Статьи и видеообзоры по радиоконтролю (радиомониторингу)
2020. RadioInspector. Кассандра. Годовой отчет
2020-07-20 13:03
Алексей Викторович Захаров
руководитель проекта
ООО "РадиоСофт"
Журнал Защита информации. INSIDE №1'2020
Аннотация: В статье рассматриваются вопросы развития программной и аппаратной части комплексов радиоконтроля Кассандра. Рассматриваются новые возможности программного обеспечения RadioInspector по анализу цифровых стандартов связи (Wi-Fi, DVB-T2).
Если вы стоите на месте,
значит вы двигаетесь назад
Майк Тайсон
Предисловие Январь 2019 года. Проблема заказчика – необходимо дополнить программное обеспечение RadioInspectorRT возможностью визуально и на слух контролировать уровень сигналов в широкой полосе частот – до сотен мегагерц. Время измерения уровня в полосе должно меняться в большом интервале, при этом скорость сканирования должна значительно превосходить существующие аналоги других производителей и быть такой , чтобы полосу частот в 500 МГц мы обновляли не менее 100 раз в секунду и не с RBW 500 кГц, а с адекватной для поиска полосой пропускания – 10 кГц. Не сложно догадаться – необходимо искать сверхширокополосный сигнал с ППРЧ. Задачу по реализации данного режима, в нашей организации – ООО РадиоСофт, решили за несколько часов и работа была успешно принята заказчиком. Функция называется «Отображение максимального значения уровня сигнала в выбранном диапазоне частот» и теперь является неотъемлемой частью интерфейса RadioInspectorRT(RC) (рис. 1). На практике эта новая функция оказалась очень удобной при работе с планшетным компьютером и портативным комплексом амплитудной пеленгации Кассандра-С6 и также используется при обследовании помещений с помощью направленной антенны из комплектов других, менее мобильных комплексов. Оператору нет необходимости смотреть на экран компьютера – звуковое сопровождение меняет тональность при увеличении амплитуды сигнала. Чем больше амплитуда, тем выше тональность. И наоборот – чем ниже амплитуда сигнала, тем ниже тональность звукового сопровождения.
Вторую часть задачи - сканирование со скоростью 50 ГГц/сек - наш коллектив разработчиков решал до осени 2019. В данной статье мы опишем, как итог этой работы сказывается на развитии наших решений.
Рисунок 1 Приступая к написанию статьи, традиционно выходящей ежегодно в первом номере журнала «Защита информации. Инсайд», мы в очередной раз задумались – какую тему стоит осветить детально. И сколько не выбирали – не получилось остановиться на чем-то одном. Слишком много всего произошло и поменялось за прошедший год. Поэтому, у нас получится своего рода блиц статья – что нового появилось за прошедший год в наших подходах к радиомониторингу, какие новые возможности появились в программном обеспечении RadioInspector. Ну и конечно, что нового в постоянной модернизации комплексов радиоконтроля Кассандра. Ведь внешне, глядя на каталог предлагаемых изделий вот уже четвёртый год в них не видно появления новой техники.
За последние два года была проделана огромная работа по совершенствованию комплексов радиоконтроля Кассандра. Ещё в 2018 году мы анонсировали новые приёмники. Впервые прототип Кассандра-ТМ9 был продемонстрирован в ноябре 2018 года. Весь 2019 год наш коллектив разработчиков выполнял работы по подготовке к серийному производству новой линейки серии Кассандра-ТМ. Готовилось два типа комплексов: Кассандра-ТМ9 (до 9 ГГц) и Кассандра-ТМ30 (до 30 ГГц). Перед нами стояла задача не просто повысить частотный диапазон наших комплексов, а сделать очередной шаг вперёд в скорости и полосе анализа.
