Đánh giá hiệu năng bảo mật của mạng chuyển tiếp đa chặng Cluster với kỹ thuật chọn lựa nút chuyển tiếp và nút tạo nhiễuĐánh giá hiệu năng bảo mật của mạng chuyển tiếp đa chặng Cluster với kỹ thuật chọn lựa nút chuyển tiếp và nút tạo nhiễuĐánh giá hiệu năng bảo mật của mạng chuyển tiếp đa chặng Cluster với kỹ thuật chọn lựa nút chuyển tiếp và nút tạo nhiễuĐánh giá hiệu năng bảo mật của mạng chuyển tiếp đa chặng Cluster với kỹ thuật chọn lựa nút chuyển tiếp và nút tạo nhiễuĐánh giá hiệu năng bảo mật của mạng chuyển tiếp đa chặng Cluster với kỹ thuật chọn lựa nút chuyển tiếp và nút tạo nhiễuĐánh giá hiệu năng bảo mật của mạng chuyển tiếp đa chặng Cluster với kỹ thuật chọn lựa nút chuyển tiếp và nút tạo nhiễuĐánh giá hiệu năng bảo mật của mạng chuyển tiếp đa chặng Cluster với kỹ thuật chọn lựa nút chuyển tiếp và nút tạo nhiễuĐánh giá hiệu năng bảo mật của mạng chuyển tiếp đa chặng Cluster với kỹ thuật chọn lựa nút chuyển tiếp và nút tạo nhiễuĐánh giá hiệu năng bảo mật của mạng chuyển tiếp đa chặng Cluster với kỹ thuật chọn lựa nút chuyển tiếp và nút tạo nhiễu
Trang 2Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
Người hướng dẫn khoa học: TS TRẦN TRUNG DUY
Phản biện 1: ………
Phản biện 2: ………
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc
sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: giờ ngày tháng năm
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Trang 3LỜI MỞ ĐẦU
Trong vài năm gần đây, vấn đề về mạng chuyển tiếp đa chặng có sự tăng cường của truyền thông cộng tác đang bắt đầu được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu Sơ đồ chuyển tiếp đa chặng mà trong đó nút nguồn ở xa nút đích đang được xem xét nhiều trong mạng vô tuyến như mạng ad-hoc và mạng cảm biến
vô tuyến Bằng cách sử dụng việc chuyển tiếp dữ liệu của nút nguồn thông qua nhiều chặng, những sơ đồ này có thể giảm thiểu tiêu hao công suất và có thể tăng cường hiệu quả phổ khi được so sánh với truyền thông trực tiếp giữa nguồn và đích Ngoài ra, các chiến thuật truyền thông cộng tác được sử dụng để tăng cường độ tin cậy của việc truyền dữ liệu tại từng chặng Nhiều tác giả đã nghiên cứu sơ đồ chuyển tiếp đa chặng dạng cụm (cluster network) mà trong đó sự chuyển tiếp phân tập giữa hai cụm liền kề được nhận ra bởi thông tin trạng thái kênh truyền giữa các nút trong các cụm này
Gần đây, bảo mật lớp vật lý trong mạng vô tuyến đã trở thành chủ đề thu hút nhiều tác giả Ý tưởng
cơ bản của bảo mật lớp vật lý là sử dụng các tính chất vật lý của kênh truyền vô tuyến để đảm bảo giao tiếp bảo mật mà không cần dùng đến việc mã hóa Tuy nhiên, hầu hết các công trình công bố chủ yếu tập trung vào giao thức một chặng hoặc hai chặng, sử dụng các phương pháp lựa chọn nút chuyển tiếp tốt nhất để tăng cường dung lượng bảo mật
Theo hiểu biết tốt nhất của học viên, thì có rất ít các công trình nghiên cứu công bố về chuyển tiếp
đa chặng trong bảo mật lớp vật lý Xác suất dừng bảo mật của chuyển tiếp đa chặng đã được xem xét đến, tuy nhiên trong giao thức này, chuyển tiếp phân tập tại mỗi chặng không được dùng để nâng cao hiệu năng
