Устройство зашумления сетей сотовой связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Устройство зашумления сетей сотовой связи

Введение

сотовый телефон связь зашумление

Мобильный телефон стал самым востребованным изобретением XX века после пенициллина, а эволюция телефонов в фотоаппараты, мини-компьютеры и т.д. сделала их просто незаменимыми для каждого современного человека.

Однако есть у мобильных телефонов один недостаток - они издают звуки, звонят, причем порой в самый неподходящий момент. Особенно неприятно, когда на совещании или деловых переговорах чей-нибудь телефон разражается «Муркой» или «Менеджером», постоянно приходится отвлекаться и, к сожалению, теряется нить разговора, из-за чего теряется много времени и порой сами переговоры проходят не очень удачно, потому что стороны не могут сосредоточиться на теме - их постоянно отвлекают.

Решение этой проблемы - генераторы зашумления сетей сотовой связи. Они уже давно и активно используются спецслужбами, крупными театрами и мюзик-холлами, а также рядом западных компаний. Теперь такая техника доступна и в России.

В качестве темы дипломного проекта была выбрана разработка устройства «генератор зашумления сетей сотовой связи». Технологически данное устройство может быть встроено в любую имеющуюся в помещении аппаратуру с необходимым источником питания. Разработанный прибор, с соответствующей антенной системой, должно осуществлять зашумление сетей сотовой связи в радиусе от 5 до 15 метров, в зависимости от условий установки генератора зашумления сетей сотовой связи и расположения базовых станций операторов сотовой связи.

С помощью данного прибора можно говорить по-настоящему спокойно, не опасаясь, не отвлекаясь на неуместные звонки и не спокойно, не опасаясь, не отвлекаясь на неуместные звонки и не опасаясь, что вас подслушивают, ведь мобильный телефон может стать прекрасным подслушивающим устройством даже без ведома его владельца. С точки зрения тактических возможностей мобильный телефон приобрел свойства устройств негласного съема информации - то есть легальных жучков.

Сотовый телефон можно рассматривать не только как подслушивающее устройство с ним, также возникает еще ряд проблем, например:

1) в медицинских учреждениях (телефон не только нарушает покой больных, но и может нарушить правильную работу медицинских приборов)

2) использование для подрыва зарядов при проведении терактов: специалист-подрывник легко может использовать вибратор мобильника для того, чтобы в нужный момент подать напряжение на электродетонатор. Взрыв произойдет по звонку, после получения SMS или по таймеру

3) непосредственно при разработке и проведении террористических операций(связь в подобных операциях является очень важным фактором) в самолетах (мобильные телефоны могут наводить помехи на частоты радиоэлектронных устройств самолета) во время спектакля или экскурсии, в библиотеке или читальном зале

4) отвлекает не только хозяина мобильного телефона, но и остальных вокруг

5) в учреждениях пенициарной системы (зоны, тюрьмы, изоляторы и т. д.)

При проведении экзаменов(не только отвлекает остальных, но и ставит под сомнение качество знаний экзаменуемого и т.д.

Для специалистов по информационной безопасности эта характеристика означает наличие у мобильного телефона возможности управления дистанционно и возможность включения в действие функции

подслушивания в любой момент времени и любом месте, где бы Вы не находились.

Отметим, что на профессиональном уровне задача борьбы с негласным съёмом информации при помощи мобильных телефонов решается достаточно успешно, но является весьма дорогостоящим мероприятием и требует привлечения специалистов и широкого круга технических средств.

Также следует отметить, что отрасль сотовой связи является крайне быстроразвивающейся сферой науки и техники, следовательно, генератор зашумления сетей сотовой связи должен обеспечивать максимально качественное зашумление не только применяемых в настоящее время стандартов сотовой связи, но перспективных и разрабатываемых сетей беспроводного доступа. Такое качество изделия, как возможность дальнейшей модернизации, наиболее просто реализовать программными средствами, при условии соответствующего «запаса мощности» в аппаратной части.

Сотовый телефон с точки зрения информационной безопасности

Способов несанкционированного доступа к информации очень много, но зачастую организация и техническое оснащение очень дороги и сложны. Кроме того, большинство средств съема информации невозможно приобрести легально. Но в тоже время у нас у всех есть доступ к дешевому, миниатюрному(на рынке сотовых телефонов широко распространены аппараты с размерами сопоставимыми с размерами спичечного коробка), высококачественному, подслушивающему радиоустройству, способному, во-первых, передавать акустическую информацию на сколь угодно большое расстояние. Во-вторых, оно может быть удаленно и негласно активировано без какой либо индикации и без ведома владельца (так называемые недекларированные возможности) даже в выключенном состоянии (для специалиста в области информационной безопасности эта характеристика

означает возможность дистанционного управления и соответственно приведение в действие функции подслушивания в любой момент времени) -это сотовый телефон.

Необходимо отметить самые характерные тактические возможности мобильника. Сотовый телефон необходимо рассматривать как миниатюрное высококачественное подслушивающее радиоустройство, способное:

Передавать акустическую информацию на любое расстояние по каналам сотовой связи. В этом случае телефон переводится в режим передачи по инициативе его владельца.

Сотовый телефон может быть включен без какой либо индикации и без ведома его пользователя удаленно и негласно (недекларированные возможности, про которые не сообщает производитель) даже в отключенном состоянии.

Способы защиты информации от утечки по каналам сотовой связи

На сегодняшний день известен ряд способов защиты информации от утечки по каналам сотовой связи. Один из них - организационно-режимные меры, которые должны обеспечить изъятие сотовых телефонов при попытке вноса в контролируемое помещение. Другой способ защиты это технические методы и средства:

1) обнаружению различными методами (прежде всего техническими) сотовых телефонов на контролируемом объекте.

2) пассивное блокирование сигналов сотовой связи (экранирование помещений)

3) акустическое зашумление тракта передачи речевой информации при попытке негласной дистанционной активации микрофона трубки сотового телефона(на примере устройства «Кокон»)

4)исключение возможности подслушивания речевой информации с помощью блокирования (или подавления) нормальной работы сотового телефона .

Рассмотрим достоинства и недостатки вышеперечисленных способов защиты.

