بررسی ایجاد اختلال در سیستم های مخابراتی

مقاله کامل در مورد بررسی ایجاد اختلال در سیستم های مخابراتی – از این مطلب میتوانید در پایان نامه و مقاله سمینار و … خود استفاده بنمایید.

چکیده

با توجه به اینکه در دنیای امروز ارتباطات اهمیت زیادی پیدا کرده به طوری که اطلاعات به سرعت در سراسر دنیا پخش می شود و دنیا به عصر اطلاعات و ارتباطات شهرت یافته و نیز جنگ های امروزه دیگر مانند گذشته نیستند که کلیه کسب اطلاعات ها از طریق حضور عملی در منطقه عملیات باشد،بلکه از طریق ماهواره های جاسوسی،عکس های هوایی به وسیله ی هواپیماهای جاسوسی که با سرعت بالا و در ارتفاعی که رادارها قادر به ردیابی آنها نیستند و استراق سمع با استفاده از برنامه جاسوسی ایکلون یا ایشلون که توانایی شنود یک میلیون ارتباط را در لحظه دارد و روش های جاسوسی دیگر به دست می آیند و همچنین وجود بمب های گرافیتی و الکترومناطیسی که موجب از کار افتادن کلیه سیستم های ارتباطی و مخابراتی در لحظه ی عملیات می شوند این امر ضرورت دارد که ما با روش هایی که دشمن برای کسب اطلاعات استفاده می کند آشنا شویم به طوری که راه های مقابله با آنها را بیابیم و تمهیداتی پیش بینی کنیم که از افشای اطلاعات توسط دشمن جلوگیری کنیم و از طرف دیگر به دنبال راهی باشیم که نه تنها جلوی عملیات اطلاعاتی دشمن را بگیریم بلکه از کلیه فعالیت های دشمن در زمینه های سیاسی ، اقتصادی ، فرهنگی – اجتماعی ، نظامی و سایر موارد اطلاعات به دست آوریم به طوری که دشمن متوجه کار ما نشود.  برای نمونه یکی از سیستم ها را به طور مختصر  واکاوی مینماییم .شلون واژه‌ای است که معمولا برای اشاره به یک سیستم جاسوسی جهانی (تأسیس در سال 1947) که سازمان‌های اطلاعاتی پنج کشور آمریکا، انگلستان، کانادا، استرالیا و نیوزیلند در آن نقش دارند و هم‌‌اکنون توسط آژانس امنیت ملی آمریکا هدایت می‌شود، به کار می‌رود. اشلون مقادیر عظیم تماس‌های تلفنی، پیام‌های ایمیل، دانلودهای اینترنتی، ارتباطات ماهواره‌ای و غیره را جمع‌آوری کرده، سپس اطلاعات مورد نظر را از طریق برنامه‌های اطلاعاتی تصفیه می‌کند.

بنا بر گزارش‌ها اشلون، در حدود 95 درصد از ترافیک اینترنتی را وارسی می‌کند. آمریکا تلاش بسیاری کرده است تا این برنامه را از نظرها مخفی نگه دارد، حتی با توجه به اینکه دولت‌های استرالیا و نیوزیلند وجود این برنامه را تأیید نمودند. اشلون یک عملیات بسیار محرمانه است که دادگاه‌ها و مجالس ملی هیچ گونه نظارتی بر آن ندارند و در نتیجه کسی نمی‌داند که این برنامه‌ها چگونه مورد استفاده قرار می‌گیرند و یا اینکه استفاده از آنها مطابق با موازین قانونی است یا خیر. اشلون در فعالیت‌های تجاری نیز به جاسوسی می‌پردازد. برای مثال در سال 1990، آژانس امنیت ملی آمریکا از انعقاد یک قرارداد 200 میلیون دلاری بین اندونزی و یک تولید کننده ماهواره ژاپنی مطلع شد. جرج بوش پدر در این معامله مداخله کرده و طرف اندونزی را قانع ساخت که این معامله را بین ژاپنی‌ها و شرکت AT&T (شرکتی که بعدها وارد برنامه استراق سمع از شهروندان آمریکایی شد) تقسیم کند.

