ОБЗОР МЕТОДОВ ОБНАРУЖЕНИЯ И ПОДАВЛЕНИЯ СРЕДСТВ МОБИЛЬНОЙ СОТОВОЙ СВЯЗИ
Панычев С.Н., Питолин В.М., Самоцвет Н.А., Серегин А.А
(ФГБОУ ВПО ВГТУ; Центр системных исследований и разработок, филиал ОАО «НТЦ РЭБ»)
Review of methods of detection and suppression of mobile cellular communication devices. Panuchev S.N., Pitolin V.M., Samocvet N.A., Seregin A.A.
The purpose of this article is to provide a brief overview of existing methods for the detection and suppression of mobile cellular comminication devices and to formulate proposals on ways to fight the unauthorized use of mobile communication.
В задачах конструирования, испытания и оценки эффективности использования средств обнаружения и подавления мобильной сотовой связи необходимо учитывать достоинства и недостатки применения различных методов и средств. Формализация способов радиоэлектронного подавления в диапазоне частот сотовой связи необходима для выбора наиболее подходящего метода, учитывая особенности среды применения и категории субъекта подавления.
Актуальность темы обусловлена существенными недостатками техники радиоэлектронного подавления и блокирования средств мобильной сотовой связи, в связи с чем их применение является невозможным ввиду ряда факторов. Основными их недостатками являются:
ограниченная зона действия блокираторов;
создание непреднамеренных радиопомех санкционированным пользователям мобильной связи и другим техническим средствам;
облучение персонала организаций СВЧ-излучением блокиратора.
Технические и юридические требования к блокираторам:
скрытный характер вывода из эксплуатации нежелательного сотового радиотелефона на заданное время;
минимум вредного воздействия излучений блокиратора на средства электроники, связи и электротехники;
обеспечение санитарных норм на уровне СВЧ излучений для обеспечения безопасности персонала;
обеспечение требуемой пространственной зоны блокирования за пределами этой зоны;
обеспечение радиоэлектронного подавления мобильных радиотелефонов в заданное время и в заданном пространстве с вероятностью  ;
исключение из числа объектов воздействия легальных абонентов, которым по Конституции гарантировано право общения с использованием технических средств.
Способы радиоэлектронного подавления мобильных радиотелефонов.
В настоящее время получили распространение и развиваются следующие способы борьбы с сотовой связью (рисунок 1):
Рисунок 1 – Способы борьбы с сотовой связью
Простые по устройству свип-генераторы реализуют быструю перестройку по частоте гармонического сигнала в заданной полосе частот (в частоте работы приемника мобильного телефона). Однако такие устройства характеризуются низкой эффективностью. Они не нашли широкого применения в специализированных учреждениях, хотя выпускаются серийно рядом фирм.
Импульсные излучатели генерируют кратковременные импульсы, которые имеют ширину спектра:
 \* MERGEFORMAT ()
где  – длительность импульса.
Импульсы наносекундной длительности обеспечивают перекрытие частотного диапазона работы, которые используют средства всех стандартов сотовой связи. Однако достаточная для эффективного радиоподавления мощность импульсов должна быть очень велика: десятки и сотни киловатт, что сложно реализовать технически. По этой причине этот способ также не нашел широкого применения на практике.
Шумовые генераторы наиболее часто применяют в специальных учреждениях. Специализированные генераторы шума приспособлены для решения задачи временного блокирования сотовых телефонов. В большинстве случаев блокиратор представляет собой генератор широкополосных радиопомех. Он создают заградительную по частоте помеху во всем диапазоне работы системы сотовой связи. Процесс блокирования сводится к постановке шумовых или маскирующих речеподобных помех по основному каналу приема приемника радиотелефона с помощью широкополосного генератора шума.
Работа таких блокираторов сопряжена с недостатками:
создаются помехи сторонним средствам: телевизорам, компьютерам, средствам сигнализации, телефонам и т.д.;
невысокая дальность действия – единицы и десятки метров. В помещениях из-за ослабления радиоволн при прохождении через стены и препятствия, реальная дальность их действия значительно уменьшается;
увеличение мощности генераторов шумовых помех для увеличения дальности блокирования приводит к созданию недопустимого высокого уровня мощности излучений, опасного для здоровья людей. При этом также возникают нежелательные помехи электронным средствам.