hệ thống Việc nghiên cứu đánh giá xác suất dừng bảo mật và dung lượng bảo mật của hệ thống mạng chuyển tiếp đa chặng dạng cluster với phương pháp lựa chọn nút chuyển tiếp tốt nhất và kỹ thuật giải mã chuyển tiếp thông thường đã được đưa ra Tuy nhiên các công trình trên đều chưa có xem xét việc chọn lựa nút tạo nhiễu để nâng cao hiệu năng bảo mật Trong luận văn này, học viên xem xét chọn lựa một cặp nút chuyển tiếp và nút tạo nhiễu tại mỗi cụm để đánh giá hiệu năng bảo mật của mô hình này Đồng thời luận văn này cũng xem xét đến thông tin trạng thái kênh truyền đến nút nghe lén là sẵn có hay không sẵn có, để từ
đó đề xuất những chiến lược lựa chọn cặp nút chuyển tiếp và nút nghe lén tối ưu nhất
Luận văn được trình bày theo bốn chương, cụ thể như sau:
Chương 1 – Lý thuyết tổng quan
Chương 2 – Mô hình hệ thống
Chương 3 – Đánh giá hiệu năng bảo mật
Chương 4 – Kết quả mô phỏng
Chương 5 – Kết luận
Trang 4CHƯƠNG 1 - LÝ THUYẾT TỔNG QUAN
1.1 Bảo mật lớp vật lý
1.1.1 Khái niệm và ưu điểm của bảo mật lớp vật lý
1.1.2 Bảo mật lý thuyết thông tin
1.1.3 Giao tiếp bảo mật trên kênh nhiễu
1.2 Truyền thông đa chặng
1.2.1 Sơ lược truyền thông đa chặng
1.2.2 Truyền thông đa chặng trong mạng cụm (cluster network)
Trong phần này truyền thông đa chặng trong mạng cụm (cluster network) được giới thiệu, mô hình này nâng cao độ tin cậy chuyển tiếp tại các chặng riêng lẻ Hơn thế nữa, truyền thông cộng tác tăng cường cũng được sử dụng để nâng cao hiệu quả phổ trong sự truyền dữ liệu tại các chặng Mô hình của truyền thông đa chặng dạng cụm được thể hiện trong hình sau:
Hình 1.7: Mô hình truyền thông đa chặng dạng cụm (cluster network)
Trong mô hình khảo sát, chúng ta xét một tuyến có (K+1) chặng giữa nguồn và đích, trong đó S là nút nguồn, D là nút đích, và K cụm trung gian Để tăng cường chất lượng truyền dữ liệu tại mỗi chặng, truyền thông cộng tác đã được sử dụng Trong cụm 1 sẽ có N1 nút chuyển tiếp, trong cụm 2 sẽ có N2 nút chuyển tiếp, , trong cụm K sẽ có NK nút chuyển tiếp Để nâng cao chất lượng truyền dữ liệu, việc lựa chọn nút chuyển tiếp tối ưu tại mỗi cụm sẽ được thực thi (xem các giao thức chọn lựa nút chuyển tiếp tốt nhất
trong [3]) Dựa vào sự chuyển tiếp phân tập tại từng chặng, hiệu năng của hệ thống tang cường một cách
đáng kể, trong ngữ cảnh của độ lợi phân tập, tỷ lệ lỗi và dung lượng kênh
1.3 Lý do chọn đề tài
Ngày nay, việc đảm bảo an toàn thông tin là một trong những yêu cầu bắt buộc đối với các hệ thống thông tin hiện đại Tuy nhiên, hầu hết các thuật toán mã hóa, ví dụ như DES, RSA…đều là các thuật toán chạy ở lớp ứng dụng và khá phức tạp khi triển khai trong các hệ thống Gần đây, kỹ thuật bảo mật thông tin
lớp vật lý (Physical Layer Security) [4], [5] đã thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên cứu trong
và ngoài nước Trong phương pháp này, một hệ thống được đánh giá là có khả năng bảo đảm an toàn thông tin khi mà dung lượng kênh chính lớn hơn dung lượng kênh của kênh nghe trộm Đây là một kỹ thuật đơn giản để đạt được hiệu quả bảo mật mà không cần sử dụng các kỹ thuật mã hoá phức tạp
