Study of privacy aware distributed detection in a heating and ventilation system

Abstract

[ANGLÈS] The recent studies about sensor networks are the cause of a fast development of wireless communications. These studies are motivated by the wide-range promising applications. However, this development faces multiple challenges. The privacy issue is one of these challenges. The study on the privacy-constrained sensor networks is presented in previous works where the eavesdropping privacy risk is taken into account in the physical-layer distributed detection design. Nonetheless, a rigorous study on the receiver operating characteristics (ROC) is missing. In this thesis, we will focus on a parallel distributed detection network with one fusion node that makes the final decision. We show how the fusion ROC changes against different settings when considering the privacy constraints. First, a Bayesian detection scenario is considered. Second, some parameters are modified for the purpose of studying the affect on the ROC. Finally, the other scenario is analyzed where the eavesdropping is modeled as a Neyman-Pearson detection while the settings of the Bayesian distributed detection system still hold.

[CASTELLÀ] Los estudios recientes sobre las redes de sensores son la causa de un rápido desarrollo de las comunicaciones inalámbricas. Estos estudios están motivados por las amplias aplicaciones prometedoras. Sin embargo, este desarrollo se enfrenta a múltiples desafíos. El tema de la privacidad es uno de estos desafíos. El estudio sobre las redes de sensores restringidas con privacidad se presenta en trabajos anteriores donde se tiene en cuenta el riesgo de espionaje en el diseño de la capa física de detección distribuida. Sin embargo, falta un estudio riguroso sobre la característica de funcionamiento del receptor (Receiver Operating Characteristics, más conocido como ROC). En esta tesis, nos centraremos en una red de detección distribuida en paralelo con un nodo de fusión que tiene la decisión final. Mostramos cómo la ROC del nodo de fusión cambia al considerar las restricciones de privacidad. En primer lugar, se considera un escenario de detección Bayesiano. En segundo lugar, algunos parámetros son modificados con el propósito de estudiar el efecto en la ROC. Finalmente, se analiza otro escenario dónde el espionaje se modela como una detección de Neyman-Pearson mientras que el sistema de detección distribuido se mantiene como Bayes.

[CATALÀ] Els estudis recents sobre les xarxes de sensors són la causa d'un ràpid desenvolupament de les comunicacions sense fils. Aquests estudis estan motivats per les àmplies aplicacions prometedores. No obstant això, aquest desenvolupament s'enfronta a múltiples desafiaments. El tema de la privacitat és un d'aquests desafiaments. L'estudi sobre les xarxes de sensors restringides amb privacitat es presenta en treballs anteriors on es té en compte el risc d'espionatge en el disseny de la capa física de detecció distribuïda. Tot i així, falta un estudi rigorós sobre la característica de funcionament del receptor (Receiver Operating Characteristics, més conegut com ROC). En aquesta tesi, ens centrarem en una xarxa de detecció distribuïda en paral•lel amb un node de fusió que té la decisió final. Mostrem com la ROC del node de fusió canvia en considerar les restriccions de privacitat. En primer lloc, es considera un escenari de detecció Bayesià. En segon lloc, alguns paràmetres són modificats amb el propòsit d'estudiar l'efecte en la ROC. Finalment, s'analitza un altre escenari on l'espionatge es modela com una detecció de Neyman-Pearson mentre que el sistema de detecció distribuït es manté com Bayes.