Несмотря на перечисленные недостатки, этот тип шумовых блокираторов нашел самое широкое применение в различных учреждениях. Это объясняется относительной простотой аппаратуры блокираторов.
Средства разведки и подавления мобильных телефонов стандарта EGSM.
Наиболее эффективными и дешевыми устройствами блокирования сотовой связи являются генераторы радиопомех с ручным управлением, которые обеспечивают создание заградительной шумовой помехи в диапазоне частот работы базовых станций соответствующего стандарта, то есть на частотах приема мобильных телефонов сотовой связи (рисунок 2).
Рисунок 2 – Спектр помехи блокиратора сотовой связи стандарта GSM – 900
Наиболее перспективными являются устройства, построенные по схеме, изображенной на рисунке 3.
Рисунок 3 – Схема подавления средств сотовой связи с шумовой частотой модуляцией
Генератор помех включает: высокочастотный генератор (ГВЧ) на базе управляемого напряжением генератора, генератор линейно изменяющегося (пилообразного) напряжения (ГЛИН), полосовой фильтр, (ИНШ) источник низкочастотных помех, усилитель мощности, согласующие устройство и антенну.
Наиболее перспективными, хотя и наиболее сложными и дорогими являются блокираторы, основанные на применении мобильных базовых станций. Однако их применение требует решения ряда юридических проблем. Это обусловлено тем, что симуляторы базовых станций обслуживают легальных абонентов и исключают обслуживание запрещенных абонентов. В системе возможны сбои в определении категории абонента, что несет за собой нежелательные юридические последствия.
Таким образом, формализация методов подавления сотовой связи позволила, во-первых, повысить качество обоснования путей развития и конструирования данных средств, во-вторых, систематизировать эти методы, что значительно снижает трудоемкость изучения подходов к их реализации.
Результаты данной статьи целесообразно использовать в качестве справочной информации для проведения в дальнейшем технико-экономического обоснования оптимального выбора техники подавления средств мобильной сотовой связи по показателю эффективность-стоимость.
Литература
1 Булычев О.А., Ярославцев Д.А. Разработка устройств блокирования работы мобильных телефонов стандарта GSM, используемых для негласного съема информации// Сб. научных трудов Воронежского авиационного инженерного университета, Воронеж, 2008, c. 34-38.
2 Авдеев В.Б., Булычев О.А, Катруша А.Н., Козачок Н.И., Матейко В.В., Рудаков В.Н. Методы и средства блокирования радиотелефонов систем сотовой и транкинговой связи // Телекоммуникации, 2006, № 5, с. 16 – 20.
Особенности обеспечения производительности вычислений при моделировании помехоустойчивых низкоплотностных кодеков в гетерогенных системах
Науменко Ю.С.
(ФГБОУ ВПО ВГТУ)
Features provide the processing power in the simulation of noise-resistant Low – Density codecs in heterogeneous systems. Naumenko Y.S.
The problems of providing performance calculations performed in the simulation of low-density correction coding example software implementation in accordance with the open standard OpenCL decoding iterative belief propagation algorithm (BP). As the main problem deals with the problems of speed limits interaction with the host of the computing device and a random access memory. As the solutions proposed to minimize the levels of host communications - computing device, and the use of caching.
Неотъемлемым этапом разработки современных систем связи является этап моделирования отдельных модулей системы с целью оценки и прогнозирования ее характеристик, для приведения их к определенному компромиссу. Частной проблемой при этом является проблема выбора разработчиками оптимальной системы кодирования/декодирования и выбора конкретных кодеков, в условиях множества ограничений как со стороны аппаратуры, на которой его планируется реализовывать так и с точки зрения требований к комплексу в целом. Это, в свою очередь, требует значительных временных затрат на предварительное моделирование кодеков на ЭВМ при оценке их характеристик [1,3].
Подходом к решению проблемы уменьшения временных издержек на процесс моделирования является использование незадействованных ресурсов гетерогенных ЭВМ, при расчетах: помимо ресурса центрального процессора (англ. central processing unit, CPU), вычислительных ресурсов графического процессора (англ. graphics processing unit, GPU). При достаточной параллелизуемости моделирующих алгоритмов, вычисления на GPU оказываются менее затратными с точки зрения временного ресурса [2,3].
