Physical-layer security (PLS) in Internet of Things (IoT) has attracted great attentions recently. Although mobility is an intrinsic property of IoT networks, most of the existing works only investigate the secure transmission design for static users. To fill this gap, this article specifically investigates the secrecy throughput maximization problems for the mobile IoT user under two typical mobility models: 1) random waypoint model (RWP) and 2) random direction model (RD). The insights about how the mobility patterns, and security–reliability requirements affect the mobile user’s secrecy throughput are revealed. First, in order to establish the relationship between security and reliability of the mobile user, a general analytic framework is provided to derive the closed-form expressions of transmit secrecy outage probability (TSOP) for the mobile user. Second, two transmission schemes are proposed to maximize the secrecy throughput of the mobile user by ensuring a certain level of transmit probability (TP) and TSOP requirements. The numerical and simulation results verify the validity and effectiveness of the proposed schemes, and indicate that by adopting appropriate mobility pattern, the user’s secrecy throughput can be improved, and the constraint on its moving region can be largely reduced. Those properties are lightweight and feasible to enhance security for many mobile IoT scenarios.

中文翻译：

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物联网中随机移动用户的安全性，可靠性和保密吞吐量

物联网（IoT）中的物理层安全性（PLS）最近引起了极大的关注。尽管移动性是物联网网络的固有属性，但是大多数现有作品仅研究静态用户的安全传输设计。为了填补这一空白，本文专门研究了两种典型的移动性模型下移动物联网用户的保密吞吐量最大化问题：1）随机航点模型（RWP）和2）随机方向模型（RD）。揭示了有关移动性模式以及安全性和可靠性要求如何影响移动用户的保密吞吐量的见解。首先，为了建立移动用户安全性和可靠性之间的关系，提供了一种通用的分析框架，以导出移动用户的传输保密中断概率（TSOP）的闭式表达式。其次，提出了两种传输方案，以通过确保一定水平的传输概率（TP）和TSOP要求来最大化移动用户的保密吞吐量。数值和仿真结果验证了所提方案的有效性和有效性，并表明通过采用适当的移动性模式，可以提高用户的保密吞吐量，并且可以大大减少对其移动区域的约束。这些属性是轻量级的，并且对于增强许多移动物联网场景的安全性是可行的。提出了两种传输方案，通过确保一定水平的传输概率（TP）和TSOP要求来最大化移动用户的保密吞吐量。数值和仿真结果验证了所提方案的有效性和有效性，并表明通过采用适当的移动性模式，可以提高用户的保密吞吐量，并且可以大大减少对其移动区域的约束。这些属性是轻量级的，并且对于增强许多移动物联网场景的安全性是可行的。提出了两种传输方案，通过确保一定水平的传输概率（TP）和TSOP要求来最大化移动用户的保密吞吐量。数值和仿真结果验证了所提方案的有效性和有效性，并表明通过采用适当的移动性模式，可以提高用户的保密吞吐量，并且可以大大减少对其移动区域的约束。这些属性是轻量级的，并且对于增强许多移动物联网场景的安全性是可行的。