بنا بر گزارشات، دولت آمریکا از برنامه اشلون برای جاسوسی صنعتی نیز بهره می‌گیرد که شامل تکنولوژی توربین بادی بدون دنده که توسط شرکت آلمانی “انرکون” (Enercon) طراحی شده بود و نیز تکنولوژی گفتار که توسط شرکت بلژیکی “هاسپی‌اند‌لرناوت” (Lernout&Hauspie) طراحی شده بود، می‌شود. این جاسوسی‌های اقتصادی حتی به داخل آمریکا نیز سرایت کرده است. بر این اساس، برخی شرکت‌های آمریکایی مجبور می‌شوند تا از معاملات به نفع شرکت‌هایی که به طور مداوم پول به سوی دو حزب حاکم در آمریکا سرازیر می‌کنند، کنار بکشند. با این توضیحات نیاز ما به دانستن تکنولوزی ها و روش های مقابله اهمیت بسیاری خواد داشت. در زمینه دیگر حفظ تمامیت مرزهای کشور از نظر نظامی اهمیت دارد. تا بتوان از تجهیزات سخت افزاری نیز در مقابل حملات فیزیکی جلو گیری  نمود. البته ما این نیاز را هم داریم که بدانیم که چگونه از سیستم های مخابراتی و تجهیزات موجود خود حفاظت کنیم که در صورت استفاده دشمن از بمب های گرافیتی که به صورت الیاف ساخته شده از کربن می باشند و بعد از انفجار بر روی کابل ها و سیم های ارتباطی و برقی قرار گرفته و باعث جرقه ، آتش سوزی و قطع ارتباط می شوند و یا بمب های الکترومغناطیس که با ایجاد موج بزرگی از انرژی و نیروی مغناطیسی باعث از کار افتادن سیستم ها می شود مقابله کنیم تا در زمان جنگ توان رزمی خود را حفظ کنیم و بتوانیم کلیه یگان ها را با هم هماهنگ کنیم.

همچنین باید بدانیم که چگونه می توان از ایجاد اختلال در سیستم های مخابراتی جلوگیری کرد تا به خواسته‌ها و پیشرفت های آینده دست یابیم.

مقدمه

سیستم های مخابراتی اطلاعات را از مبدا به مقصدی آن طرف تر می فرستند . کاربرد سیستم های مخابراتی چنان متعدد است که نمی توانیم تمام انواع آن را ذکر کنیم. یک سیستم نوعی اجزای متعددی دارد که تمام رشته های برق را می پوشاند مدار ,الکترونیک ,الکترومغناطیس , پردازش سیگنال , میکروپروسسور , و شبکه های مخابراتی تنها تعدادی از رشته های مربوط به این زمینه است به همین خاطر موضوع را از دیدگاه کلی تر بررسی می کنیم . کار اصلی تمام سیستم های مخابراتی انتقال اطلاعات است .

اولین پیام مخابراتی فرستاده شده در سال 1838میلادی از طریق یک خط 16 کیلومتری توسط مورس فرستاده شد . متن این پیام از این قرار بود.

“Attention , the Universe! By kingdoms,right wheel!”

اکنون پس از یک قرن و نیم مهندسین مخابرات تا آنجا پیش رفته اند که بینندگان تلویزیونی فضانوردان مشغول کار در فضا را می بینند .تلفن , رادیو و تلویزیون بخش های جدا نشدنی از زندگی امروزی هستند . مدارهای دوربردی در جهان به وجود آمده است که نوشته , داده و تصویر منتقل می کنند . کامپیوترها از طریق شبکه های بین قاره ای با هم صحبت می کنند و می توانند تقریبا تمام وسایل برقی منزل را کنترل کنند . دستگاه های مخابرات بی سیم شخصی هرجا برویم ارتباط مان را حفظ می کنند . مسلما نسبت به دوران مورس گام های بزرگی برداشته شده است . و هیچ شکی نیست که در دهه های آینده پیشرفت های بسیاری در زمینه ی مهندسی مخابرات صورت خواهد گرفت .