Trang 5Bởi vì chủ đề bảo mật lớp vật lý là một chủ đề mới, nhận được nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên cứu trong thời gian gần đây, nên đây là lý do mà học viên chọn chủ đề này để nghiên cứu
Để nâng cao hiệu năng bảo mật lớp vật lý, các phương pháp chuyển tiếp phân tập đã được đề xuất
Để có thể đạt được hiệu quả bảo mật cao hơn nữa, các tác giả của các tài liệu [15], [16], [17], [18] đã đề
xuất các phương pháp chọn lựa nút chuyển tiếp và nút tạo nhiễu nhân tạo tốt nhất Các kết quả trong các bài
báo [15], [16], [17], [18] cho thấy rằng hiệu năng bảo mật của hệ thống tăng đáng kể, so với các phương
pháp chỉ chọn lựa nút chuyển tiếp thông thường
Do đó, đề tài của luận văn sẽ tập trung nghiên cứu phương pháp chọn lựa cặp nút chuyển tiếp và tạo nhiễu hiệu quả để nâng cao hiệu năng bảo mật cho hệ thống đề xuất
Cho đến nay, hầu hết các nghiên cứu (như [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16],
[17], [18]) chỉ xét sự bảo mật lớp vật lý trong các mạng chuyển tiếp một hoặc hai chặng Các tác giả trong
công bố [19] lần đầu tiên nghiên cứu hiệu năng xác suất dừng, xác suất dung lượng bảo mật khác không và dung lượng bảo mật trung bình trong mạng chuyển tiếp đa chặng Trong công bố số [20], các tác giả nghiên
cứu mô hình chuyển tiếp đa chặng theo dạng cụm (cluster) phân tập để đạt được hiệu quả bảo mật với kỹ
thuật giải mã chuyển tiếp thông thường Trong bài báo số [21], các tác giả cũng quan tâm đến vấn đề bảo
mật lớp vật lý trong mạng chuyển tiếp cluster trong môi trường vô tuyến nhận thức dạng nền
Tuy nhiên, các tác giả của [19], [20], [21] vẫn chưa khảo sát sự chọn lựa nút tạo nhiễu để nâng cao
hiệu quả bảo mật Do đó, luận văn này tập trung nghiên cứu việc chọn nút chuyển tiếp và nút tạo nhiễu trong mạng đa chặng cluster để đạt được hiệu quả bảo mật lớp vật lý Sự khác biệt giữa nội dung của đề tài này và các công bố liên quan sẽ được thể hiện rõ ở mục tiếp theo
Theo sự hiểu biết tốt nhất của học viên, cho đến nay chỉ có vài công bố liên quan đến vấn đề bảo mật
lớp vật lý trong mạng chuyển tiếp đa chặng [19], [20], [21] Sự khác biệt giữa mô hình đề xuất trong đề tài
và các mô hình đã công bố trong [19], [20], [21] có thể được đưa ra như sau:
Trong [19], các tác giả chỉ xét mô hình chuyển tiếp đa chặng thông thường (không sử dụng kỹ thuật
chọn lựa nút chuyển tiếp tại mỗi chặng) Trong đề cương này, sự chọn lựa nút chuyển tiếp tốt nhất tại từng chặng sẽ được đề xuất để nâng cao hiệu quả bảo mật tại từng chặng
Trong [20], [21], các tác giả đã đề xuất các phương pháp chọn lựa nút chuyển tiếp tốt nhất trong mỗi
cluster, để nâng cao dung lượng của kênh truyền dữ liệu tại mỗi chặng Tuy nhiên, các tác giả đã không quan
tâm đến sự chọn lựa nút tạo nhiễu trong các mô hình đề xuất Hơn thế nữa, các tác giả trong [20], [21] cũng
không xem xét đến kênh truyền giữa các nút phát và nút nghe lén Trong đề tài này, một cặp nút chuyển tiếp