Что у нас в итоге получилось? На сегодняшний день мы начали производство первой серийной партии стационарных комплексов радиоконтроля Кассандра-ТМ30, предназначенных для решения задач круглосуточного радиомониторинга. Комплекс значительно отличается от комплекса Кассандра-К21. Кассандра-К21, это универсальный комплект радиоприёмного оборудования для проведения выездных мероприятий по выявлению НДП (незаконно действующих передатчиков). На самом деле выпускаемый комплекс у нас давно уже на производстве идёт под литерой Т – Т6 и Т21. Данная модернизация произошла два года назад, и она значительно увеличила технические параметры комплексов. Но наши партнеры в следствии разных причин не поменяли литеру К на Т. И это иногда вводит пользователей в заблуждение, т.к. в программном обеспечении они видят в настройках Кассандру серии Т. В составе комплексов, поставляемых заказчикам уже есть всё необходимое для работы – ноутбук с пакетом программного обеспечения, набор широкополосных антенн, все необходимые кабели (интерфейсные кабели управления и радиочастотные кабели), переходники, сумки-укладки, наушники и т.п. Кассандра-ТМ30 на первом этапе – универсальная платформа для построения систем радиоконтроля различного назначения. Исполнение комплекса (моноблок с габаритами 400х300х45) с массивным теплоотводом/корпусом позволяет устанавливать его в подпотолочное пространство, закладные ниши, где затруднительно обеспечить хорошую циркуляцию и отвод тепла (Рис. 2)
Рисунок 2 Основная цель такого решения – удобство проектирования и монтажа при реализации концепции многозонного радиомониторинга до 30 ГГц, где не возможна прокладка антенных фидеров большой длинны и комплексы радиоконтроля устанавливаются непосредственно рядом с контролируемыми помещениями, а это практически повсемесно связано с отсутствием места под их установку . Проблемы, связанные с решениями стационарного радиомониторинга мы уже рассматривали ранее в статье «Особенности стационарного радиоконтроля» [1] и детально останавливаться на них не будем.
С чем ещё была связана потребность в новом комплексе радиоконтроля с абсолютно другими параметрами? Таких причин, помимо заказчиков, которым всегда надо «быстрее, выше, сильнее» несколько:
1. Продолжая непрерывную работы по добавлению в опцию DTest новых цифровых стандартов радиосвязи мы пришли к необходимости анализа параметров базовых станций стандарта LTE (4G). И эта необходимость также повлияла на изменения в «железе». Полоса сигнала LTE различна и может доходить у некоторых операторов до 20 МГц. Комплекс радиоконтроля Кассандра-К21 имеет ограничение по максимальной полосе записи IQ в 16 МГц. Этой полосы не хватает, чтобы полностью охватить все разновидности стандарта LTE. В новой радиоприёмной платформе серии Кассандра-ТМ максимальная полоса записи IQ составляет 32 МГц. Таким образом проблема нехватки полосы записываемых IQ для анализа LTE была решена. Предварительно планируется добавление стандарта LTE в перечень поддерживаемых для анализа стандартов связи в опции DTest летом этого года.
2. Важная причина была озвучена в предисловии к статье. Нашим заказчикам действительно нужны скорости порядка 50 ГГц/сек. Нам удалось, благодаря новым решениям, применяемым в комплексе Кассандра-ТМ, значительно повысить скорость перестройки тюнеров. Теперь она составляет более 2000 раз в секунду. Ну или в пересчёте на скорость сканирования – более 70 ГГц/сек при ПП 10 кГц. Конечно, такое увеличение скорости сканирования влечёт за собой неожиданную проблему - быстрого заполнения жёсткого диска компьютера базами данных накопленных панорам, но как говорится – запас карман не тянет. Замедлить комплекс можно легко, если нет необходимости в таких скоростях. Достаточно увеличить в настройках время измерения. Гораздо сложнее сделать высокоскоростной комплекс с хорошими параметрами радиоприёмного тракта.
3. Модернизации Кассандры связана с тем, что нас не всегда устраивало чемоданное решение, которое было реализовано в Кассандра-К21. Встраивание в защищенный кейс с невозможностью извлечения из него при необходимости комплекса – это ограничение возможностей оператора. После полного запуска всей линейки, основанной на платформе Кассандра-ТМ пользователи Кассандра-ТМ30 будут пользоваться той же свободой применения, какая сейчас есть у пользователей Кассандра-К6, Кассандра-СО и Кассандра серии С. Приборы можно устанавливать куда угодно, легко переносить, монтировать. Представленное на рис. 2 решение Кассандра-ТМ30 в некоторых версиях позднее получит аккумуляторное питание, что позволит их использовать не только в стационарных решениях. Также в Кассандры серии ТМ впоследствии добавится и встроенный коммутатор 25-9000 МГц.
Спешим успокоить любителей защищенных кейсов. Как и прежде, укладка большинства наших моделей будет осуществляться в них же. Но теперь только для транспортировки и хранения.
Младший брат Кассандра-ТМ30 - Кассандра-ТМ9 практически построен аналогично. В обоих версиях стоят одинаковые приёмники до 9 ГГц, одна плата цифровой обработки. В Кассандра-ТМ9 просто нет тюнера от 9 до 30 ГГц. В настоящее время мы работаем над версией тюнера до 9 ГГц со встроенным 4-х канальным коммутатором. Тогда ТМ9 сможет заменить собой хорошо зарекомендовавшую себя К6. Пока же ТМ9 исполняется только в виде моноблока с одним входом от 25 МГц до 9 ГГц (рис. 3). Но это сейчас скорее настольный прибор. Для других решений он будет выпускаться по идеологии и в стилистике ТМ30 .
