mitigations- und Kompenstationsstrategien. Die Verwendung der Real-time Channel Estimation für die PLS erlaubt, durch die Auswertung verschiedener Signalparameter auf PHY Ebene Angreifer zu erkennen und zu lokalisieren. Durch den Einsatz einer Phased-Array-Antenne und Beamforming kann der Angriff durch Spoofer und Sniffer mitigiert werden. Zur Kompensation eines Angriffs durch einen Störsender im gleichen Frequenzband wird im Vorhaben das Technology Handover zu Optical Wireless entwickelt. Die Vorteile der Light Fidelity (LiFi) Datenübertragung in Bezug auf Sicherheit kann so nahtlos durch Bereitstellung eines isolierten, abhörsicheren Kanals in 5G/6G Kommunikationsnetze integriert werden. Erprobt und demonstriert werden die entwickelten Verfahren zur PLS im Bereich VANETs und Vehicle-to-everything (V2X) Kommunikation. Dabei soll sowohl die Vehicle-to-vehicle (V2V) Sidelink Kommunikation als auch die Kommunikation zur Infrastruktur/Edge Cloud untersucht werden. Mittels einer offenen Implementierung des 5G New Radio (NR) Radio Access Networks (RAN) auf Software-Defined Radio (SDR) Basis sollen verschiedene Signalparameter für die Real-Time Channel Estimation und die Detektion eines Angreifers untersucht werden. Die LiFi Übertragung für das Technology Handover wird zwischen mehrer Fahrzeugen und zwischen Fahrzeug und relevanter Infrastruktur entwickelt und demonstriert.