برحسب نوع شماهاي مدولاسيون به كار رفته و ماهيت خروجي منبع اطلاعات، سيستم هاي مخابراتي را مي توان به سه گروه زير تقسيم كرد:
- سيستم هاي مخابراتي آنالوگ كه براي انتقال اطلاعات آنالوگ با استفاده از روش هاي مدولاسيون آنالوگ طراحي مي شوند.
- سيستم هاي مخابراتي ديجيتال كه براي انتقال اطلاعات ديجيتال با استفاده از شماهاي مدولاسيون ديجيتال طراحي مي شوند.
- سيستم هاي مختلط كه براي انتقال سيگنال هاي پيام آنالوگ نمونه برداري و كوانتيزه شده، از شماهاي مدولاسيون ديجيتال، استفاده مي كنند.
روشهاي ديگر تقسيم بندي سيستمهاي مخابراتي براساس فركانس حامل و ماهيت كانال مخابراتي است. يكي از روش هاي تأمين امنيت در سيستم هاي مخابراتي، رمزنگاري است. در رمزنگاري سيستم هاي مخابراتي آنالوگ و ديجيتال بايد مبنا را بر پايه ديجيتال نهاد به اين معني كه اعمال رمزنگاري در محيط ديجيتال صورت گيرد.
در سيستمهاي آنالوگ هم شنوايي سيستماتيك مكرر رخ ميدهد و اطلاعات در معرض نظر و سمع ديگران قرار مي گيرد. از نظر امكان تجسس و شنود عمدي نيز سيستم هاي آنالوگ نسبت به سيستم هاي ديجيتال بي دفاع ترند. امنيت اطلاعات و رمزنگاري ديجيتالي در سيستم آنالوگ سطح محدودي از امنيت را صرفاً در حد جلوگيري از شنود عمدي يا غير عمدي فراهم مي كند. در اين نوع رمزنگاري، كيفيت سيگنال صوت پايين مي آيد. در مقايسه با سيستم هاي آنالوگ، در سيستم هاي ديجيتال سطح امنيت، با به كارگيري رمزنگاري ديجيتالي عملاً نامحدود است. رمزنگاري در سيستم هاي ديجيتال روي كيفيت اطلاعات اثر چنداني ايجاد نميكند و تنها ظرفيت پردازشي بيشتري را در سخت افزار سامانه هاي سيستم طلب ميكند. در كانال انتقال، سيستم هاي ديجيتال رفتاري به شدت غيرخطي دارند و تداخلات در آنها تقريباً غيرقابل درك اند.
الف) رويكرد سيستمي رمزكننده سيگنال صحبت در يك سيستم مخابراتي بي سيم
در شكل (6-3 الف) و (6-3 ب ) بلوك دياگرام دو سيستم آنالوگ و ديجيتال نشان داده شده است. سيگنال صحبت طبيعتاً آنالوگ است. در سيستم مخابراتي ساده شامل ورودي (صحبت)، فرستنده، كانال انتقال، گيرنده و خروجي، ميكروفن به عنوان مبدل ورودي عمل ميكند و فشار ناشي از موج صحبت را به انرژي الكتريكي تبديل مي كند. به همين ترتيب بلندگو در طرف گيرنده سيگنال الكتريكي دريافتي را به صدا تبديل مي كند. كانال انتقال به عنوان واسطه، سيگنال الكتريكي را از فرستنده به گيرنده انتقال مي دهد. پس از تبديل صحبت به سيگنال الكتريكي توسط ميكروفن، سيگنال حاصل هنوز آنالوگ است. تمام الگوريتم هاي كدينگ و رمزنگاري صحبت بر مبناي پردازش كامپيوتري، نمونه هاي گسسته صحبت را تفسير مي كنند.
سيگنال آنالوگ در بلوك A/Dنمونه برداري شده و نمونه ها پس از كوانتيزه شدن، كد ميشوند.اين كد ميتواند يك دنباله باينري باشد. تركيب كوانتيزه كننده و كدكننده را مبدل آنالوگ به ديجيتال گويند. سيگنالي كه به صورت ديجيتالي كد شده و پس از فشرده سازي، براي انجام اعمال پردازش امنيتي و رمزنگاري وارد بلوك Processor مي شود. در اين قسمت سيگنال، رمز شده و جهت ارسال به بلوك بعدي وارد مي شود. در صورتي كه مدولاسيون سيستم آنالوگ باشد، لازم است مجدداً سيگنال توسط بلوك A/D به آنالوگ تبديل شده و سپس ارسال شود. همانطور كه در شكل 3 نمايان است در گيرنده نيز عكس اعمال فوق صورت ميگيرد.