1) Накопленный мировой опыт борьбы с подслушиванием показывает,

что организационно-режимные меры, предотвращающие (или запрещающие) попытку вноса сотовых телефонов на защищаемый объект широко используются, но эффективность таких мероприятий низка. Это связано с тем, что проконтролировать исполнение организационно-режимных мероприятий весьма сложно, т.к., во-первых, сотовый телефон имеет небольшие размеры. А во-вторых, он может быть закамуфлирован практически под любой предмет обихода. [10]

Технические методы и средства защиты информации от утечки по каналам сотовой связи:

1) Для обнаружения работающих сотовых телефонов применяются индикаторы электромагнитного излучения, которые сигнализируют о превышении уровня электромагнитного поля при переходе сотового телефона в режим передачи (разговора). Но если в помещении находится большое количество людей, то определить, кто конкретно ведёт передачу проблематично.

2) Экранирование помещений заключается в том что на стены выставляются специальные экранирующие электромагнитные панели с тонкими пластинами из никель-цинкового сплава, либо «фанерное» решение: древесная масса замешивается с никель-цинковым ферритом, и в виде начинки помещается между двумя тонкими деревянными пластинами надёжный способ - при нем блокируется до 97% излучения радиоволн, но это применительно только к какому-то определённому помещению.[11]

3) В случае негласной дистанционной активизации телефона в режим прослушивания единственным демаскирующим признаком является изменение напряжённости электромагнитного поля (т.е.передатчик сотового телефона несанкционированно включается на передачу). Это изменение фиксируется индикатором поля, входящим в состав изделия «Кокон» (рисунок 3.1), который даёт команду на автоматическое включение акустического шумогенератора. При этом происходит зашумление всего тракта передачи речевой информации таким образом, что на приёмном конце отсутствуют какие либо признаки речи. Телефон при этом помещен в само устройство.

Рисунок 1.1-устройство «Кокон»

Эффективный способ при негласной активации сотового телефона с целью прослушивания через каналы сотовой связи, но применим только для одного конкретного телефона. Поэтому, с точки зрения качества и цены наиболее эффективным способом предотвращения утечки речевой информации по каналам сотовой связи, в настоящее время, является применение блокираторов (или подавителей) сотовых телефонов, которые реализуются на основе постановки различного рода электромагнитных помех.[12]

Рисунок 1.2 Сводная таблица способов защиты информации от утечки по каналам сотовой связи.

РАЗДЕЛ 1. Аналитический обзор

Основные типы систем подавления сотовой связи:

Существует два основных вида систем подавления сотовой связи:

1) системы зашумления непрерывного действия

2) интеллектуальные

Системы зашумления непрерывного действия работают в постоянном режиме и зашумляют строго определенный диапазон частот.

Основные достоинства: дешевизна, простота исполнения;

Основные недостатки: - постоянное воздействие излучения на людей, малый ресурс работы при батарейном питании, т.к. устройство включено постоянно.

Интеллектуальные находятся в режиме ожидания и включаются при попытке соединения с базовой станцией, подавление идет по конкретному каналу.

Основные достоинства: нет постоянного воздействия излучения, длительное время работы при батарейном питании;

Основные недостатки: - более высокая стоимость по сравнению с простейшими системами подавления сотовой связи, сложность исполнения и настройки.

Также системы подавления сотовой связи можно разделить по способу постановки помехи: на приёмный канал телефона, на передающий канал телефона. Второй вариант используется редко, это связано со сложностью реализации системы.

Алгоритм подавления сотовой связи по приемному каналу телефона сводится к тому, что устройство подавления формирует сигнал с равномерной характеристикой по частоте, в результате на вход мобильного телефона помимо сигнала от базовой станции поступает сигнал помехи с более высоким уровнем, в результате резко ухудшается соотношение сигнал\шум, что препятствует установлению связи между мобильным телефоном и базовой станцией. [13]

1.1 Обзор стандартов сотовой связи

Как было сказано выше подавление сигналов сотовой связи осуществляется за счет постановки заградительной помехи, а помеха эта ставится в зависимости от той частоты, на которой работает сотовый телефон, который нам надо заглушить (т.е. зависит от стандарта, на котором работает данный оператор сотовой связи). Ниже дан обзор использующихся стандартов мобильной связи в соответствии с их частотными характеристиками.

DECT

Стандарт DECT обеспечивает радиодоступ для передачи информации исключительно в цифровом виде на расстояния от 5 м до 10 км. Основная характеристика данной технологии - высокая, по сравнению с обычными системами сотовой связи, плотность телефонной емкости в радиосоте малого радиуса.

Системы, разработанные на основе DECT, имеют высокую абонентскую ёмкость, свыше 10 000 Эрланг на кв.км. Продвижение беспроводных систем на рынке в немалой степени определяется и тем, как они используют радиочастотный ресурс. Для работы DEСT требуется полоса 20 МГц. Чтобы учесть такие параметры, как абонентский трафик, зона покрытия и использование радиочастотного спектра, обычно используется интегральная единица Эрланг/МГц/кв.км. Сравните емкости наиболее популярных систем (в Эрланг/МГц/кв.км):

1)DECT - 500;

2)GSM-1800 - 100;

3)GSM-900 -10;

4)NMT-450, AMPS - не более 2.

Это полностью цифровой стандарт, поэтому он позволяет предоставлять все услуги цифровой связи, включая широкополосные (ISDN).

Область применения DECT - от простого беспроводного телефона до системы, обеспечивающей различные телефонные услуги в рамках городского (или сельского) районного телефонного узла.

Основные задачи, поставленные перед DECT:

1) сотовая связь в рамках принятых стандартов;

2)радиодоступ в диапазоне 1800-1900 МГц и его расширения;

3)персональный радиовызов на основании объединенных протоколов;

3)Международная ССПС (FPLMTS, Future Public Land Mobil Telephone System) со спутниковой подсистемой навигации.

Операторы больших сотовых сетей заинтересованы в использовании DECT для расширения абонентской емкости своих систем и покрытия существующих зон радиотени. Так как DECT не предусматривает полную мобильность, речь идет о работе вне автомобиля на территории, внутри зданий и т.п. Такие решения требуют значительно меньших капитальных вложений, чем развертывание дополнительных сот. Для решения проблем межсетевого взаимодействия, проводятся работы по созданию интегрированного телефона , который автоматически определяет через какую систему ему работать. Самое главное, что номер телефона сохраняется единым для обеих систем. Изначально выделенный под DECT диапазон 1880-1900 МГц обеспечивает 10 несущих частот. Второе издание стандарта увеличивает полосу до 1937 МГц - под будущие расширения и для целей совместимости, когда традиционная область частот недоступна. Расширение до 1910 МГц обеспечит 16, а до 1920 МГц - 22 несущие частоты.