và nút tạo nhiễu tại mỗi cluster sẽ được chọn để chuyển tiếp và tạo nhiễu đến nút nghe lén Hơn thế nữa, đề tài cũng quan tâm đến việc trạng thái thông tin kênh truyền đến nút nghe lén là sẵn có và không sẵn có, để từ
đó đề xuất những chiến thuật chọn lựa các nút chuyển tiếp và tạo nhiễu tối ưu
Trang 6Hı̀nh 2.1: Mô hình được nghiên cứu trong luận văn
Luận văn nghiên cứu và đánh giá hiệu năng bảo mật của mô hình chuyển tiếp đa chặng dạng cluster trên kênh truyền fading Rayleigh Hình 2.1 thể hiện các đối tượng khảo sát trong luận văn này: Nút nguồn
chi tiết kỹ thuật này trong công trình [22]) Rồi thì, ở khe thời gian thứ hai, nút T1 gửi tín hiệu đã được mã hoá đến một trong những nút thuộc cụm thứ hai, ta ký hiệu nút này là nút T2 Tiến trình này được thực hiện theo từng chặng 1 và ta ký hiệu các nút chuyển tiếp được chọn tại các cụm thứ 3,4,…,M 1 lần lượt là
3, 4, , M 1
T T T Ở chặng cuối, nút TM1 truyền dữ liệu đến nút đích TM trong khe thời gian thứ M
Trang 7Bây giờ ta sẽ xét đến tiến trình tạo nhiễu nhân tạo tại các chặng Ta xét lại sự truyền dữ liệu tại chặng thứ nhất giữa nguồn T0 và nút T1: khi T0 phát dữ liệu đến T1 thì nút E cũng nghe lén được dữ liệu của T0
Để giảm chất lượng tín hiệu nghe lén tại E, ta sử dụng kỹ thuật tạo nhiễu nhân tạo Cụ thể, trong cụm thứ nhất, sau khi đã chọn ra được nút T1, cụm này còn lại K 1 1 nút Từ K 1 1 nút còn lại này, một nút sẽ được chọn để tạo nhiễu lên nút nghe lén E Ta ký hiệu nút này là nút J1 Một cách tương tự, ta ký hiệu các
nút tạo nhiễu được chọn tại cụm thứ 2,3,…M lần lượt là J2, , JM Hơn nữa, bởi vì nút chuyển tiếp Tn và nút tạo nhiễu Jn có khoảng cách rất gần nhau (do hai nút này nằm cùng một cụm), nên ta có thể giả sử rằng nhiễu gây ra từ nút Jn có thể được loại bỏ trong tín hiệu nhận được tại nút Tn (hai nút này có thể trao đổi bí mật những thông tin về tín hiệu gây nhiễu với nhau mà không bị nút nghe lén phát hiện)
2.2 Mô hình kênh truyền và nhiễu đồng kênh
J
Hı̀ nh 2.2: Mô hình kênh truyền và giao thoa đồng kênh
Hình vẽ 2.2 miêu tả mô hình truyền dữ liệu dưới sự tác động của giao thoa đồng kênh Trong hình vẽ
này, nút nguồn S muốn truyền dữ liệu xS đến nút đích D Cùng lúc, nút J cũng sử dụng cùng kênh truyền với S để phát dữ liệu và vì vậy tạo nên can nhiễu tại nút D Tín hiệu nhận được tại nút D sẽ là:
,
y P h x P h x n (2.1) với PS và PJ là công suất phát của S và J; hSD và hJD là hệ số kênh truyền giữa S và D; và giữa J và D;
S
x và xJ là các tín hiệu được truyền đi từ S và J; n là nhiễu cộng tại nút đích
Từ (2.1), tỷ số công suất tín hiệu trên nhiễu và giao thoa tại nút D có thể được tính như sau:
Nếu nút D có thể loại bỏ được thành phần giao thoa P h xJ JD J ra khỏi tín hiệu nhận được, thì tỷ số
tín hiệu trên nhiễu tại D được được rút gọn như sau:
Trang 8Trong luận văn này, giả sử kênh truyền giữa hai nút bất kỳ là kênh fading Rayleigh Do đó, các độ lợi
kênh truyền XY với X Y , T E Rn, , i j, (với n 0,1,, , M 1, M , i 1, 2, , M 1 và
1, 2, , n
j K ) sẽ có phân phối mũ Thật vậy, hàm phân phối tích luỹ (Cumulative Distribution Function (CDF)) và hàm mật độ xác suất (Probability Density Function (PDF)) của biến ngẫu nhiên XY lần lượt được đưa ra như sau:
