Xin Liu;Mingcong Zeng;Yarong Liu;Mei Wang;Xiyu Song
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제17권10호
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pp.2883-2902
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2023
Since the existing anti-jamming methods, including intelligent methods, have difficulty against high-speed reactive jamming, we studied a new methodology for jamming utilization instead of avoiding jamming. Different from the existing jamming utilization techniques that harvest energy from the jamming signal as a power supply, our proposed method can take the jamming signal as a favorable factor for frequency detection. Specifically, we design an intelligent differential frequency hopping communication framework (IDFH), which contains two stages of training and communication. We first adopt supervised learning to get the jamming rule during the training stage when the synchronizing sequence is sent. And then, we utilize the jamming rule to improve the frequency detection during the communication stage when the real payload is sent. Simulation results show that the proposed method successfully combated high-speed reactive jamming with different parameters. And the communication performance increases as the power of the jamming signal increase, hence the jamming signal can help users communicate in a low signal-to-noise ratio (SNR) environment.
전시 상황에서 군용 항공기의 통신 시스템은 재밍(Jamming)에 노출되어 있으며, 아군의 무선통신에 대한 재밍 시도가 있는 환경에서도 원활한 항공작전을 수행하기 위해서는 항재밍 성능이 높은 통신장비를 탑재하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 무선통신에 적용될 수 있는 재밍과 항재밍(Anti-Jamming) 기술에 대해 세부적으로 확인하고, 주파수 도약 방식 차세대 항재밍 무전기의 제원 차이와 이러한 변화에 따른 항재밍 성능 개선에 대해 공개된 자료 범위 내에서 간략하게 분석하였다. 또한 국산 신형 항공기 설계 시 고려해야 할 점과 현재 운영중인 항공기에 차세대 항재밍 통신장비 탑재 가능성을 확인하였으며 차세대 항재밍 통신장비의 항재밍 능력 향상이 갖는 전술적 유용성에 대해 확인하였다.
전쟁에서 통신은 매우 중요하다. 과거에는 전령을 이용하였으나 현대전에서는 통신기기의 발달로 주로 무선 통신망을 이용하고 있다. 현대전에서 적 전력을 약화시키기 위해 재밍 신호를 이용하여 적 통신망의 교란을 시도한다. 통신망을 교란하는 통신 재밍 신호로 흔하게 사용되는 것 중 톤 재밍 신호가 있다. 톤 재밍은 한 개 또는 여러 개의 톤을 주파수 스펙트럼 상에 출력하는 방법으로 적 무선 통신기의 수신단을 무력화 하는 기법이다. 본 논문에서는 Xilinx사에서 제공하는 FPGA(Field Programmable Gate Arry)와 DDS(Direct Digital Synthesizer) core를 사용하여 최대 10개의 톤을 생성하였으며, 생성된 톤의 간격과 개수를 제어하는 방안을 제시하고, 실제로 실험한 결과를 기술하였다.
In this paper, we describe a simultaneously transmitted jamming (ST-jamming) for bi-directional in-band full-duplex (IFD) system to improve information security at the physical layer. By exploiting ST-jamming, each legitimate user transmits data samples and jamming samples together in one orthogonal frequency division multiplexing symbol according to given traffic asymmetry. Regardless of the traffic difference in both directions in IFD communication, eavesdropping of confidential information is prevented in both directions simultaneously without the loss of data rate. We first propose an encoding scheme and the corresponding decoding scheme for ST-jamming to be used by the legitimate users. In addition, we study a transceiver structure of the legitimate users including a baseband modem uniquely designed for the use of ST-jamming. The leakage of confidential information at an eavesdropper is then quantified by studying the mutual information between the confidential transmit signals and the received signals of the eavesdropper. Simulation results show that the proposed ST-jamming significantly reduces the leakage of legitimate information at the eavesdropper.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제13권7호
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pp.3333-3350
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2019
The smart jammer launches jamming attacks which degrade the transmission reliability. In this paper, smart jamming attacks based on the communication probability over different channels is considered, and an anti-jamming Q learning algorithm (AQLA) is developed to obtain anti-jamming knowledge for the local region. To accelerate the learning process across multiple regions, a multi-regional intelligent anti-jamming learning algorithm (MIALA) which utilizes transferred knowledge from neighboring regions is proposed. The MIALA algorithm is evaluated through simulations, and the results show that the it is capable of learning the jamming rules and effectively speed up the learning rate of the whole communication region when the jamming rules are similar in the neighboring regions.
무선 통신 시스템에서 재밍 공격은 통신 성능을 심각하게 저하시킬 수 있는 치명적 위협이다. 특히 반응 재밍은 송신기와 수신기가 통신할 때만 재밍할 수 있기 때문에 반응 재밍을 통해 공격 효율을 극대화할 수 있다. 본 논문에서 반응 재밍의 공격 효과를 저감시키기 위해 multi-input multi-output (MIMO) 기반의 orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) 통신 기술의 특징을 활용하고, 이에 기반한 반복적 채널 추정 알고리즘을 제안하였다. 실험 결과를 통해 본 논문에서 제안한 알고리즘과 기존 항재밍 알고리즘을 비교하였으며, 반응 재밍 공격이 있는 MIMO-OFDM 통신 시스템에서 제안한 알고리즘의 우수성을 입증한다.