В разных странах под DECT выделены различные частотные диапазоны:

1)1880-1900 МГц - базовый частотный диапазон DECT;

2)1880-1920 МГц - для Европы;

3)1910-1930 МГц - для Латинской Америки;

4)1900-1920 МГц - для основной территории Китая.

Основные особенности DECT:

Высокая эффективность использования выделенного частотного диапазона достигается за счет отказа от закрепленных частотных каналов. Это становится возможным благодаря процедуре полнодоступного мгновенного динамического выбора свободного канала с оценкой его помехоустойчивости. Такая процедура позволяет устанавливать базовые станции ближе друг к другу без потерь в качестве.

Базовый стандарт DECT СI является описанием технологии доступа, а не подвижной системы связи , поэтому он содержит полный набор протоколов, обеспечивающих гибкость при соединении с различными сетями.[14]

Примечание: Стандарт получил широкое распространение

Стандарт NMT-450i

NMT-450 (Nordic Mobile Teleрhone), диапазон частот 453 - 468 МГц. Аналоговый стандарт, разработан в Скандинавии. В стандарте NMT-450 создана первая федеральная сеть сотовой связи "СОТЕЛ". Сети NMT-450 охватывают территории практически всех крупных городов и областей России.

Достоинства NMT-450 - значительно большая по сравнению с другими стандартами площадь обслуживания одной базовой станции при гораздо меньших затратах; малое затухание сигнала на открытом пространстве. Для сетей NMT-450 характерна большая дальность - возможность пользоваться связью на расстоянии в несколько десятков километров от базовой станции (до 100 км). Сигнал фиксируется даже за пределами гарантированной зоны покрытия, если абонент может подключить высокоэффективные направленные антенны и усилители. Более естественное, чем при использовании цифровых стандартов, звучание человеческого голоса.

Недостатками данного стандарта являются слабая помехоустойчивость (уровень помех в этом диапазоне выше, чем в диапазонах 800, 900 и 1800 МГц); меньшая, чем в цифровых стандартах, возможность предоставления

широкого спектра сервисных услуг; незащищенность от подслушивания. Габариты, вес, потребление энергии аккумуляторов у телефонных аппаратов больше, чем в цифровых системах, а время работы, соответственно, меньше (в новых моделях эти недостатки менее выражены). Вероятность снижения качества связи внутри помещений, увеличение времени дозвона в моменты пиковой нагрузки в сети. По этой причине в крупных городах число одновременно используемых номеров в пределах одной соты стандарта NMT-450 ограничено. Вероятность подключения "двойников".

Для защиты пользователей сети от "двойников" была разработана современная система защиты SIS (SIS - Subscriber Identification Security). Внедрение ее началось на сетях NMT450 c системы "Дельта Телеком" еще в 1994 году. С тех пор, официально , не зарегистрировано ни одного случая проникновения в сеть. Соответствующая реализация стандарта известна под названием NMT450i. Помимо функции защиты от фрода, оператор получает ряд дополнительных возможностей, например, пониженный тариф для телефона с ограниченной (одной сотой) мобильностью, ограничение зоны обслуживания для конкретного абонента, SMS и ряд других. Основное преимущество - возможность организации автоматического роуминга.

В процессе модернизации разрабатываются новые версии стандарта. Для увеличения емкости сотовых сетей стандарта NMT-450 планируется использовать шаг частотной сетки 12,5 кГц вместо стандартного шага 25 кГц, что позволит увеличить количество рабочих каналов с 180 до 359. Но этой привилегией смогут воспользоваться только владельцы новых моделей телефонов. Предполагается использовать временное разделение каналов, как в цифровых системах (работа нескольких абонентов на одной частоте). Спутниковые системы связи не смогут в ближайшее время составить серьезной конкуренции сетям NMT-450 из-за высокой стоимости предоставляемых услуг.[15]

Примечание: Стандарт был широко распространен в середине и конце 90-х годов 20 века- сейчас от него практически отказались.

Стандарт DAMPS

DAMРS (Digital Advanced Mobile Рhone Service) - цифровая усовершенствованная подвижная телефонная служба. Цифровая модификация стандарта AMPS. Разработан для Северной Америки, но, завоевав популярность и в других странах, в 1993 г. появился в России. Диапазон частот 825 - 890 МГц.

Особенностью данного стандарта является высокая емкость сетей (значительно выше, чем у NMT-450 и AMРS). В DAMРS/AMРS пользователь получает возможность эксплуатации мобильного аппарата как в цифровом, так и в аналоговом режимах. Абонентам предоставляется широкий спектр сервисных услуг. Емкость сетей сотовой связи, работающих в этом стандарте, ниже, чем в полностью цифровых системах, но все же значительно выше, чем в аналоговых. Если при роуминге абонент из аналоговой сети AMРS попадает в цифровую - DAMРS, для работы ему выделяются аналоговые каналы. Однако в этом случае преимущества цифровой связи, оплаченные заранее, ему недоступны.

В перспективе сети AMРS постепенно будут заменяться сетями, работающими в цифровой версии этого стандарта. Последняя модификация IS-136 стандарта DAMРS по техническим возможностям приближает его к GSM, она применяется в московской сети "Би Лайн". Получает развитие и автоматический роуминг. У сотовых сетей есть свои "часы пик", когда мобильные абоненты не могут дозвониться или вынуждены прерывать разговор. Особенно это характерно для крупных городов, где сосредоточена основная масса пользователей. Для разрешения этой проблемы и удовлетворения растущих потребностей абонентов в сервисе операторы переходят от аналоговых к современным цифровым стандартам.[15]

Примечание: Стандарт был широко распространен в середине и конце

90-х годов 20 века- сейчас от него практически отказались.