В работе [3] рассматривалась проблема коммуникационных взаимодействий уровней хост – вычислительное устройство. В данной работе рассмотрим вторую основную проблему – проблему случайного доступа к памяти и высокой латентности глобальной памяти.
Для рассмотрения этого вопроса обратимся к модели памяти, предусматриваемой стандартом OpenCL (рис. 1) [4].
В соответствии с данной моделью, основными проблемами являются:
• доступ к глобальной памяти как таковой, так как он сопряжён с большими задержками и низкой скоростью;
• проблемы случайного доступа к памяти – задержки при одновременном обращении нескольких процессорных элементов (П.Э.) к одной ячейке памяти (коллизии) (рис. 2);
• применение кэширования – копирования в более быстродействующую память часто используемых блоков медленной памяти.
В рамках работы [5-6] применялись процедуры кэширования. Выигрыш от применения процедур кэширования некоторых переменных соответствует графику рис. 3.
Вычислительное устройство
∙∙∙
Вычислительный блок 1
∙∙∙
Закрыт.
память 1
П.Э. 1
Закрыт.
память M
П.Э. M
Локальн.
память 1
Вычислительный блок N
∙∙∙
Закрыт.
память 1
П.Э. 1
Закрыт.
память M
П.Э. M
Локальн.
память N
Глобальная / константная память и кэш данных
Память вычислительного устройства
Глобальная память
Константная память
Рис. 1. Модель памяти в соответствии со стандартом OpenCL
П.Э.
Память
П.Э.
Память
П.Э.
Память
Конфликтов:
а)
б)
Рис. 2. Конфликты доступа к памяти: а) бесконфликтный доступ; б) коллизии
Рис. 3. Выигрыш от применения процедур кэширования
На рис. 3. Tкэш – время декодирования с применением процедур кэширования, а Tне кэш – время декодирования без использования процедур кэширования. Декодирование производилось в 10 итераций алгоритма BP и 3408 симуляций на одно значение SNR (всего моделировалось 10 значений SNR: от 0,1 до 2,5 с разрешением 0,25 дБ). В качестве вычислительного устройства использовался графический ускоритель Radeon HD 5770 (800 потоковых процессоров частотой 850МГц).
Таким образом, главными проблемами моделирования помехоустойчивых кодеков в гетерогенных системах являются проблемы малой пропускной способности соединительной шины хост - вычислительное устройство, проблемы произвольного доступа к памяти и высокой латентности глобальной памяти. В рамках решения первой проблемы предлагается придерживаться принципов минимизации коммуникаций уровней хост – вычислительное устройство, а в рамках проблем доступа к памяти – придерживаться принципов минимизации дорогостоящих обращений к медленной памяти и применение процедур кэширования.
Литература
Науменко Ю.С., Башкиров А.В., Климов А.И., Муратов А.В., Цымбалюк В.С. Перспективы моделирования параметров алгоритмов помехоустойчивого кодирования с высокой степенью параллелизма при помощи аппаратной платформы на базе GPU. Радиотехника. 2013. № 12. С. 26-29.
Науменко Ю.С., Башкиров А.В. Стандарты применения кодов с малой плотностью проверок на четность // Современные проблемы радиоэлектроники: труды всероссийской науч.-техн. конф. Красноярск. 2013. С. 420-421.
Науменко Ю.С. Проблемы моделирования помехоустойчивых кодеков в гетерогенных системах. Радиотехника. 2014. № 3. С. 80-82.
Khronos OpenCL Working Group. “The OpenCL Specification”. Version: 2.0. Document Revision: 19. 11/14/2013. – 283 p.
Науменко Ю.С. Массивные параллельные вычисления в гетерогенных системах при моделировании низкоплотносных кодеков. Радиотехника. 2014. № 6. С. 43-46.
Науменко Ю. С. Среда ускоренного моделирования помехоустойчивых низкоплотностных кодеков в гетерогенных вычислительных системах. Научно-техническая конференция молодых учёных и специалистов Воронежской области в сфере промышленности и высоких технологий. Научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, 16-17 апреля 2014 года. Сборник докладов.– Воронеж: Воронежский ЦНТИ – филиал ФГБУ «РЭА» Минэнерго РФ, 2014. С. 163-166.
ПРОГРАММА СИНТЕЗА СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ
|