Рисунок 3 Конечно, мы не забываем и про диапазон частот от 9 кГц до 25 МГц – он стоит во всех наших решениях за исключением портативных комплексов амплитудной пеленгации Кассандра-С6. Этот вход не сильно нужен в комплексах, основной задачей которых является пеленгация в зданиях или на местности. Но возможно он появится в Кассандра-С9
Теперь коснемся кратко вопроса про портативные амплитудные пеленгаторы – комплексы радиоконтроля Кассандра серии С. С начала осени прекращено производство комплекса Кассандра-С21. В настоящее время ему на смену разрабатывается и готовится к запуску в производство комплекс Кассандра-С30. После запуска С30 мы также планируем начать производство С9 и снять с производства С6. Кассандру серии С тоже ждут глобальные изменения. Как внешние, так и внутренние. Помимо озвученного выше появления входа 9 кГц-25 МГц, Кассандры серии С получат новый скоростной интерфейс USB 3.1. Это позволит данным комплексам перестать «комплексовать» по отношению к старшим моделям. Теперь как бы не пришлось «закомплексовать» Кассандре TM серии. Интерфейс USB 3.1 (более часто употребляемое название – USB type C) в 10 раз быстрее LAN 1 ГБ/c, что позволит на базе С9 и С30 реализовать запись IQ без ограничения времени в полосе более 32 МГц. В теории можно передавать и в пять раз более широкую полосу, но это уже совсем другая история. Уже и сейчас в ТМ серии можно записывать полосу сигнала в 32 МГц. Время записи ограничивается буфером встроенной памяти Кассандры - интерфейс LAN 1 ГБ/с пропускает в реальном времени максимум 16 МГц. По этой причине полосу 32 МГц мы пишем несколько минут во внутреннюю память Кассандры. Комплексы Кассандра-С9 и С30, ТМ9 и ТМ30 получат ещё одно назначение – IQ рекордеры. Необходимость записи IQ в широкой полосе и в течении длительного времени для различных применений мы подробно рассмотрели в статье «IQ, как много в этом звуке…» [2].
Ещё одно значительное новшество касается состава комплексов Кассандра. Состав поставляемых комплектов претерпел изменения, за исключением Кассандра-СО. Появилась комплектация «Эксперт». Чем она интересна? Помимо вариантов набора оборудования, который известен как комплект расширенный в состав «Эксперт» добавлены:
1. Опции GEO в программы RadioInspectorRT и RadioInspectorRP. Вместе с электронным компасом, интегрированным в рукоять направленной антенны (рис. 4a) и навигационным GPS/Glonass приёмником, эта опция позволит работать с любым из комплексов на местности, решая задачи по локализации источников излучений с отображением результатов пеленгов на электронной карте (рис. 5). Предупреждая вопрос тех, для кого важна эта опция – откуда брать электронные карты? Ответ – как и у наших конкурентов, загрузка карт осуществляется с помощью ресурсов OSM (Open Street Map). Для удобства работы внутри зданий в комплект поставки также входит привычная рукоять для направленной антенны без электронного компаса (рис.4b).
Рисунок 4 Рисунок 5 2. Важное дополнение – программное обеспечение IQ_ProcessPRO с опциями DTest и DEMOD – также входит в комплект поставки. Это программное обеспечение позволит не просто воспользоваться новой функцией в опции DTest (анализ сигнала на принадлежность к цифровому телевидению (DVB-T2)), но и демодулировать его до получения картинки телевизионного сигнала. К сожалению, из-за «тяжести» процесса программной обработки в реальном времени - демодулировать DVB-T2 в программе RT с опцией DTest не получается. С этой задачей как раз и справляется IQ_ProcessPRO – результат демодуляции вы можете увидеть на рис. 6.1 и 6.2 (результат демодуляции цифрового сигнала телеканала Пятница)
Рисунок 6.1 Рисунок 6.2 3. Также в комплект «Эксперт» входит уже известная КассандраWiFi. Но не обычная, а с опцией GEO. С этого года, у нас появилась новая версия анализатора Wi-Fi устройств – WiFi-GEO. Впервые нашим пользователям RadioInspectorWiFi-GEO была продемонстрирована в октябре 2019 года и теперь доступна к поставке. Главное отличие от обычной версии – встроенный в приёмный модуль GPS/Glonass приёмник. Анализ теперь ведётся с привязкой к координатам (рис. 7). Причин, повлиявших на появление такого варианта несколько. Первая – в современные автомобили стали массово устанавливать легальные точки доступа Wi-Fi. Соответственно появилась потребность в понимании, что же делает наша точка доступа во время движения – с кем и