Стандарт AMPS/NAMPS

Система сотовой подвижной аналоговой связи стандарта AMPS (Advanced Mobile Рhone Service) была впервые введена в эксплуатацию в США в 1979г, это первый стандарт сотовой связи, взятый на эксплуатацию коммерческими операторами связи. Система работает в диапазоне 825-890 МГц и имеет 666 дуплексных каналов при ширине полосы частот каждого канала 30 кГц. Мощность передатчика базовой станции составляет 45 Вт, автомобильной подвижной станции 12 Вт, переносного аппарата до 2 Вт. В стандарте использован ряд оригинальных технических решений, направленных на обеспечение качественной связи при минимальной стоимости оборудования. На основе этого стандарта в дальнейшем были разработаны две его модификации: аналоговая N-AMPS и цифровая D-AMPS, Оба эти варианта были созданы, в первую очередь, для размещения в выделенной полосе частот большего числа разговорных каналов. В N-AMPS это достигается использованием более узких полос частот каналов, а в D-AMPS использованием временного разделения каналов. В системе сотовой связи стандарта AMPS применяются базовые станции с антеннами, имеющими ширину диаграммы направленности 120 градусов, которые устанавливаются в углах ячеек. Базовые станции подключены к центрам коммутации с помощью проводных линий, по которым передаются речевые сигналы и служебная информация. В системе используется принцип разнесенного приема сообщений, поэтому базовые станции содержат по две антенны и соответствующие полосовые фильтры. Приемник - двухканальный, с двойным преобразованием частоты в каждом канале. Блок контроля выполняет функции диагностики состояния станции. Для принятия решения о переключении каналов в системе осуществляется периодический контроль качества каждого из них путем измерения интенсивности принимаемого сигнала (напряженности поля) с помощью специального приемника. Информация об уровне сигнала в контролируемом канале передается в центр коммутации подвижной связи, где производится сравнение принятой информации с аналогичными данными соседних базовых станций и, в случае необходимости, принимается решение о переключении абонента на другую базовую станцию.

Операторов, работающих в этом стандарте, объединяет "Ассоциация-800" - организация, координирующая действия и защищающая права операторов, работающих в диапазоне 800 МГц. Одним из самых актуальных вопросов, стоящих перед членами "Ассоциации-800" из числа тех, кто эксплуатирует сотовые сети стандарта AMPS/NAMPS, является постепенный переход на более современные стандарты, работающие на частоте 800 МГц. Наиболее очевидный способ - это цифровизация этого же стандарта, т.е переход на D-AMPS, тем более, что существует много мобильных терминалов, работающих одновременно в AMPS и в D-AMPS. Более перспективный путь, но требующий комплексное переоборудование сетей, подразумевает переход на стандарт CDMA. Ещё один вопрос, который касается модернизации сетей AMPS/D-AMPS, касается предоставления абонентам услуг передачи данных и выхода в Интернет. Богатейшие возможности открываются при использовании технологии пакетной коммутации данных, которая реализует вариант беспроводного доступа в Интернет, электронной почте, передачу сообщений (как двусторонних, так и широковещательных), доступ к базам данных и удаленной телеметрии. Существует одно полностью готовое решение - Пакетная Передача Данных в Сотовых Сетях (CDPD). CDPD - это коммерчески доступная технология, которая позволяет сетям AMPS/D-AMPS поддерживать пакетную передачу данных. Система CDPD интегрируется в существующую сеть, причем возможности пакетной передачи можно наращивать постепенно.[15]

Примечание: Осуществляется переход на стандарт CDMA.

Стандарт CDMA

СDMA - система множественного доступа с кодовым разделением - стала, возможно, самой многообещающей системой, появившейся на мировом рынке. Десятилетия назад эта технология использовалась в военной связи (США), а сегодня известна всем как глобальный цифровой стандарт для коммерческих систем коммуникаций. За последние пять лет технология использования CDMA была протестирована, стандартизирована, лицензирована и запущена в производство большинством поставщиков беспроводного оборудования и уже применяется во всем мире. В отличие от других методов доступа абонентов к сети, где энергия сигнала концентрируется на выбранных частотах или временных интервалах, сигналы CDMA распределены в непрерывном частотно-временном пространстве. Фактически метод манипулирует и частотой, и временем, и энергией.

В технологии CDMA возможно обеспечение высокого качества речи при одновременном снижении излучаемой мощности и уровне шумов. Результатом является постоянное высокое качество передачи речи и данных с минимальной средней выходной мощностью. В сотни раз меньшее значение выходной мощности в отличие от других, используемых в настоящее время стандартов - отличительное качество технологии CDMA при рассмотрении двух немаловажных факторов:

- воздействия на организм человека;

- продолжительности работы без подзарядки аккумулятора.

Ёмкость CDMA от десяти до двадцати раз выше, чем у аналоговых систем, и в три- шесть раз превышает емкость других цифровых систем. Сети, построенные на ее основе, эффективно используют радиочастотный ресурс, благодаря возможности многократного использования одних тех же частот в сети.

По характеристикам качества передачи речи параметры CDMA сопоставимы с качеством проводных каналов. Поскольку по каналам CDMA передается не только голос, но и любая другая информация, особую ценность имеет отсутствие помех. Если рядовой пользователь, по большому счету, безразличен к тому, звучит его голос при телефонном разговоре с безупречной чистотой или с небольшими помехами, то ошибки, допущенные при передаче файлов, могут нарушить целостность, например, корпоративной базы данных. Применяемый "код" служит не только для идентификации разговора того или иного пользователя, но и является одновременно своеобразным фильтром, устраняющим искажения и фоновые помехи. Встроенный алгоритм кодирования обеспечивает высокую степень конфиденциальности, обеспечивая защиту от несанкционированного доступа и прослушивания.

Система CDMA обеспечивает меньшую задержку в передаче голосового сообщения, чем другие системы подвижной связи. При использовании CDMA не приходится применять изощренные средства для подавления эхо-сигнала. Совершенный метод коррекции ошибок позволяет эффективно бороться с многолучевым распространением сигнала. Это свойство дает дополнительные преимущества CDMA в условиях городов с высотными застройками.

CDMA предоставляет дополнительный сервис, обеспечивающий одновременную передачу голоса и данных по одному каналу. В технологии CDMA реализованы оригинальные алгоритмы упаковки данных для большей скорости их передачи.

Стандарт CDMA450 (CDMA-MC), предназначенный для систем, разворачиваемых в диапазоне 450 Мгц, включает в себя семейство стандартов, разработанных Группой 3GPP2, изданный TIA и одобренный Международным Союзом Электросвязи(ITU) для систем IMT-2000: CDMA2000 1X, CDMA2000 1xEV-DO и CDMA2000 1xEV-DV.

