Автореферат (Метод оценки помехоустойчивости средств широкополосного радиодоступа к воздействию сверхкоротких электромагнитных импульсов)

На правах рукописиПименов Павел НиколаевичМЕТОД ОЦЕНКИ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ СРЕДСТВШИРОКОПОЛОСНОГО РАДИОДОСТУПА К ВОЗДЕЙСТВИЮСВЕРХКОРОТКИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВСпециальность 05.12.13 –Системы, сети и устройства телекоммуникацийАвтореферат диссертации на соисканиеученой степени кандидата технических наукМосква – 2015Работа выполнена в ОАО «Московский ордена Трудового Красного Знаменинаучно-исследовательский радиотехнический институт»Научный руководитель:Невзоров Юрий Витальевич,кандидат технических наукОфициальные оппоненты:Фоминич Эдуард Николаевич,доктор технических наук, профессор, лауреатпремии Совета Министров СССР, Военныйинститут (инженерно-технический) ФГКВОУ ВПО «Военная академия материальнотехнического обеспечения им.

генералаармии А.В. Хрулева», профессор кафедрыэлектроснабжения, электрооборудования иавтоматики, г. Санкт-ПетербургТуркин Владимир Анатольевич,кандидат технических наук, лауреат премииПравительства Российской Федерации вобласти науки и техники, ФГУП «Всероссийский научно - исследовательский институтоптико-физических измерений», заместительначальника лаборатории генерирования иизмерения параметров электромагнитныхимпульсов, г. МоскваВедущая организация:ОАО «Научно-исследовательский институт«Аргон», г.

МоскваЗащита состоится «18» июня 2015г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 212.048.13 Национального исследовательского университета «Высшая школаэкономики» по адресу: 123458, Москва, ул. Таллинская, 34, ауд.501.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики», по адресу: 101000, г. Москва,ул. Мясницкая, д.20 и на сайте: www.hse.ru.Автореферат разослан «»2015 г.Ученый секретарьдиссертационного совета,к.т.н., профессорГрачевНиколай НиколаевичОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность и степень разработанности темы исследованияСовременная тенденция роста сегмента рынка беспроводного доступа кглобальной сети интернет дала большой импульс для развития технологиибеспроводной широкополосной передачи данных, сформировавший ветвистандартов связи IEEE 802.11, IEEE 802.15, IEEE 802.16 с высокой плотностьюканалов и высокими скоростями передачи информации.Большая доля использования таких средств, а также огромные объемыпередаваемойинформации,требуютустойчивогофункционированиябеспроводных сетей передачи данных в условиях воздействия различныхдеструктивных факторов, одним из которых отдельно выделяется факторвоздействия сверхкороткоимпульсного электромагнитного излучения (СКИЭМИ), ввиду относительной новизны и возможностей высокой эффективностивоздействия.Особое внимание к СКИ ЭМИ и его влиянию на средства широкополосногорадиодоступа (ШРД) обусловлено спецификой СКИ ЭМИ занимать достаточноширокий спектр, перекрывающий большую часть диапазонов, выделенных длясредств ШРД, потенциальной соизмеримостью частот следования импульсов СКИЭМИ с частотами смены состояний модулированного сигнала, а также дискретнойприродойвоздействующеговосприимчивостьцифровыхимпульса,систем.чтоПриобуславливаетвысокихвысокуюэнергетическиххарактеристиках СКИ ЭМИ его влияние возможно не только на радиоприемнуючасть устройств, но также и аппаратную часть, ввиду формирования наводок вцепях обработки информации.

Современные разработки генераторов СКИ ЭМИпозволяют достигать высокой частоты повторения импульсов с возможностьюформирования более сложных последовательностей.При учете особенностей часто используемого в средствах ШРД метода модуляции OFDM с несколькими рядом расположенными поднесущими частотами,СКИ ЭМИ может оказывать одновременное влияние на несколько поднесущихчастот. Анализ алгоритма модуляции исходной битовой последовательности наподнесущие частоты позволяет сформулировать критерии последовательностиимпульсов СКИ ЭМИ, оказывающей наибольшее воздействие.3Развитие современных средств ШРД идет по пути расширения полосычастот, а это ведет и к снижению скорости смены состояний модулированногосигнала (символьной скорости) на поднесущей частоте.

