Proteggere la Privacy nei Sistemi ISAC

I sistemi di Sensing e Comunicazione Integrati (ISAC) combinano la capacità di raccogliere informazioni e comunicare dati. Tuttavia, questi sistemi possono mettere a rischio la Privacy, specialmente quando trattano informazioni sensibili. Questo articolo parla di un nuovo metodo per proteggere la privacy nei sistemi MIMO ISAC senza cella, progettati per essere più sicuri contro potenziali minacce.

#Contesto

I sistemi MIMO senza cella usano più antenne distribuite su un'ampia area per comunicare con vari utenti. Anche se questa tecnologia è avanzata rapidamente, ha sollevato preoccupazioni riguardo alla sicurezza e alla privacy. Attori malintenzionati possono sfruttare i dati raccolti da questi sistemi per localizzare e tracciare le persone, portando a conseguenze dannose. Anche se alcune ricerche si sono concentrate sul prevenire le intercettazioni, le minacce specifiche legate alla privacy degli utenti non sono state esaminate a fondo.

#Il Problema della Privacy nei Sistemi ISAC

Il problema principale sorge quando qualcuno con cattive intenzioni cerca di localizzare un obiettivo usando i dati raccolti dai sistemi ISAC. Se un utente malizioso riesce a raccogliere informazioni dai punti di accesso (AP) ISAC, può dedurre la posizione degli obiettivi in base ai segnali ricevuti. Questa vulnerabilità è una grande preoccupazione, poiché consente agli attaccanti di usare le informazioni a loro favore.

#Soluzione Proposta

Per affrontare queste preoccupazioni sulla privacy, è stato progettato un framework che include due parti principali: progettazione del precoder e selezione dei punti di accesso. Lo scopo di questo framework è minimizzare la quantità di informazioni disponibili per potenziali attaccanti, garantendo al contempo una comunicazione e un sensing efficaci.

#Progettazione del Precoder

Nella fase di progettazione del precoder, ci si concentra sul massimizzare la qualità dei segnali ricevuti per gli utenti legittimi. Il sistema mira a migliorare la capacità di distinguere i segnali reali dal rumore di fondo e dalle interferenze. Questo è cruciale perché una qualità del segnale più alta aiuta a rilevare accuratamente l'obiettivo previsto riducendo la possibilità di rilevamento da parte di utenti malintenzionati.

#Selezione dei Punti di Accesso

La selezione dei punti di accesso implica decidere quali punti di accesso far funzionare come emittenti e quali come ricevitori. Questo processo di selezione è essenziale per minimizzare le informazioni che gli avversari possono raccogliere. Cambiando con attenzione la configurazione dei punti di accesso, il sistema può ridurre significativamente il potenziale di violazioni della privacy.

#Modello di Sistema

In una configurazione tipica, un sistema MIMO senza cella centralizzato consiste in diversi punti di accesso ISAC che trasmettono. Ognuno di questi punti comunica con gli utenti e svolge anche compiti di sensing. Gli utenti possono avere più antenne collegate, ma il sistema può considerarli come utenti a singola antenna per semplificare. Questo modello include anche AP che si concentrano sul rilevamento di obiettivi statici all'interno del sistema.

#Modello di Avversario

In questo framework, si presume che l'avversario sia uno degli utenti di comunicazione che cerca di stimare la posizione dell'obiettivo analizzando i segnali provenienti dagli AP. L'avversario utilizza un metodo che minimizza l'errore nella stima della posizione dell'obiettivo in base ai segnali ricevuti. Se riesce a stabilire che l'obiettivo si trova entro un certo raggio dalla sua posizione stimata, considererà i suoi sforzi come riusciti.

#Implementazione del Framework

Il framework per la protezione della privacy funziona attraverso ottimizzazioni alternate dei due blocchi: progettazione del precoder e selezione dei punti di accesso. Regolando continuamente questi elementi, il sistema può migliorare le sue misure di privacy.

#Fase 1: Configurazione Iniziale

Inizialmente, si assume che tutti i punti di accesso siano emittenti. In questa fase, il sistema lavora per ottimizzare i vettori di precoding che mirano a fornire segnali di alta qualità agli utenti previsti, limitando le informazioni che possono essere ottenute dagli avversari.

#Fase 2: Processo di Ottimizzazione

Il processo di ottimizzazione implica il ripetere i passaggi di progettazione del precoder e selezione dei punti di accesso fino a ottenere una configurazione stabile. Il sistema controlla se eventuali regolazioni effettuate durante le iterazioni cambiano l'assetto dei punti di accesso. Se rimane invariato per iterazioni consecutive, il processo si conclude.

#Risultati del Framework

L'efficacia del framework è valutata in base a quanto bene riduce la probabilità che l'avversario rilevi l'obiettivo. Le simulazioni iniziali rivelano che man mano che aumenta la potenza di comunicazione, la probabilità di rilevamento cresce. Tuttavia, utilizzando il framework proposto, questa probabilità può essere ridotta o mantenuta allo stesso livello.

#Impatto della Configurazione dei Punti di Accesso

Il numero di punti di accesso che funzionano come ricevitori ha un effetto significativo sulla privacy. Quando più punti di accesso sono designati come ricevitori, diventa più difficile per gli avversari triangolare la posizione dell'obiettivo. Questa complessità aumentata migliora la privacy complessiva del sistema.

#Conclusione

Questo framework mira a proteggere la privacy degli utenti nei sistemi MIMO ISAC senza cella integrando una progettazione efficace del precoder e una selezione strategica dei punti di accesso. I risultati indicano che il framework riduce con successo la probabilità di rilevamento dell'obiettivo da parte di utenti malintenzionati. Tuttavia, sono necessarie ulteriori ricerche per esplorare l'equilibrio tra efficienza computazionale e capacità di mantenere prestazioni di sensing accettabili.

#Lavoro Futuro

La ricerca futura dovrebbe concentrarsi sull'ottimizzazione del framework indagando i compromessi tra la preservazione della privacy e le prestazioni del sistema. L'obiettivo è affinare il metodo in modo che non solo protegga informazioni sensibili ma mantenga anche capacità di comunicazione e sensing di alta qualità. Inoltre, il test nel mondo reale del framework fornirà dati più approfonditi per migliorare ulteriormente la sua efficacia.

Sviluppando continuamente strategie robuste per la protezione della privacy, i sistemi ISAC possono offrire migliori misure di sicurezza senza compromettere le loro funzioni primarie di comunicazione e sensing.