В настоящее время, CDMA2000 1X и CDMA2000 1xEV-DO коммерчески доступны для диапазона 450 Мгц, а CDMA2000 1xEV-DV -- разрабатывается.

Преимущества CDMA450 заключаются в высокой спектральной эффективности каналов, высокоскоростных возможностях по передаче данных стандарта CDMA2000 и в обеспечении расширенного радиопокрытия, обеспечивающегося использованием низкочастотного диапазона. CDMA450 обеспечивает больший размер соты по сравнению с размерами сот в других диапазонах, что приводит к необходимости меньшего количества сайтов и позволяет значительно сократить число базовых станций для обеспечения радиопокрытия обширных областей (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 Сравнение радиопокрытия в стандартах сотовой связи

CDMA450 обеспечивает услуги IMT-2000: высококачественный голос и высокоскоростную передачу данных

отсутствие частотного планирования благодаря использованию тех же самых частот в смежных секторах каждой соты;

улучшенная защищённость передаваемых данных;

улучшенные характеристики покрытия, позволяющие использовать меньшее количество сот;

большее время работы батарей до разрядки;

возможность выделения требуемой полосы частот - по потребности

ёмкость базовых станций увеличивается в 8-10 раз по сравнению с AMPS и в 4-5 раз - по сравнению с GSM.

CDMA450 предлагает решение для разнообразных рынков:

Эволюцию действующих Систем NMT-450 к IMT-2000: Множество операторов в странах Восточной/Центральной Европы, России и Юго-Восточной Азии используют диапазон 450 МГц, для предоставления беспроводных услуг на основе аналогового оборудования первого поколения, основанного на стандарте NMT (Скандинавский Мобильный телефон). Многие из этих операторов переходят к цифровому стандарту и модернизируют свои действующие сети, используя технологии IMT-2000. CDMA450 -- единственная технология, коммерчески доступная этим операторам, позволяет осуществить прямой переход от систем первого поколения к сетям следующего поколения. CDMA450 -- также одна из немногих технологий, которая вписывается в полосу частот 4--5 МГц (требуя 2 x 1,25 МГц для одного канала; что соответствует 3--4 несущим CDMA450 при наличии полос безопасности),

Универсальные Услуги: Обеспечение доступа к телекоммуникационным услугам (голос и доступ в Интернет) -- ключевой приоритет для правительств и регулирующих органов во всем мире, особенно для развивающихся странах. Преимущества радиопокрытия более низкочастотного диапазона обеспечивают рентабельное решение достижения этих целей. Из-за благоприятных характеристик распространения более низких частот и связанных с этим выгод радиопокрытия, можно получить существенные преимущества в стоимости развертывания беспроводных систем в диапазоне 450 МГц.

Диапазон 450 МГц может использоваться, для обеспечения широкополосного доступа и передачи данных для мобильных или фиксированных пользователей. Многие страны заявили о своих потребностях

в рынках связи для служб безопасности, включающих групповую связь, быструю передачу данных, «push-to-talk», видеоконференции, диспетчерскую связь.

В некоторых странах также рассматривается возможность использования быстродействующих сетей передачи данных для школ, больниц и других видов коммерческой деятельности. Эти сети могли бы рассматриваться как дополнительные к другим сотовым сетям и могли бы использоваться для мобильных или в фиксированных потребителей в зависимости от вида приложений.[16]

Таблица 1.1 Распределение частот диапазона 450 Мгц в Мире

Поддиапазоны	Частоты мобильных терминалов	Частоты базовых станций
A(предпочтительный поддиапазон)	452.5--457.475	462.5--467.475
B	452--456.475	462--466.475
C	450--454.8	460--464.8
D	411.675--415.850	421.675--425.850
E	415.5--419.975	425.5--429.975
F	479--483.48	489--493.48
G	455.23--459.99	465.230--469.99
H	451.310--455.730	461.31--465.73

Примечание: Один из самых перспективных и быстроразвивающихся стандартов на сегодняшний день.

Стандарт GSM-900/1800

GSM( Global System for Mobile Communications - глобальная система подвижной связи).

Главное достоинство GSM- меньшие по сравнению с аналоговыми стандартами размеры и вес телефонных аппаратов при большем времени работы без подзарядки аккумулятора. Это становится возможным при использовании аппаратуры базовой станции, которая постоянно анализирует уровень сигнала, принимаемого от аппарата абонента. В тех случаях, когда он выше требуемого, автоматически снижается излучаемая мощность. Относительно высокая емкость сети. Низкий уровень помех. Более высокий уровень защиты от подслушивания и нелегального использования номера, чем у аналоговых стандартов. Недостаток стандарта - небольшая дальность сигнала. Устойчивая связь возможна на расстоянии не более 35 км от ближайшей базовой станции даже при использовании усилителей и направленных антенн.

В целом система связи, действующая в стандарте GSM, рассчитана на ее использование в различных сферах. Она предоставляет пользователям широкий диапазон услуг и возможность применять разнообразное оборудование для передачи речевых сообщений и данных, вызывных и аварийных сигналов; подключаться к телефонным сетям общего пользования (PSTN), сетям передачи данных (PDN) и цифровым сетям с интеграцией служб (ISDN).

Стандарты цифровых систем GSM-900 и GSM-1800 используют диапазоны частот 890-960 МГц и 1,71-1,88ГГц соответственно (рисунок 1.4):

Рисунок 1.4 Планы частот ССПС стандартов GSM 900/1800.

Для обеспечения максимальной развязки между каналами приема и передачи при формировании дуплексных каналов частотный диапазон стандарта GSM-900 разделен на две части. Нижний частотный участок 890-915МГц используется для формирования каналов передачи MS(мобильной станции), а нижний участок 935-960 МГц- для каналов передачи BTS(базовой станции).

Защитный интервал между частотными участками составляет 915-935МГц.

Каждый частотный участок включает 124 фиксированные частоты с шагом сетки частот .Такое разделение частотных участков позволяет обеспечить разнос между каналами передачи и приема в каждом дуплексном канале равныйВ стандарте GSM-1800 каждый частотный участок включает 374 фиксированные частоты с шагом сетки частот .

