ЛС с направляющими системами

1. ЛС с направляющими системами.

Направляющая система – комплекс, предназначенный для направленной передачи энергии в заданном направлении (кабель, оптоволокно и т.д.). Виды: механические, оптические, электромагнитные.

2. ЛС без направляющих систем – широковещательные системы (недостаток – тратится много энергии).

Направляющие системы.

Электромагнитные направляющие системы – коаксиальный или симметричный кабель. Подвержены внешним воздействиям. Диапазон 0 – 160 кГц.

Воздушная линия связи – НС.

Волновод – анализирует и в заданном направлении отправляет электромагнитную волну.

Оптоволокно – основное преимущество низкое затухание.

Шкала диапазонов радиосвязи.

Мириаметровые 10 000 – 100 000 м3 – 30 кГц

Километровые волны 10 000 – 1000 м30 – 300 кГц

Гектометровые волны 100 – 1000 м 300 – 3000 кГц

Декаметровые 10 – 100 м 3 – 30 МГц

Метровые 1 – 10 м 30 – 300 МГц

Дециметровые 0,1 – 0,01 м300 – 3000 МГц

Сантиметровые 0,01 – 0,001м3 – 30 ГГц

Миллиметровые 0,001 – 0,0001м30 – 300 ГГц

Телеграфная связь

Телеграф – система связи с обеспечением передачи на расстоянии буквенно-цифровых сообщений с обязательной записью принятого сообщения на принимающей стороне.

Типы:

·  Телеграфная связь общего пользования ТСОП (для передачи телеграмм, денег, переводов).

·  Абонентский.

·  Ведомственный.

Особенности телеграфных систем связи

·  Дискретный вид информации

·  Импульсная передача. Частотная манипуляция.

Структура:

Методы телеграфной связи:

1.  Метод частотного уплотнения (частотный диапазон: 24 (по 80 Гц)).

2.  Метод частотно-временного уплотнения (организуется 12 временных промежутков и 4 полосовых → 48 каналов).

Коды, используемые для передачи информации:

·  Раньше – Морзе

·  Сейчас – МТК-2 (на букву выделяется 5 бит; структура посылки – 5мест, каждый интервал передаёт позицию кода (30 мс)).

Абонентский телеграф

Устанавливается у абонента.

Система абонентских телеграфов обеспечивает телексную связь.

Факсимильный аппарат.

Механико-электрооптический аппарат, который обычно совмещён с телефоном.

РУ – развертывающее устройство.

Светооптическая система и фотоэлектронный преобразователь:

1 – фотоблок.

2 – источник света.

3 – фотоприёмник.

4 – пятна, создающие источники отраженного света.

Недостатки механико-электрооптического устройства:

·  Неодинаковое развертывание барабана;

·  Должно быть позиционирование листа, угловое позиционирование.

·  Неодинаковая скорость сканирования.

Мобильные системы связи

 

Передают в основном речевую информацию, работают по радиоканалу.

Пейджинговая связь – персональное оповещение.

Транкинговая связь – ограниченное количество каналов в определенном диапазоне, т.е. связь на выделенном диапазоне.

Особенности сотовой связи

·  Возможно многократное использование одной частоты в разной местности.

·  Имеет тенденцию к уменьшению соты.

·  Имеет ограниченные ресурсы частот. Через соту частоты могут повторяться (принцип обратного использования частот).

Сжатие речевой информации.

Методы сжатия:

1.  Кодирование формы сигнала.

2.  Кодирование источника сигнала (использует информацию о механизме источника).

Системы сжатия информации используют принцип кодирования источника сигнала. Vo-coder, voice-coder, схема Dudly.

3 типа звуков:

·  Звонкие – однозначно определяются по спектру.

·  Глухие (невокализированная речь) ~ спектру шума.

·  Взрывные – могут быть как глухие, так и звонкие, имеют четко выраженные характеристики (экстремумы), выражаются одновременно частотной и шумовой составляющей.

 

Схема Dudly.

ВОТ – выделение основного тона;

ВШС – выделение шумового сигнала;

ОХРС – определение характеристики речевого сигнала;

СВ С/Ш – схема выделения «сигнал—шум»;

ГОТ – генератор основного тона;

ГШ – генератор шума;

АМ – амплитудный модулятор (синхронизирует сигнал из левой схемы)

∑ —смешивание всех сигналов

Формантный вокодер

Форманта 1	140 – 1000 Гц
Форманта 2	500 – 3000 Гц
Форманта 3	1100 – 3400 Гц

Характеристики формант:

Ширина:

Форманта 1	50 Гц
Форманта 2	75 Гц
Форманта 3	125 Гц

Мощность:

Форманта 1	28 дБл
Форманта 2	31 дБл
Форманта 3	25 дБл

Схема

ПФ – полосовой фильтр;

АD – амплитудный детектор;

ЧD – частотный детектор.