قدیمی‌ترین ارتباط بی‌سیم به دوران ماقبل دنیای مدرن باز می‌گردد که از دود، آتش، پرچم، و غیره برای انتقال پیام در فواصل دور استفاده می‌شد. نظریه ریاضی امواج الکترومغناطیسی توسط ماکسول در سال ۱۸۷۳ میلادی پیشنهاد شد. هاینریش هرتز در سال ۱۸۸۷ میلادی وجود این امواج را نشان داد. مخابرات بی‌سیم رادیویی حدود سال ۱۸۹۷ میلادی توسط گولیلمو مارکونی ابداع شد. مارکونی موفق به ارسال تلگراف بی‌سیم برای حرف S در فاصله حدود سه کیلومتری شد. تلگراف بی‌سیم برای اولین بار توسط ارتش انگلستان در آفریقای جنوبی در سال ۱۹۰۰ در جنگ بوئر دوم مورد استفاده قرار گرفت. در این جنگ نیروی دریایی انگلیس از دستگاه مارکونی برای مکالمه میان کشتی‌هایش در خلیج دلاگوا استفاده کرد. تا سال ۱۹۰۱ میلادی پوشش رادیویی در سرتاسر اقیانوس آتلانتیک فراهم شده بود. از آنجایی که دریانوردان اولین مشتریان تلگراف بی‌سیم بودند، ارتباط بی‌سیم تا سال ۱۹۱۲ میلادی که کشتی تایتانیک از آن برای ارسال پیام کمک استفاده کرد مرسوم شده بودند. در سال ۱۹۰۶ میلادی رادیو با مدولاسیون دامنه توسط رجینالد ابری فسندن برای ارسال موسیقی ابداع شد. در سال ۱۹۱۸ میلادی ادوین هاوارد آرمسترانگ گیرنده سوپرهترودین را اختراع کرد که با استفاده از آن اولین مخابره رادیویی در سال ۱۹۲۰ میلادی در شهر پیتسبورگ انجام پذیرفت. در سال ۱۹۲۱ میلادی برای اولین بار دستگاه همراه بی‌سیم زمینی توسط پلیس دیترویت مورد استفاده قرار گرفت. در سال ۱۹۲۹ ولادیمیر زورکین اولین آزمایش ارسال تلویزیونی را انجام داد. در سال ۱۹۳۳ میلادی ادوین هاوارد آرمسترانگ مدولاسیون فرکانس را کشف کرد.

اولین سیستم تلفن همراه برای عامه مردم در سال ۱۹۴۶ میلادی در پنج شهر آمریکا راه اندازی شد. این سامانه نیمه دو طرفه بود و از ۱۲۰ کیلوهرتز طول موج اف‌ام استفاده می‌کرد. در سال ۱۹۵۸ ارسال ماهواره SCORE شروع عصر مخابرات ماهواره‌ای را رقم زد. در حدود اواسط دهه ۱۹۶۰ میلادی، پهنای باند اف‌ام به ۳۰ کیلوهرتز کاهش داده شده بود. در دهه ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ رادیو ترانک اتوماتیک پیشنهاد شد که به وسیله آن سامانه کاملا دوطرفه پیشنهاد شد. در دهه ۱۹۷۰ میلادی مفهوم مخابرات سلولی همراه در آزمایشگاه‌های بل پیشنهاد شد. در دهه ۱۹۸۰ سامانه‌های نسل اول، دهه ۱۹۹۰ سامانه‌های نسل دوم استفاده شدند. در طی قرن بیستم میلادی گونه‌های مختلفی از سامانه‌های بی‌سیم بوجود آمده و بعدها رو به زوال گذاشتند. به عنوان مثال در حالی که ارسال سیگنال تلویزیونی در ابتدا توسط فرستنده‌های بی‌سیم رادیویی انجام می‌شد، این فرستنده‌ها به تدریج جای خود را به خطوط کابلی می‌دهند. مدارهای ماکروویوی انتقال نقطه به نقطه‌ای که پشتوانه شبکه مخابراتی بوده‌اند در حال جایگزینی با فیبرهای نوری هستند. از طرف دیگر بخشی از سیستم‌های تلفن که قبلاً تماماً شبکه‌ای سیمی بوده جای خود را به تلفن‌های همراه داده‌است. این تغییرات معمولاً تحت تأثیر ظهور تکنولوژی‌های جدید صورت می‌پذیرد.