Частотные участки имеют защитный интервал 1,785-1,805ГГц.Частотный разнос между каналами передачи и приема в каждом дуплексном канале составляет

Особенностью формирования каналов приема и передачи в цифровых стандартах ССПС является использование принципа ППРЧ(псевдослучайных прыжков рабочих частот) во временной области. Существо работы системы по принципу ППРЧ состоит в следующем.

Для работы передатчика (приемника) выделяется не одна, а несколько рабочих частот. В процессе передачи сообщений передатчик находится на первой частотной позиции определенное время, а затем перескакивает на другую частотную позицию (рисунок 1.5)



Рисунок 1.5-Принцип ППРЧ в стандартах GSM 900/1800.

Интенсивность переключения рабочих частот составляет А=217 скачков в секунду. Таким образом осуществляется прерывистая передача речи на различных частотных участках. Для упорядочения передачи(приема) информации стандартный цифровой кадр(TDMA-кадр) делится на 8 частей (0-7), каждый из которых передается на своей временной и частотной позиции. Включение режима ППРЧ осуществляется только при наличии в тракте модуляции речевого сигнала. В паузах речи и после окончания разговора передатчик отключается.[17]

Примечание: Самый распространенный стандарт мобильной связи в мире.

Обзор оборудования по борьбе с утечкой информации по сетям сотовой связи.

1.2 Интеллектуальные системы блокирования сотовой связи

Интеллектуальный блокиратор сотовых телефонов «RS jammini» предназначен для наблюдения за выходом в эфир сотовых телефонов стандарта GSM-900/1800 и их мгновенного блокирования в случае несанкционированной работы.[18]



Рисунок 1.6 Интеллектуальный блокиратор сотовых телефонов «RS jammini»

Технические характеристики:

1.2 Технические характеристики блокиратора сотовых телефонов «RS jammini»

Дальность блокирования для 900/1800 МГц	10-15 м
Среднее время блокирования:
в режиме установленной связи	0,8 - 1,0 с
в режиме речевого канала	10 - 15 с
выходная мощность (импульсная)	0,7 - 1 Вт
Питание	176 - 264 В AC, 9 - 18 В DC (опционно)
Габариты	185 х 40 х 105 мм
Вес	500 г

RS multijammer

Рисунок 1.7 Прибор RS multijammer

Это универсальная аппаратура интеллектуального блокирования сотовой связи любых действующих стандартов CDMA, WCDMA, DECT,NMT450i, AMPS/DAMPS, GSM900/1800, внутри заданной зоны, предназначенная для защиты утечки информации по каналам сотовой телефонии и предотвращающая использование сотовой связи в качестве канала управления, например, взрывными устройствами. Система может быть использована в залах для проведения закрытых совещаний, на секретных предприятиях и военных базах, в учреждениях пенициарной системы (зоны, тюрьмы, изоляторы и т. д.), а также для соблюдения тишины в концертных залах, театрах, аудиториях, церквях и т.д. Предусмотрено дистанционное управление и работа в компьютерной сети. Аппаратура предназначена для круглосуточной эксплуатации и имеет режим самодиагностики. Радиус действия (зона подавления) аппаратуры не менее 30 метров.[18]

1.3 Системы зашумления непрерывного действия

Блокиратор сотовых телефонов «Мозаика-3М»

Рисунок 1.8 Блокиратор сотовых телефонов «Мозаика-3М»

Изделие «Мозаика-3М» предназначено для блокирования работы подслушивающих устройств, использующих каналы систем мобильной связи стандартов GSM-900/1800, E-GSM, AMPS/DAMPS, CDMA и блокирования работы телефонов названных систем мобильной связи в пределах выделенных помещений, предназначенных для ведения переговоров, проведения совещаний и т.д.[18]

Технические характеристики:

Таблица 1.3 Технические характеристики блокиратора сотовых телефонов «Мозаика-3М»

Диапазон рабочих частот	462-468 МГц, 860-960 МГц, 1805-1880 МГц
Суммарная мощность излучения	до 9 Вт
Радиус действия	3 - 40 м (зависит от расстояния до ближайшей базовой станции)
Питание изделия	от сети 220 В

Блокиратор сотовой связи ЛГШ-701

Рисунок 1.9- Блокиратор сотовой связи ЛГШ-701

Технические характеристики:

Изделие ЛГШ-701 предназначено для блокирования (подавления) связи между базовыми станциями и пользовательскими терминалами (телефонами) сетей сотовой связи, работающих в следующих стандартах:

1) IMT-MC-450 (NMT-450i)

2) GSM 900

3) E-GSM 900

4) DSC/GSM 1800

5) DECT 1800

6) AMPS/N-AMPS/D-AMPS-800

7) CDMA-800

8) CDMA-2000 *1

Изделие может быть использовано для блокирования работы устройств несанкционированного прослушивания и радиоисполнительных устройств, созданных с использованием всех перечисленных выше стандартов сотовой связи.

Эффективный радиус подавления зависит от мощности сигнала базовых станций в точке установки и типа используемых терминальных устройств (телефонов).

Блокиратор сотовой связи ЛГШ-701 выпускается в двух модификациях: ЛГШ-701 (базовая) и ЛГШ-701М. Различия между модификациями заключаются в том, что они работают в разных диапазонах сотовой связи (ЛГШ-701 в отличие от ЛГШ-701М работает в стандартах IMT-MC-450 (NMT-450i), CDMA2000 1x* и не работает в стандарте AMPS/N-AMPS/D-AMPS800).[19]

Принцип работы:

Принцип работы заключается в генерации шумового сигнала, который подается на выходы антенн. В приборе имеются три выхода и, соответственно, три антенны. По каждому из выходов возможна плавная регулировка мощности излучения.

Использование стандартного выходного разъема типа СР50-73 (аналог BNC) с волновым сопротивлением 50 Ом позволяет использовать внешние антенные устройства как для увеличения дальности подавления, так и для формирования требуемой формы зоны подавления отдельно для каждого диапазона частот.