trong đó, XY là tham số đặc trưng của XY, cụ thể E XY, với E XY là giá trị trung bình của XY
Mặt khác, để đưa suy hao đường truyền vào trong các tính toán, các tham số đặc trưng có thể được
tính bằng công thức sau (tham khảo trong tài liệu số [7]):
(2.5) Trong công thức (2.5), dXY là khoảng cách vật lý giữa hai nút X và Y; trong khi là hệ số suy hao đường truyền và có giá trị từ 2 đến 6 Trong luận văn này, để đơn giản cho việc biểu diễn các công thức, ta giả sử giá trị của là không đổi trên các liên kết truyền-nhận
2.3 Các mô hình chọn lựa cặp nút chuyển tiếp và tạo nhiễu
Trong mục này, các phương pháp chọn lựa nút chuyển tiếp và nút tạo nhiễu sẽ được giới thiệu
2.3.1 Mô hình BR-BJ (Best Relay-Best Jammer)
Mô hình BR-BJ là viết tắt của cụm từ Best Relay-Best Jammer, có nghĩa là chọn nút chuyển tiếp tốt nhất và nút tạo nhiễu tốt nhất Trong mô hình này, cặp nút chuyển tiếp và nút tạo nhiễu được chọn dựa vào thông tin trạng thái kênh truyền tức thời (instantaneous channel state information (CSI)) của các liên kết Để thực hiện được phương pháp này, thông tin trạng thái kênh truyền tức thời được giả sử là sẵn có tại các nút
Trang 9Xét sự chọn nút chuyển tiếp ở chặng đầu tiên (giữa nguồn và cụm nút thứ nhất) như trên hình vẽ 2.3 Với sự sẵn có của thông tin trạng thái kênh truyền, nút chuyển tiếp tốt nhất được chọn theo phương pháp sau:
là độ lợi kênh truyền giữa nút nguồn T0 và nút thuộc cụm thứ nhất R1,i
Công thức (2.6) nói lên rằng, nút chuyển tiếp tốt nhất phải là nút có độ lợi kênh truyền giữa nó và nút nguồn T0 là lớn nhất
Bây giờ, ta xét đến sự chọn lựa nút tạo nhiễu (jammer) tốt nhất:
Sau khi đã chọn xong nút T1, trong cụm thứ nhất còn lại K 1 1 nút, đó là R1,1, R1,2, , R1,K1 \ T1
Từ K 1 1 này, hệ thống sẽ chọn ra một nút tạo nhiễu tốt nhất, ký hiệu J1, như sau:
là độ lợi kênh truyền giữa 2 nút R1, j và E
Công thức (2.7) cho thấy rằng nút jammer tốt nhất phải là nút tạo được nhiễu lớn nhất lên nút nghe lén E
Sau khi đã chọn xong các nút T1 và J1, nút T0 truyền dữ liệu đến nút T1 Cùng lúc đó, nút J1 sẽ phát một tín hiệu ngẫu nhiên để tạo nhiễu lên nút E Như đã đề cập ở trên, bởi vì hai nút T1 và J1 gần nhau nên nhiễu từ nút J1 có thể được loại bỏ bởi nút T1
Xét cặp nút T0 và J1 (đây là hai nút đồng thời phát tín hiệu ở khe thời gian thứ nhất), để đảm bảo sự công bằng khi so sánh với các mô hình không sử dụng nút tạo nhiễu, ta giả sử tổng công suất phát của hai nút
này là không đổi và bằng P Ta phân bổ công suất phát cho hai nút này như sau: công suất phát của nút
nguồn T0 là P, trong khi công suất phát của nút tạo nhiễu J1 sẽ là 1 P, với 0 1 là hệ
số phân chia công suất dành cho việc truyền tín hiệu Nếu hệ thống không sử dụng nút tạo nhiễu, toàn bộ công suất sẽ dành cho việc truyền dữ liệu và trong trường hợp này thì 1
Từ các lập luận ở trên, tỷ số công suất tín hiệu trên nhiễu nhận được tại nút T1 (sau khi khử được nhiễu gây ra bởi nút J1) có thể được tính như sau (tương tự như công thức (2.3))