Фонемный вокодер

 

Д – детектирующее устройство;

СФ – субформанта – спектральный максимум производной по времени от временной огибающей, образуемый на выходе соответствующего полосового фильтра.

1 – 8 выделяют обычные форманты. В канал поступает информация о форманте, ее амплитуде и о субформанте.

9, 10 – распознают шумовые фонемы.

0 – выделение гласных фонем.

– выделение сопровождающих фонем (спектральный максимум огибающей общего спектрального сигнала).

Кодирование речевых сигналов в мобильной системе связи

 

Ширина канала – 8 кГц.

Особенности:

Только речевой сигнал.

,

где  – дисперсия

 

 

 

 

Адаптивное квантование

Изменение шага квантования при передаче нестационарного сигнала в канале связи.

Адапт. кв. – адаптивный квантователь по уровню.

– текущее значение сигнала.

 – квантованное .

Адаптивное блочное квантование.

Есть блок информации, N – число отсчётов в блоке

k – номер старшего заполненного разряда. Посылка из укороченных по k бит.

Общее количество бит в канале связи будет меньше в ⅓. Сокращается скорость передачи.

Векторное кодирование

 

Вместо кластеров блоков можно передавать один, который их приближает (вся информация разбивается на области, которые заменяются на 1 сигнал).

Выделяем последние передаваемые блоки. Получим группу.

Дельта-модуляция.

Кодируем f ` > 0 единицей f ` < 0 нулем.

Восстановление: добавляем квант, если приходит 1, и отнимаем, если 0.

Получаем ступенчатую аппроксимацию.

Недостатки: если длительное время f постоянна, получаем ступенчатый квантовый шум.

Схема кодера/декодера

 

Дифференциальная модуляция

 

В канал связи передаётся информация не о сигнале, а о его приращении между двумя счётами.

Практическая реализация дифференциально-импульсной модуляции.

Посылаем разность между предсказанным и полученным (т.е. ошибку предсказания).

Предсказатель обычно линейный

Просмотрев сигнал на определённом участке, строим аппроксимацию участка в пределах интервала и предсказываем сигнал на шаг вперёд.

Разница идёт на приёмник, там тоже предсказатель и он предсказывает сигнал. Ошибка квантования приводит к большой ошибке предсказания сигнала.

Кодек речевых сигналов на базе полувокодера

ВПФС – вычислитель параметров ФС;

ФС – фильтр синтезатор;

АКК – адаптивная кодовая книга;

ПКК – постоянная кодовая книга;

ФО – фильтр ошибки;

Opt – оптимизатор;

a, b – подбираются;

K₁, K₂ – коды в кодовых книгах.

Общие определения и понятия области ТЗИ

ТЗИ – деятельность, направленная на предотвращение утечки информации, её блокировки или нарушения целостности.

·  Конфиденциальность (от утечки)

·  Доступность (от блокирования)

·  Целостность (от искажения)

Цель: деятельность, направленная на выполнение требований записанных в определении.

Система ТЗИ – комплекс организационных мероприятий, нормативно-правого обеспечения, материально-технических средств, позволяющий решить все задачи ТЗИ.

Угроза – потенциально возможные действие, которое может привести к нарушению конфиденциальности, доступности и целостности информации.

Атака – попытка выполнения действий, ведущих к нарушению конфиденциальности, доступности и целостности информации.

Проникновение – успешная атака: пассивное (лазейка и использование технических средств), и активное (внедрение подложной информации):

·  НСД

·  Утечка по техническим каналам

·  Утечка по каналам специального воздействия

·  Разглашение

Опасный сигнал – недокументированный сигнал, отправляемый в пространство электрическими приборами при их работе.

Технический канал – специально созданная линия связи, источник опасного сигнала, приёмник.

Потеря информации в телефонной линии связи

 

РК – распределительная коробка (10 пар).

РЩ – распределительный щит (150, 300, 600, 1200 …).

ТА – телефонный аппарат.

Доступ к АТС имеет ограниченное число лиц.

*– наиболее уязвимо.

Непосредственный контактный съём информации

Все способы таковы, что они меняют сопротивление в системе. Если следить за напряжением, можно обнаружить, что внедрено устройство.

Прямое контактное подключение с батареей (батарея компенсирует перепад напряжения).

Слушанье через звонковую цепь

Существуют так называемые "беззаходовые" системы передачи акустической информации по телефонным линиям, позволяющие прослушивать помещения без установки какого либо дополнительного оборудования, используются недостатки конструкции телефонного аппарата.

При положенной на рычаг телефонной трубке с линией соединен электрический звонок, который бывает электромагнитным либо капсюльным (пьезоэлектрическим или электродинамическим). Первый из них подключен к линии фактически напрямую, тогда как второй - через радиосхему. Непосредственное (через конденсатор) подключение электромагнитного звонка позволяет реализовать его обратимость, или "микрофонный эффект", т.е. возникновение в нем электрического тока при различных механических (в том числе и от звуков голоса) вибрациях подвижных частей конструкции. Амплитуда возникающего сигнала достигает нескольких милливольт, которых хватает для его дальнейшей обработки, проводимой, впрочем, не слишком далеко от используемого аппарата. Дальность этой системы, не превышает (из за затухания) нескольких десятков метров. Прием осуществляется на качественный, малошумящий усилитель низкой частоты.