Технические характеристики:

Таблица 1.4 Технические характеристики блокиратора сотовой связи ЛГШ-701

Диапазон рабочих частот ЛГШ-701:
стандарт IMT-MC-450 (NMT-450i), стандарт CDMA2000 1x *	не менее 462,5 - 467,475 МГц
стандарт AMPS/N-AMPS/D-AMPS800	Нет
стандарт GSM 900 **	не менее 935 - 960 МГц
стандарт DSC/GSM1800 (DECT1800)	не менее 1805 -1900 МГц
Максимальная выходная мощность на антенном разъеме:	250 мВт
стандарт IMT-MC-450 (NMT-450i), стандарт CDMA2000 1x	- 33 дБм (2 Вт)
- стандарт AMPS/N-AMPS/D-AMPS800	Нет
- стандарт GSM 900	33 дБм (2 Вт)
- стандарт DSC/GSM 1800 (DECT 1800)	30 дБм (2 Вт)
Диапазон регулировки выходной мощности на антенном разъеме	не менее 13 дБ (20 раз) по каждому выходу, плавно и независимо
Эффективный радиус подавления	3 - 50 м ***
Коэффициент усиления входящих в комплект поставки антенных устройств	около 0 дБи с круговой диаграммой направленности
Питание	однофазная сеть переменного тока с напряжением от 85 до 264 В частотой 47 - 63 Гц
Мощность, потребляемая от сети 220 В, 50 Гц	не более 20 Вт
Габаритные размеры (без антенн)	256 х 128 х 36 мм
	* Предпочтительный поддиапазон А. Может быть расширен или изменен для любого из поддиапазонов B-H
	** Диапазон рабочих частот стандарта GSM900 может быть расширен до стандарта E-GSM900 (925 - 960 МГц)
	*** В зависимости от мощности сигнала базовых станций в точке установки и типа используемых терминальных устройств

Блокиратор сотовой связи RNR 03



Рисунок 1.10 Блокиратор сотовой связи RNR 03

Описание RNR 03:

Назначение:

Для блокирования работы телефонов систем мобильной связи в пределах выделенных помещений, предназначенных для ведения переговоров, проведения совещаний. Используется в целях предотвращения утечки информации за пределы выделенного помещения при использовании подслушивающих устройств, работающих с применением каналов систем мобильной связи (сотовых - GSM 900/1800), при использовании для передачи информации включенных телефонов, а также для обеспечения рабочей обстановки во время проведения переговоров, совещания.

Изделие излучает в диапазоне работы систем мобильной связи, мощность излучения в других диапазонах незначительна. Изделие имеет

небольшую мощность излучения, не оказывает действия на работу других технических средств - бытовой электронной техники (теле-, видео-, аудио-, и др.), компьютеров, оргтехники, безопасно для здоровья человека.

Зона эффективного действия изделия зависит от расстояния до ближайшей базовой станции сети мобильной связи и составляет до 5 м. Для охвата большей площади необходимо использовать несколько изделий, разнесенных по защищаемой территории.[20]

Основные технические характеристики:

Таблица 1.5-технические характеристики блокиратора сотовой связи RNR 03

1) Диапазоны частот:	925 - 965, 1810 - 1880;
2) Средняя мощность на канал	200 мВт
3) Направленность (по нормали от антенны)
по горизонтали	45
по вертикали	45
4)Дальность действия прибора (зависит от расстояния до базовой станции)	3 - 5 м.
5)Напряжение питания	5 В
6)Потребляемая мощность	5 Вт.

Акустические устройства защиты сотовых телефонов от НДВ

Предназначены для защиты речевой информации, циркулирующей в местах пребывания владельца сотового телефона, в случае его негласной дистанционной активизации с целью прослушивания через канал сотовой связи. При этом единственным демаскирующим признаком является изменение напряженности электромагнитного поля (т.е. передатчик сотового телефона несанкционированно включается на передачу). Это изменение фиксируется индикатором электромагнитного поля, входящим в состав устройства, который дает команду на автоматическое включение акустического шумогенератора, расположенного внутри объема изделия в непосредственной близости от микрофона сотового телефона

Принцип действия устройства состоит в следующем. Трубка сотового телефона помещается во внутренний объем футляра. В случае негласной дистанционной активации телефона в режим прослушивания единственным демаскирующим признаком является изменение напряженности электромагнитного поля (т.е. передатчик сотового телефона несанкционированно включается на передачу). Это изменение фиксируется индикатором поля, входящим в состав устройства, который дает команду на автоматическое включение акустического шумогенератора, расположенного внутри объема изделия «Ладья» («Кокон»)(см рисунок 36(а,б)). Уровень акустического шума на входе микрофона трубки сотового телефона таков, что обеспечивается гарантированное закрытие этого канала утечки информации, т.е. зашумляется весь тракт передачи речевой информации таким образом, что на приемном конце отсутствуют какие либо признаки речи.

Рисунок 1.11 (а,б)- изделие «Ладья» («Кокон»)

Таблица 1.6 -Технические характеристики изделия «Ладья» («Кокон»)

Технические характеристики: Кокон Ладья Уровень шума в точке размещения микрофона сотового телефона, дБ не менее 100 Эффективный спектр шумового сигнала, Гц 300-4000 время непрерывной работы не менее 2-х месяцев Не менее 6 месяцев Питание изделия литиевая батарея типа 2032 2 батареи типа ААА

В изделии реализован автоматический контроль разрядки батареи. Признаком разряда батарей является прерывистый тональный сигнал частотой 2КГц с периодом повторения 0,6 сек., слышимый на фоне шума. Для доступа к элементам питания отвинтить два винта в днище устройства, вынуть электронный блок, затем извлечь элементы питания и заменить на новые.[12]1.4 Анализ генератора зашумления сетей сотовой связи RNR-03

В ходе совместной производственной деятельности с предприятием «ЗАО НТЦ Растр» был подробно рассмотрен прибор RNR-03 - это связано с тем, что этот прибор был разработан на этом предприятии, поэтому у меня имелась вся техническая документация, что помогло более тщательно разобраться в алгоритмах работы систем подавления сотовой связи.

В приложении представлена схема прибора RNR-03 (рисунок 1)

Для удобства описания схема разбита на блоки:

1-задающий генератор - генератор высокой частоты, который будет использоваться для формирования помехи на частоте 900 МГц.

2- задающий генератор - генератор высокой частоты, который будет использоваться для формирования помехи на частоте 1800 МГц.

3-Генератор псевдослучайной последовательности. Он формирует помеховый сигнал, который будет переноситься в высокочастотную часть

4-устройство согласования уровней сигнала генератора и смесителей

5,6-смесители. Они основаны на микросхеме AD8343:на них подается 2 сигнала - низкочастотный и высокочастотный.