Upon introducing satellite communication system to Korea, one of the important problems to cope with is the effect from the probable intentional interference I.e. jamming. In this paper we have investigated how much the performance of ordinary PSK signal and Directed Sequence Spread Spectrum PSK signal degrade by the effect of jamming in the satellite communication system. In analysis we have consider the M ary PSK signal and the liniter type nonlinear satellite transponder in an environment of uplink tone or noise jamming plus Gaussian noise and downlink Gaussian noise. Using the derived error rate equation we have evaluated the error performance of BPSK and QPSK systems and compared this with that of DS BPSK system. Form the results, we know that the nonlinear satellite system is degraded more severely by the effect of noise jamming than tone jamming and the effect of tone jamming on the error rate performance can be reduced more remarkably by increasing the process gain in DS BPSK system rather than increasing carrier to jamming noise power ratio in conventional BPSK system.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제16권9호
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pp.3029-3042
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2022
For over half a century, the United States (US) and its coalition military aircrafts have been using Ultra High Frequency (UHF) band analog modulation (AM) radios in ground-to-air communication and short-range air-to-air communications. Evolving from this, since 2007, the US military and the North Atlantic Treaty Organization (NATO) adopted HAVE QUICK to be used by almost all aircrafts, because it had been revealed that intercepting and jamming of former aircraft communication signals was possible, which placed a serious threat to defense systems. The second-generation Anti-jam Tactical UHF Radio for NATO (SATURN) was developed to replace HAVE QUICK systems by 2023. The NATO Standardization Agreement (STANAG) 4372 is a classified document that defines the SATURN technical and operational specifications. In preparation of this future upgrade to SATURN systems, in this paper, the SATURN technical and operational specifications are reviewed, and the network synchronization, frequency hopping, and communication setup parameters that are controlled by the Network (NET) Time, Time Of Day (TOD), Word Of Day (WOD), and Multiple Word of Day (MWOD) are described in addition to SATURN Edition 3 (ED3) and future Edition 4 (ED4) basic features. In addition, an anti-jamming performance analysis (in reference to partial band jamming and pulse jamming) and the time delay queueing model analysis are conducted based on a SATURN transmitter and receiver assumed model.
FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum) 방식은 군 통신 시스템에서 재밍(Jamming)에 의한 간섭을 줄이기 위해 사용된다. 하지만 사용되는 변조 방식의 종류, 재밍 신호의 특성에 따른 위성 통신 시스템의 BER 성능이 무선 채널 상태에 따라 어떤 성능 차이를 보이는지 분석되지 않았다. 따라서 본 논문에서는 PBNJ(Partial-Band Noise Jamming)와 WPBJ(Worst case Partial-Band noise Jamming)의 두 가지 재밍 환경에서 NC-MFSK(Non-Coherent M-ary Frequeency-Shift Keying), SDPSK(Symmetric Differential Phase-Shift Keying), GMSK (Gaussian filtered Minimum-Shift Keying)의 세 가지 변조 방식에 따른 위성 통신 시스템의 BER 성능 변화를 분석한다. 또한, 분석된 결과를 이용하여 전송 환경에 따른 최적의 전송 방식을 제안하도록 한다.
Hussain, Abid;Saqib, Nazar Abbas;Qamar, Usman;Zia, Muhammad;Mahmood, Hassan
Journal of Communications and Networks
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제16권4호
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pp.397-406
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2014
Radio frequency (RF) jamming is a denial of service attack targeted at wireless networks. In resource-hungry scenarios with constant traffic demand, jamming can create connectivity problems and seriously affect communication. Therefore, the vulnerabilities of wireless networks must be studied. In this study, we investigate a particular type of RF jamming that exploits the semantics of physical (PHY) and medium access control (MAC) layer protocols. This can be extended to any wireless communication network whose protocol characteristics and operating frequencies are known to the attacker. We propose two efficient jamming techniques: A low-data-rate random jamming and a shot-noise based protocol-aware RF jamming. Both techniques use shot-noise pulses to disrupt ongoing transmission ensuring they are energy efficient, and they significantly reduce the detection probability of the jammer. Further, we derived the tight upper bound on the duration and the number of shot-noise pulses for Wi-Fi, GSM, and WiMax networks. The proposed model takes consider the channel access mechanism employed at the MAC layer, data transmission rate, PHY/MAC layer modulation and channel coding schemes. Moreover, we analyze the effect of different packet sizes on the proposed jamming methodologies. The proposed jamming attack models have been experimentally evaluated for 802.11b networks on an actual testbed environment by transmitting data packets of varying sizes. The achieved results clearly demonstrate a considerable increase in the overall jamming efficiency of the proposed protocol-aware jammer in terms of packet delivery ratio, energy expenditure and detection probabilities over contemporary jamming methods provided in the literature.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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