مخابرات بی‌سیم به عنوان رشته‌ای علمی از دهه ۱۹۶۰ میلادی مورد مطالعه بوده، اما از اواسط دهه ۹۰ میلادی تحقیقات روی آن شدت یافته‌است. این متأثر از دلایل متعددی بوده‌است. افزایش تقاضاهای مردمی برای ارتباطات بی‌سیم اولین دلیل می‌باشد. تا انتهای دهه اول قرن بیست و یکم تقاضاها عمدتاً به سیستم‌های تلفن همراه مربوط می‌شده‌است چنانچه در سال ۲۰۰۲ میلادی تعداد تلفن‌های همراه در سطح جهان از تعداد تلفن‌های با خط ثابت فراتر رفت. در سال ۲۰۰۵ میلادی حدود دو بیلیون کاربر تلفن همراه در دنیا وجود داشته‌است. در ماه نوامبر ۲۰۰۷ این تعداد تلفن‌های همراه به ۳/۳ بیلیون رسید. اما انتظار می‌رود که در آینده کاربردهای انتقال بی‌سیم داده (اطلاعات) از اهمیت بیشتری برخوردار شود. دلیل دوم توجه به سامانه‌های بی‌سیم پیشرفت چشمگیر در تکنولوژی VLSI بوده که امکان پیاده سازی الگوریتم‌های پردازش سیگنال‌های پیچیده را در ابعاد کم و با توان مصرفی کم فراهم کرده‌است. نهایتاً دلیل سوم موفقیت استانداردهای مخابرات بی‌سیم دیجیتال نسل دوم و خصوصاً استاندارد دسترسی چندگانه تقسیم کدی (CDMA) بوده‌است. اما از آنجایی که سامانه‌های نسل دوم شبکه تلفن همراه اساسا برای انتقال صوت طراحی شده بودند و ویژگی‌های اصلی آنها مانند نرخ مخابره و تاخیر زمانی قابل قبولشان برای کاربردهای صوتی تنظیم شده بود، نسل سوم شبکه تلفن همراه ظهور و توسعه یافته‌اند. در حال حاضر محققین در حال تحقیق و توسعه نسل چهارم شبکه تلفن همراه هستند که نرخ انتقال را از۱۰ تا ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه برای هر کاربر فراهم می‌کند (شبکه‌های امروزی نسل سوم امکان انتقال داده تا سرعت ۲ مگابیت بر ثانیه را در برخی از نقاط جهان فراهم کرده‌اند). انتظار می‌رود که نسل چهارم تلفن‌های همراه کاربردهای زیادی در تجارت همراه داشته باشد.

کانال بی‌سیم

بر خلاف مخابرات باسیم که هر جفت فرستنده و گیرنده به وسیله رابط‌های مجزا و ایزوله از هم به هم متصل شده‌اند، در مخابرات بی سیم کاربران اطلاعات را در هوا مخابره کرده و تداخل زیادی بین آنها وجود دارد. این تداخل متشکل از تداخلی است که بین فرستنده‌هایی که با یک گیرنده خاص در ارتباط هستند، تداخلی که بین یک فرستنده خاص و چند گیرنده اش وجود دارد، و تداخلی که بین جفت‌های مختلف از فرستنده و گیرنده وجود دارد، می باشد.

امواج رادیویی فرکانس پایین هنگام حرکت معمولا سطح زمین را دنبال می‌کنند، ولی امواج با فرکانس بالاتر (مثلا حدود ۳۰۰ مگاهرتز) در خطوط مستقیم منتشر می‌شوند. فرکانس کاری مخابرات بی‌سیم در فضای باز فرکانس‌های زیر ۳۰ گیگاهرتز است، زیرا امواج با فرکانس بالاتر، تضعیف قابل ملاحظه‌ای در جو داشته و به علاوه تولید امواج با این فرکانس، تقویت، مدولاسیون و آشکارسازی آنها از لحاظ عملی مشکل می‌باشد. در فرکانس‌های بالاتر از ۱۰۰۰ گیگاهرتز وارد مخابرات نوری می‌شویم که در حال حاضر تنها از طریق فیبرهای نوری (و نه در فضای باز) انجام می‌پذیرد.

تفاوت‌های عمده مخابرات بی‌سیم با مخابرات باسیم وجود محو شدگی و تداخل است. این دو موضوع پژوهشگران را با چالش‌هایی روبرو کرده که در مخابرات با سیم وجود نداشته و بخش عمده‌ای از مطالعات به آنها اختصاص داده شده‌است. پدیده محو شدن به تغییرات زمانی کیفیت کانال گفته می‌شود. محو شدگی به دلیل بر هم کنش سیگنال‌هایی که از چند مسیر مختلف در هوا از فرستنده به گیرنده می رسند (محو شدگی چند مسیری)، و همچنین به دلیل از دست رفتن یک مسیر بین فرستنده و گیرنده به دلیل ضعیف شدن آن مسیر و یا قرار گرفتن یک مانع در مسیر (سایه کردن موانع) است.