Высокочастотный - это частоты 900МГц и 1800МГц, низкочастотный- сигнал помехи.

7-Устройство управления выходными усилителями RF08109в. Эти усилители специально предназначены для работы в сетях мобильной связи и используются в некоторых мобильных телефонах имеют канал на 900 и 1800 МГц

8-9-усилители мощности СВЧ сигнала.

Раздел 2. Выбор и обоснование функциональной схемы устройства зашумления сетей сотовой связи

Сведём информацию из пункта «Обзор стандартов сотовой связи» в таблицу и рассчитаем необходимую полосу зашумления в каждом частотном интервале.

Таблица 2.1 Сводная таблица использования радиочастот современными стандартами сотовой связи

Стандарт сотовой связи	Границы диапазонов, МГц	Требуемая полоса зашумления, МГц
	нижняя	верхняя
NMT - 450	452	468	16
CDMA - 450	462	468	6
GSM - 900	890	960	70
GSM - 1800	1710	1785	75
GSM - 1900	1850	1910	60

Как следует из таблицы 2.1 сети сотовой связи занимают достаточно небольшие полосы частот в четырёх разнесённых диапазонах, следовательно, полное зашумление всего радиодиапазона не требуется. Наиболее целесообразно сформировать шумовой сигнал ограниченной полосы и переменно переносить его в требуемые диапазоны зашумления сетей сотовой связи. Более того, каждый из интересующих поддиапазонов можно перекрыть шумовым сигналом не одновременно во всём частотном интервале, а последовательно, максимально быстро перестраивая частоту.

Анализируя готовые решения, в частности прибор RNR-03, предлагается следующая схема электрическая структурная, приведённая на рисунке 2.1.



Рисунок 2.1 Схема электрическая структурная устройства зашумления сетей сотовой связи.

Генератор аналоговых сигналов создаёт цифровые сигналы выбора диапазона и поддиапазона работы высокочастотного модуля. На равне с цифровыми сигналами, генератор аналоговых сигналов вырабатывает пилообразный сигнал для линейной перестройки несущей частоты высокочастотным модулем и синусоидальный сигнал, который после прохождения через элемент с нелинейной вольт-амперной характеристикой станет шумоподобным. VD - диод, элемент с нелинейной вольт-амперной характеристикой, служит для получения шумоподобного сигнала из синусоидального. ФСС - фильтр сосредоточенной селекции, служит для ограничения максимальной полосы зашумления. Усилители мощности служат для увеличения амплитуды выходного сигнала, полученного с усилителя мощности, и согласования выходных активного и реактивного сопротивлений высокочастотного модуля с активным и реактивным сопротивлениями антенных систем.

РАЗДЕЛ 3. Разработка принципиальной схемы устройства

3.1 Разработка генератора аналоговых сигналов

В качестве генератора аналоговых сигналов предлагается использовать микроконтроллер PIC16F628 производства Microchip. Применение микроконтроллера в генераторе зашумления сетей сотовой связи позволяет уменьшить количество радиокомпонентов в устройстве и совместить в одном модуле функции генераторов пилообразных и синусоидальных сигналов, а также сигналов смены диапазонов и поддиапазонов. На рисунке 8.2 приведена одна из типовых схем включения данного микроконтроллера, рекомендованная производителем. Данное решение отличается от аналоговых схем генераторов простотой реализации, высокой стабильностью работы и главное - возможностью изменения режимов и параметров работы путём изменения микропрограммы.

Рисунок 3.1 Схема электрическая принципиальная генератора аналоговых сигналов на микроконтроллере

Микроконтроллер формирует на выходах RB4 и RB5 ШИМ сигнал по заданной программе. Прошедший через соответствующие интегрирующие цепи сигнал приобретает форму, требуемую для дальнейших преобразований. С выходов RB6 и RB7 будут сняты сигналов смены диапазонов и поддиапазонов высокочастотным модулем.

ШИМ в сочетания с аналоговым фильтром может использоваться для генерации аналоговых выходных сигналов, т.е. в качестве цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). В качестве основы используется последовательность прямоугольных импульсов с постоянным периодом следования (фиксированная частота преобразования). Для генерации различных аналоговых уровней регулируется заполнение импульсов и, таким образом, изменяется длительность импульсов. Если необходимо сформировать высокий аналоговый уровень, то длительность импульса увеличивают и наоборот.

Усреднение аналогового сигнала за один период (с помощью аналогового фильтра) позволяет сгенерировать аналоговый сигнал.

Контрольная точка «А» Контрольная точка «Б»

Рис.3.2 Осциллограммы сигналов на выходах микроконтроллера (контрольная точка A) и выходах интегрирующих цепей (контрольная точка Б)

Рис.3.3 Осциллограммы сигналов на выходах микроконтроллера (контрольная точка C) и выходах интегрирующих цепей (контрольная точка D)

Фильтры, используемые для восстановления сигналов, показаны выше на рисунке 3.1. Фильтры для переменных сигналов представляют собой простые двухполюсные каскадированные RC-цепочки. Этот выбор обусловлен простотой реализации и нежелательностью использования активных элементов в приборах с низким энергопотреблением. Однако, при этом требуется более высокая частота дискретизации, чем при использовании фильтров более высокого порядка. Для фильтров, показанных на рис. 3.6, 3.7, рекомендуется передискретизация для ЦАП не менее, чем 16x.

Частота среза фильтра вычисляется следующим образом:

Где R1C1 = R2C2 = RC

Наилучшие характеристики фильтра получаются при R2 >> R1. Кроме этого, выбор частоты среза, слишком близкой к границе полосы сигнала, приведёт к существенному ослаблению. Для уменьшения такого ослабления, вносимого фильтром, следует выбирать частоту среза выше границы полосы сигнала, но намного ниже частоты ШИМ-сигнала.

Если аналоговый сигнал поступает к низкоомному входу, то между выходом фильтра и нагрузкой должен быть включен буферный усилитель. Это предотвращает нагружение конденсатора и появление пульсирующего напряжения.

Для получения равномерного шумоподобного сигнала из сигнала синусоидальной формы возможно применение элемента не нелинейной вольт-амперной характеристикой. Наиболее простым и удобным решением является применение диода.