(2.8)
Trang 10với N0 là phương sai của nhiễu cộng tại nút T1 (như đã được đề cập trong mục (2.2), phương sai của nhiễu cộng tại tất cả các nút nhận đều bằng N0); và P N / 0 là tỷ số công suất phát trên công suất nhiễu Với sự tác động của thành phần nhiễu nhân tạo gây ra tại nút J1, tỷ số công suất tín hiệu trên nhiễu nhận được tại nút nghe lén E có thể được tính tương tự như trong công thức (2.2):
Một cách tương tự, xét sự truyền dữ liệu ở chặng thứ n n 2, 3, , M 1 giữa nút phát Tn1
thuộc cụm thứ n 1 giao tiếp với nút chuyển tiếp được chọn Tn thuộc cụm thứ n Đầu tiên, nút Tn sẽ được chọn tương tự như trong công thức (2.6):
Trang 11n n n n
Ta có lưu ý sau: nếu số lượng nút trong 1 cụm nào đó bằng 1, thì đó cũng chính là nút sẽ chuyển tiếp
dữ liệu đến chặng kế tiếp và sẽ không có sự chọn lựa nút tạo nhiễu
Hình 2.4: Sự truyền dữ liệu tại chặng cuối cùng
Bây giờ ta đến với sự truyền dữ liệu ở chặng cuối cùng (xem hình vẽ 2.4) Trong hình vẽ này, nút
1
M
T sẽ truyền dữ liệu đến nút đích TM Bởi vì nút đích TM là nút đã được xác định trước trong cụm thứ M
(nút mà nguồn T0 muốn gửi dữ liệu đến) Do đó, trong KM-1 nút còn lại, nút tạo nhiễu tốt nhất sẽ được chọn, một các tương tự như ở các chặng trước như sau:
Trang 12M M M M
Như đã được thảo luận ở trên, các nút phát (chuyển tiếp) T T T0, ,1 2, , TM1 sẽ sử dụng kỹ thuật phát
ngẫu nhiên và chuyển tiếp (Randomize and Forward) [9] Trong kỹ thuật này, các nút T T T0, ,1 2, , TM1 sẽ
mã hoá lại dữ liệu nhận được, sử dụng các từ mã khác nhau để nút nghe lén E không thể kết hợp các từ mã nhận được Do đó, dung lượng bảo mật toàn trình (end-to-end (e2e)) được xác định bởi công thức sau:
2 1,2, ,
2.3.2 Mô hình BR-RJ (Best Relay-Random Jammer)
Tên BR-RJ là viết tắt của cụm từ Best Relay-Random Jammer, có nghĩa là chọn nút chuyển tiếp tốt nhất và nút tạo nhiễu ngẫu nhiên
Thật vậy, xét sự truyền dữ liệu ở chặng thứ n n 1, 2, 3, , M 1 giữa nút phát Tn1 thuộc cụm thứ n 1 giao tiếp với nút Tn thuộc cụm thứ n Tương tự như giao thức BR-BJ, nút Tn sẽ được chọn bởi (xem lại công thức (2.13)):
Cuối cùng, ở chặng thứ M, nút tạo nhiễu cũng sẽ được chọn ngẫu nhiên từ KM 1 nút còn lại trong
cụm thứ M
2.3.3 Mô hình RR-RJ (Random Relay-Random Jammer)
Mô hình RR-RJ (Random Relay-Random Jammer) đưa ra một giải pháp đơn giản hơn nữa, trong đó cặp nút chuyển tiếp và nút tạo nhiễu Tn và Jn của cụm nút thứ n đều được chọn lựa một cách ngẫu nhiên
Trong thực tế, việc xác định thông tin kênh truyền tức thời các nút đòi hỏi nhiều năng lượng để thực hiện
Trang 13CHƯƠNG 3 - ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG BẢO MẬT
3.1 Định nghĩa xác suất dừng bảo mật (Secrecy Outage Probability)
Xác suất dừng bảo mật là xác suất mà dung lượng bảo mật nhỏ hơn một đại lượng dừng dương Cth,
3.2 Mô hình RR-RJ (Random Relay-Random Jammer)
Trong mô hình này, bởi sự chọn lựa ngẫu nhiên nút chuyển tiếp Tn và nút tạo nhiễu
n
J n M , nên ta có thể viết lại Pn dưới dạng sau:
1
, với dn là khoảng cách giữa hai cụm
ở chặng thứ n; và là hệ số suy hao đường truyền