حرکت فرستنده می تواند منجر به ضعیف شدن کیفیت مسیرها شده تا حدی که مسیر ارتباطی را عملاً قطع کند. حرکت فرستنده یا گیرنده یکی از دلایل محو شدگی است. وجود چند مسیر مختلف از دلایل محو شدگی است زیرا باعث می‌شود که یک سیگنال خاص با تأخیر و اختلاف فازهای متفاوت در گیرنده دریافت شده و این اختلاف فاز باعث به وجود آمدن تغییرات ناخواسته در دامنه سیگنال دریافتی می‌شود. به صورت سنتی طراحان سامانه‌های بی‌سیم تلاش می‌کرده‌اند که قابلیت اطمینان مخابرات بر روی هوا را از طریق مقابله با تداخل و محو شدگی افزایش دهند. مطالعات جدیدتر به سمت بهینگی استفاده از پهنای باند متمایل شده و تلاش داشته به محوشدگی به عنوان یک موقعیت که می‌تواند مورد بهره‌برداری قرار بگیرد نگاه کند.

گستره فرکانسی به صورت دل بخواهی به باندهای مختلفی تقسیم بندی شده‌است. بخش‌های مختلف طیف به کاربران مختلف مانند رادیو و تلویزیون و تلفن بی‌سیم و غیره اختصاص داده شده‌است. معروفترین دسته بندی گستره فرکانسی، دسته بندی اتحادیه بین‌المللی مخابرات راه دور (ITU) می‌باشد.

یک شبکه حسگر بی‌سیم می‌تواند از طریق حسگرهای واسطه اطلاعاتش را به واحد مرکزی منتقل کند.شبکه‌های بی‌سیم حسگر متشکل از تعداد زیادی حسگر ارزان ،دارای محدودیت محاسباتی و با باتری محدود می‌باشد که در یک محیط پخش شده‌اند. این حسگرها به جمع آوری اطلاعات پرداخته و آن را به یک واحد مرکزی از طریق ارتباط بی سیم گزارش می‌کنند. حسگرها می‌توانند با همدیگر نیز ارتباط برقرار کنند. در برخی موارد حسگرها با مشاهده یک واقعه باید سریعا آن را گزارش کرده، یا فعالیتی را انجام دهند. این شبکه‌ها دارای استفاده‌های متعددی از جمله جمع‌آوری اطلاعات و نظارت بر محیط زیست، نظارت بر سلامتی، خودکارسازی صنعتی و غیره می‌باشند. حسگرها می‌توانند برخی از کمیت‌های فیزیکی یا شرایط محیطی مانند دما، رطوبت، فشار، نور محیط و یا حرکت را اندازه‌گیری کنند. در برخی کاربردها مانند گزارش یک حادثه لازم است که حسگرها موقعیت خود را بدانند. به دلیل محدود بودن باتری طراحی شبکه‌های حسگر چالش انگیز بوده‌است. همچنین حسگرها باید به مدت طولانی به فعالیت خود ادامه بدهند بدون اینکه نیاز به مدیریت از خارج داشته باشند. در حال حاضر تحقیقات بر روی شبکه‌های حسگر ادامه دارد.

شبکه محلی

شبکه‌های محلی به کاربران اجازه می‌دهد که آزادانه در منطقه پوشش داده شده حرکت کنند. انعطاف‌پذیری، سرعت بالا، مقرون به صرفه بودن شبکه محلی بی‌سیم و امکان استفاده از طیف فرکانسی بدون مجوز با توان ارسالی کم باعث رشد و جذابیت شبکه‌های محلی شده‌است. عامل دیگر رشد شبکه‌های محلی به وجود آمدن استاندارد ۸۰۲/۱۱ IEEE در سال ۱۹۹۷ میلادی است که نسخه بعدی آن در سال ۱۹۹۹ به همراه متمم‌های بعدی سرعت انتقال تا ۵۴ مگابیت در ثانیه را ممکن ساخته‌است.

شبکه کلان‌شهری و گسترده

به عنوان نمونه به «شبکه سلولی تلفن همراه» می‌پردازیم. و……..  این مطلب تا 66 صفحه به صورت کاملا تخصصی ادامه دارد.

راههای مقابله اختلال اختلال در سیستم های مخابراتی

امید داریم تا اینجای مطلب مورد توجه شما قرار گرفته باشد. جهت دریافت ادامه مطلب ،روشها و فرمولهای مربوطه و… به صورت کامل  WORD + PDF  به لینک دریافت زیر مراجعه نمایید. این مطلب 66 صفحه و چهار فصل کامل براساس سیستم پایان نامه نویسی تنظیم شده است.

برای دریافت pdf + word بر روی کلیدزیر ،کلیک نمایید . 

قیمت: 12000 تومان