Недостаток этого метода состоит в том, что представленный эффект очень просто нейтрализовать, если включить последовательно со звонком (а практически - на входе телефона) парочку запараллеленных во встречном направлении кремниевых диодов, обладающих для незначительных напряжений слишком большим сопротивлением. Сходную защиту иной раз используют в отдельных образцах промышленной аппаратуры.

Внутрикомнатное прослушивание с применением ВЧ – навязывания

Этот вариант "беззаходовой" системы связан с реализацией эффекта "навязывания", позволяет услышать то, что происходит в комнате при положенной на рычаг трубке. Действуя по данной методике, к одному из проводов линии подключают относительно какой-то общей массы «земли» (труб канализации и отопления, металлических фрагментов оформления и фундамента строения) регулируемый (от 50 до 300 кГц) высокочастотный генератор и вращая ручку настройки ловят, ориентируясь по скачку тока, точку его резонанса с телефоном. Обнаруженная частота здесь и будет рабочей. Хотя трубка вроде бы отключена от аппарата, внешние высокочастотные колебания через различные конструктивные элементы проникают в его схему и активно модулируются микрофоном, реагирующим на звуки в комнате. Наполненный информацией сигнал через парный провод линии поступает на стандартный амплитудный детектор. Детектор приемника выделяет низкочастотную огибающую речевого сигнала, которая затем усиливается и передается на пост прослушивания либо к пишущему входу диктофона. Из-за существенного затухания ВЧ сигнала в двухпроводной линии дальность также не превышает нескольких десятков метров (без ретранслятора).

Схема прослушивания на эффекте "навязывания"

Схема использования микрофона неактивного телефона для прослушивания помещения

 

Методы дистанционного контроля помещения посредством телефонного аппарата.

1.  Биперное подключение телефона.

Бипер выдаёт сигнал на 0,3 – 0,4 кГц.

В телефонном аппарате:

ТШ – триггер Шмидта. Определяет уровень сигнала, переключая триггер на некоторое время.

Тг – триггер.

Эм – электромагнит.

Признаки такого подключения:

·  Занят телефон.

·  В трубке нет гудка.

Телефонное ухо.

Звоним два раза через условленный промежуток времени. Слышим гудки. Ждём условленный промежуток времени и начинаем записывать…

Защита против ВЧ навязывания: на выходе ставится высокочастотный фильтр.

Диоды VD1-VD4, включенные встречно-параллельно, защищают звонковую цепь телефона. Конденсаторы и катушки образуют фильтры С1, L1 и С2, L2 для подавления напряжений высокой частоты.

Анализатор телефонной линии

При свободной линии постоянное напряжение в ней около 60 В. Стабилитрон VD2 "пробивается" (открывается), и в базу транзистора VT1 подается через ограничительный резистор R1 управляющий ток. Открытый и насыщенный транзистор VT1 шунтирует вход каскада на транзисторе VT2, поэтому усилитель тока закрыт и светодиод VD3 погашен. При подключении в линию посторонних устройств напряжение в линии падает и ток, протекающий через стабилитрон VD2, уменьшается (вплоть до закрытия последнего). Транзистор VT1 закрывается, а в базу транзистора VT2 через резистор R2 подается управляющий ток. Усилитель открывается и светодиод VD3 включается.

Радиолинейная связь – набор радиопередающих систем, которые передают друг другу информацию.

Минимальное расстояние между двумя станциями .

Прямой приём (схема)

Гетерадинирование.

Крутим ручку приёмника, меняем частоту f и частоту генератора .

Позволяет работать в широком диапазоне частот. На входе частота

любая, гетеродин синхронизируем, разница частот  более менее постоянная. Можем выделить амплитуду.

В мобильной связи бывает 2 частоты .

Спутниковая связь.

Если 3 спутника будут находиться вдоль экватора на высоте 86000 км над уровнем земли, то они перекроют весь диаметр земли.

Классификация:

1.  Низко висящие спутники ЛЕО (~1500 км над землёй (максимум 2000 км))

2.  Средне висящие ~5000 км НЕО

3.  Эллиптические (очень вытянутые эллиптические орбиты, поэтому их должно быть много).

4.  Геостационарные.

Зона видимости:

Если спутник виден над углом 10º и выше, то он в зоне видимости.

Системы, действующие сейчас:

Global star, Гонец (рос), носящие коммерческий и не коммерческий характер. Наблюдение за катастрофами и т.п. имеют гуманные цели.

Управление и пользование

ОО 295

Недостаток – большая мощность передачи.