При этом, выбор диапазона центральной несущей частоты уходит за гигагерцовую область. Сигналы,модулированные с расширением спектра, как правило, имеют более низкие амплитудные характеристики, чем узкополосные сигналы. Все это приводит к тому,что длительности импульсов СКИ ЭМИ, а также частота их повторения, могутбыть близки к полупериодам несущей (поднесущей) частоты и символьным скоростямсоответственно,чтобудетувеличиватьвероятностьискаженияпринимаемой информации средствами ШРД. Это подтверждают и результатыэкспериментальных исследований, которые показали, что источники СКИ ЭМИ,присравнительнонебольшихнапряженностяхэлектромагнитногополя,способны оказывать воздействия на средства ШРД, приводящие к нарушениюцелостности передаваемой информации вплоть до полной ее потери.Так,насегодняшнийдень,несколькиминаучнымишколами,возглавляемыми российскими (Ю.В.

Парфеновым, Н.В. Балюком, К.Ю.Сахаровым, Т.Р. Газизовым) и зарубежными (W. Radasky, C. Baum, D. Nitsch,M. Ianoz, I. Kohlberg, F. Sabath,) учеными, проведено значительное количествоисследований, подтверждающих, что с помощью генераторов СКИ ЭМИ,инжектирующих тем или иным способом импульсы напряжения в физическуюсреду передачи информации, можно воздействовать на обмен данными по сетимежду оконечными устройствами. При этом, существующими средствамидиагностики факт такого воздействия может не определяться, так как сетевоесоединение при этом не разрушается.Определенные успехи были достигнуты в решении задач анализастойкости структурно-сложных систем, создании методов измерений иэкспериментальной проверки методик расчета наведенных ЭМИ токов инапряжений в кабельных линиях, экранах и антеннах.

Большой вклад врешение этой проблемы внесли советские и российские ученые: Кечиев Л.Н.,Соколов А.А., Мырова Л.О., Комягин С.И., Крохалев Д.И., а также научныеколлективы ФГУ 12 ЦНИИ МО, ОАО «МНИРТИ», ФГУП «ВНИИОФИ»,МИЭМ, ОАО «НИИ «АРГОН», ОИВТ РАН, ФГУП «ЦентрИнформ», НИИПП,ГНИИИ ПТЗИ.4В тоже время вопросы воздействия СКИ ЭМИ на средства ШРД мало исследованы и нет достоверной информации по механизму воздействия СКИ ЭМИна широкополосные средства радиосвязи. Существующие системы защиты беспроводных каналов связи в условиях этого воздействия, в основном, заключаются в смене типа модуляции, снижения скорости передаваемой информации.

Отсутствуют данные и по реакциям широкополосных средств беспроводной радиосвязи на воздействие СКИ ЭМИ с амплитудами, не приводящими к наведению токов в аппаратной части атакуемых устройств, поражающих элементнуюбазу.Данная работа призвана восполнить отмеченный пробел, так как посвящена решению актуальной научной задачи, имеющей важное хозяйственноезначение, а именно, разработке метода оценки степени влияния характеристикСКИ ЭМИ на устойчивое функционирование широкополосных средстврадиодоступа с определением механизма влияния, и критериальных параметроввлияния.В связи с этим особенно актуальным является проведение расчетных иэкспериментальных исследований воздействия СКИ ЭМИ на широкополосныесредства радиосвязи для реализации перспективных эффективных мер таких как,например, выявление возможности повышения эффективности такого воздействиябез увеличения амплитудных характеристик воздействующего поля путемвыявления зависимости снижения устойчивого функционирования исследуемыхустройств от изменения временных параметров воздействующего СКИ ЭМИ.Особую актуальность данная проблема приобретает еще и в связи спринятием нового поколения национальных и международных стандартов поэлектромагнитнымявлениямиразработкойновыхтиповисточниковэлектромагнитной энергии, которые характеризуются более высокими амплитудными значениями и более короткими временными характеристиками, лежащими внаносекундной и субнаносекундной областях.

Это и определило важность ипрактическую значимость решаемой в диссертации научно-технической задачи.Целью диссертационной работы является разработка метода оценки помехоустойчивости средств ШРД к воздействию СКИ ЭМИ на основе исследованиямеханизма влияния временных параметров последовательности СКИ ЭМИ на устойчивое функционирование ШРД.5Для достижения поставленной цели решаются следующие основныезадачи:1. Анализ состояния проблемы обеспечения устойчивого функционирования средств ШРД в условиях воздействия преднамеренных импульсных ЭМВ.2.