Информационная безопасность GPRS

Технология информационной безопасности GPRS, хотя и основана на тех же принципах, что и GSM, имеются, однако некоторые специфические угрозы. К ним относятся угрозы со стороны сети общего пользования Интернет. Операторы должны принять дополнительные меры для защиты соединения между шлюзом GGSN и Интернет. GPRS подвержена некоторым из угроз, с которыми сталкивается проводная Интернет-технология. Следует также отметить, что пересылка GPRS-пакетов параллельно в нескольких временных слотах, снижает риск подслушивания зашифрованных данных. Это означает, что даже, если злоумышленник проникнет на базовую станцию, он не сможет легко расшифровать GPRS-трафик.

Сети сотовой связи стандарта EDGE и показатели скорости передачи

Технология повышенной скорости передачи данных для EDGE позволяет удовлетворить потребность в более высоких скоростях, чем GPRS в одном временном слоте. Для этого в EDGE использованы следующие усовершенствования для GSM. Первое усовершенствование- это применение восьмибитовой фазовой модуляции 8-PSK (8-Phase Shift Keying) в высокоскоростных режимах. В низкоскоростных режимах по-прежнему используется GMSK- модуляции, как и в GSM. При 8-PSK, каждый информационный символ представляется тремя битами, что позволяет увеличить в три раза скорость передачи данных по сравнению со стандартной системой GSM. Другая особенность системы EDGE- это медленный перескок частоты, которая в GSM является необязательной. Скачкообразную перестройку частоты можно рассматривать как изменение частоты, помогающее снизить замирание из-за многолучевого распространения. При использовании перескока частоты каждый кадр передается на четырех различных несущих. Если на какой-то частоте имело место замирание, то при изменении частоты на 200…400 кГц, замирания с большой вероятностью не будет. При этом снижается вероятность длительных замираний, и в сочетании с перемежением, снижается вероятность групповых ошибок, а с одиночными производится исправление с помощью кодера канала. Следующее важное свойство системы EDGE - контроль качества радиоканала. Подвижные станции передают на базовые станции информацию о качестве канала. На основании этого принимается решение о том, какую комбинацию модуляции и схемы кодирования MCS (Modulation and Coding Scheme) следует использовать. В системе EDGE могут применяться два типа модуляции (8-PSK и GMSK) и девять скоростей кодирования. В таблице 23.2 приведены скорость кодирования и скорости передачи для схем кодирования EDGE.

Таблица 23.2. Скорость кодирования и скорость передачи для схем кодирования EDGE

Схема кодирования	Модуляция	Скорость кодирования	Скорость передачи Кбит/с
MCS-9	8-PSK	1,0	59,2
MCS-8	8-PSK	0,92	54,4
MCS-7	8-PSK	0,76	44,8
MCS-6	8-PSK	0,49	29,6
MCS-5	8-PSK	0,37	22,4
MCS-4	GMSK	1,0	17,6
MCS-3	GMSK	0,8	14,8
MCS-2	GMSK	0,66	11,2
MCS-1	GMSK	0,53	8,8

Анализ таблицы подтверждает, что технология EDGE позволяет повышать скорость передачи данных. Минимальная скорость EDGE для схемы кодирования MCS-5 скорость передачи 22,4 Кбит/с выше максимальной скорости GPRS для схемы CS-4 без использования кодирования – 21,4 Кбит/с.

Дальнейшее развитие стандарта GSM пошло по пути интеграции технологии EDGE в новую систему радиодоступа GERAN (GSM/EDGE Radio Access Network), рассматриваемую как альтернативное совершенствование на пути к системе мобильной сети третьего поколения.

Метод перескока частоты

Для повышения устойчивости к узкополосным помехам в EDGE используется расширение спектра методом перескока частоты FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum). При этом доступная полоса частот разбивается на много каналов с меньшими полосами, разделенными защитными интервалами. Передатчик и приёмник используют один из этих каналов на протяжении некоторого времени, а затем производится перескок на другой канал. Схема использования отдельных каналов называется последовательностью перескоков. Время, на протяжении которого используется канал с определенной частотой, называется временем пребывания.

На рис. 23.2 приведён пример системы FHSS, на котором показано пять бит полезных данных, каждый продолжительностью t_b. Работая по схеме с медленным перескоком, передатчик использует частоту f2 на протяжении времени пребывания t_d, необходимого для передачи первых трех битов. Затем передатчик перескакивает на следующую частоту f3.

На рис. 23.3 и 23.4 приведены упрощенные структурные схемы передатчиков и приемников, работающие по технологии FHSS. На первом этапе передатчик схемы FHSS осуществляет модуляцию передаваемых данных согласно одной из схем цифро-аналоговой модуляции. В качестве примера можно взять схему частотной модуляции FSK (Frequency Shift Keying).

Рис. 23.2. Система FHSS

модуляции). Пусть по схеме FSK для двоичного нуля используется частота f₀, а для двоичной единицы - частота f₁. В результате формируется узкополосный модулирующий сигнал. На следующем этапе выполняется перескок частоты в соответствии с установленной последовательностью перескоков. Сведения о последовательности перескоков направляются в синтезатор частот, генерирующий несущие частоты f_i. При второй модуляции модулирующий узкополосный сигнал накладывается на несущую частоту и формируется новый расширенный сигнал. При этом нулю соответствует частота f_i + f₀, а единице – частота f_i+f₁. Если различные передатчики схемы FHSS используют только неперекрывающиеся последовательности перескоков, т.е. никогда не работают на одинаковой частоте в одно и то же время, то их передачи не мешают друг другу. Такой подход требует координации работы всех передатчиков и согласования их последовательностей перескоков.

Рис. 23.3. Схема устройства передатчика, работающего по технологии FHSS

Рис. 23.4. Схема устройства приёмника, работающего по технологии FHSS

Приемник системы FHSS должен знать используемую последовательность перескоков. Кроме того, он должен постоянно поддерживать синхронизацию с передатчиком. При приеме выполняются действия, обратные процедуре модуляции, в результате чего передаваемые данные восстанавливаются. Кроме того, необходимо использовать несколько фильтров (на упрощенной диаграмме рис. 23.4 они не показаны).