где связывается. В автомобилях появилось слишком много легальной электроники, с помощью которой возможно организовать канал съёма и передачи информации. В машине есть легальные микрофоны, легальные Wi-Fi устройства, твердотельная память. Полный набор для создания хорошего СТС. Также остро встает проблема взлома мобильных телефонов. С помощью программных закладок данные могут утекать через разные каналы, в том числе через Wi-Fi. И происходит это зачастую во вполне конкретных местах, при появлении в точке приёма вполне определённого оборудования. Данный канал утечки информации мы рассматривали подробно в статье «»Требования к перспективному анализатору сетей Wi-Fi» [3]. С того момента ситуация только усложнилась. Мы считаем полезным знать не только время, когда произошло соединение Wi-Fi устройств, но и где это произошло. Конечно, это всё необходимо к защите вне стационарного применения. На стационарных объектах GPS не нужен. Давайте отвлечёмся от вопросов ПДТСР (противодействия техническим средствам разведки) и коснемся вопросов обеспечения правопорядка. Бывают задачи, когда необходимо отследить связи тех или иных субъектов. С операторами мобильной связи вопрос решён. Как быть, когда надо понять, не едет ли в армейской колонне несознательный молодой боец, который через мобильный телефон подключается к бесплатным открытым точкам доступа. Или по железной дороге едет состав с грузом, а на него установили GPS-трекер, который на каждой станции отправляет своё местоположение и другую информацию, подключаясь к открытой точке доступа, которых в нашей стране вероятно больше, чем в любой стране мира. Все эти вопросы требуют анализа устройств Wi-Fi с привязкой к координатам.
В поставке КассандраWiFi-Geo идет всё то, что входит в обычную КассандрfWiFi- транспортный кейс, планшет, все необходимые крепления и переходники.
Рисунок 7 4. В комплектацию Кассандра-К21 «Эксперт» вместе с направленными антеннами АШН-2060 (20-600 МГц) и АШН-60600 (600 до 6000 МГц) теперь поставляется антенна АШН-630 (6-30 ГГц)
5. Небольшой плюс в комплектации, полезный для полевой работы – автомобильный адаптер 12/220 вольт.
Из невидимых отличий – из-за наличия программы IQ_ProcessPRO в комплектацию Эксперт поставляются более мощные ноутбуки – обработка IQ требует больших ресурсов.
Какие ещё изменения произошли в наших программных решениях? Планомерно ведётся работа по повышению интуитивности и удобства интерфейса. Что это значит? Главные действия необходимо совершать не более чем за два клика компьютерной мыши. Например, ранее, для записи IQ данных, необходимо было запустить экспертный анализ, установить необходимые параметры, нажать на старт и потом нажать кнопку записи IQ, выбрать параметры записи IQ и опять нажать запись – сигнал вполне мог уже и исчезнуть. Теперь же достаточно один раз заранее настроить параметры записи IQ и всё (рис.8) Увидели заинтересовавший вас сигнал на спектре – первый клик мыши на сигнал, второй на кнопку «SAVE IQ», занявшую теперь свое место в верхней панели инструментов. Всё – можно наблюдать за процессом записи (Рис. 9). По окончании её, если на компьютере установлена программа анализа и обработки IQ – IQ_ProcessPRO, выбрав вкладку «Сохраненные файлы IQ» (Рис. 10) – двойным кликом по интересующему файлу вы запускаете IQ_ProcessPRO и автоматически в него загружается и открывается интересующий файл. Удобно? Безусловно.
Рисунок 8 Рисунок 9 Рисунок 10 Ещё удобное нововведение – для выполнения цифрового анализа на частоте курсора больше нет необходимости нажимать на иконку запуска анализа на нижней панели инструментов. Однократно выбрав там интересующие для анализа стандарты достаточно кликнуть один раз на интересующую частоту, затем правой кнопкой мыши вызываем выпадающее меню и практически не двигая мышью кликаем первую же строку – «выполнить цифровой анализ сигнала на частоте» (рис.11). Всё – цифровой анализ запущен.
Рисунок 11
Все нововведения направлены на удовлетворение растущих потребностей заказчиков. Радует тот факт, что специалисты по радиомониторингу очень быстро оценили новую программу IQ_ProcessPRO и стали её применять в своей работе. Надеемся, что в следующей статье нам удастся рассказать про новые направления, в которых нашли применения наши программные и аппаратные решения. Работы по ним уже ведутся, результаты есть, осталось воплотить их в серийные приборы.