ب) عملكرد رمزكننده در يك سيستم مخابراتي بي سيم
براي ساختن سيگنال صحبت رمزشده، ساختار آن بايد به هم ريخته شود به طوري كه براي عوامل غيرمجاز به كلي نامفهوم شود. به طور ايده آل براي ايجاد امنيت بيشتر بايد سيگنال صحبت تغيير شكل يافته و به وسيله يك پردازش امنيتي، قابليت فهم باقيمانده در آن در مقايسه با سيگنال اصلي به صفر رسانده شود. از طرفي زماني كه سيگنال رمزشده فرستاده مي شود، طرف مقابل بايد بتواند آن را در زمان مقرر دريافت كند. سيگنال دريافتي بايد در حد ايده آل با همان كيفيت و يا كيفيتي نزديك به سيگنال اصلي دريافت شود.اين سيگنال بايد داراي متدي جهت تعيين و تعريف سطح امنيتي مشخصي باشد. مقاومت در مقابل نويز و اعوجاج كانال آزاد از ديگر خصوصيات سيگنال رمز شده است. در نهايت سيگنال بايد در پهناي باند يكسان، سازگار با سيستم مخابراتي موجود باشد و تأخير بيش از حد بر اثر پردازش در آن وجود نداشته باشد. براي ايجاد چنين سيگنالي با خصوصيات ذكرشده بايستي برخي موارد را هنگام طراحي در نظر داشت كه در فصل قبل بعضي از اين موارد بيان شد.
ج) شبكه راديويي آنالوگ
براي تأمين امنيت در يك شبكه راديويي آنالوگ، در شبكه اي راديويي مانند VHF- HBميتوان از رمزگذاري E2Eدر سطح بي سيم هاي شبكه استفاده كرد. اصولاً ارزش امنيتي در يك شبكه به قابليت برقراري رمزگذاري E2E در آن بستگي زيادي دارد. در رمزگذاري E2E تقريباً امنيت شبكه در سطح بالايي تأمين شده و ميزان دسترسي به اطلاعات مورد انتقال كنترل شده و محدود و تنها با استفاده از Interfaceهايي كه قابليت رمزگشايي و رمزنگاري مجدد آن را در شبكه دارند، امكان پذير است. در يك شبكه راديويي آنالوگ مانند VHF- HB مي توان از يك رمزكننده ديجيتال استفاده كرد. همان گونه كه در شكل (7-3 ) نمايان است، سيگنال صدا پس از ورود به بي سيم از طريق ميكروفن وارد بلوك رمزكننده مي شود.
شكل 3-7 :بلوك دياگرام رمزكننده ديجيتال در يك سيستم آنالوگ
در اين سيستم به علت ديجيتال بودن فرآيند و آنالوگ بودن بي سيم، دو بار عمل مدولاسيون صورت مي گيرد. يك بار مدولاسيون QPSK در مودم رمزكننده و يك بار مدولاسيون FM در قسمت RF بي سيم. بايد توجه داشت كه اين عمل باعث كاهش كيفيت صوت و نيز كم شدن برد ارتباطي ميشود. در مدولاسيون FM در فواصل طولاني نسبت S/Nكاهش مي يابد. اين اثر هنگامي كه رمزكننده ديجيتال روي بي سيم نصب مي شود به صورت آثار مخرب روي مودم نمايان مي شود، يعني افزايش نويز روي مودم تأثير گذاشته و در نتيجه برخي از بيت هاي سيگنال از بين مي روند كه اثر آن به صورت خرابي روي صدا خود را نشان مي دهد.
شكل8-3 :تضعيف سيگنال راديويي
در حالي كه در سيستم هاي ديجيتال به علت انجام مدولاسيون ديجيتال، پس از رمزنگاري، سيگنال با يكبار مدولاسيون ارسال مي شود. از جمله بلوك هاي يك سيستم رمزكننده Vocoder است كه مخفف اصطلاح voice coder است. نرخ بيت يك فشرده سازي در يك vocoder بسته به ميزان نرخ بيت در شبكه و نيز ملاحظات طراحي مي تواند از انواعي چون MELP ،طراحي شود. (آناليزسيگنال) در vocoder در هر كسري از ثانيه، يك بازبيني روي سيگنال انجام مي شود تا بدين وسيله صدادار يا بي صدا بودن سيگنال بررسي شود در ادامه، سيگنال صوت ديجيتالي فشرده شده وارد بلوك رمزنگاري، جهت پردازشهاي امنيتي و عمليات رمزنگاري مي شود. معمولاً در يك رمزكننده صوت، به منظور عدم تأخير در ارسال و دريافت پيام ناشي از رمزنگاري، وظيفه پردازش امنيتي بر عهدة يك DSP با توان محاسباتي و سرعت بالا قرار مي گيرد. بدين منظور بايستي الگوريتم رمز مورد نظر را به صورت كد درآورده و آن را به وسيله زبان اسمبلي مخصوص همان DSP پياده سازي كرد.
در مرحله بعدي، سيگنال رمزشده به يك مودم جهت انجام مدولاسيون QPSK وارد مي شود. مدولاسيون QPSK هر زوج بيت را به 4 حالت فازي تبديل مي كند. در PSK چهار فاز (QPSK ) ، در هر فاصله زماني T ثانيه يكي از چهار شكل موج مختلف ارسال مي شود. اين شكل موجها مربوط به انتقال فاز 0،90،180،360 است. شماي QPSK نشان ميدهد كه بهترين حالت را از نظر تعويض پهناي باند و توان مصرفي دارا است. اين نوع مدولاسيون، مناسب ترين نوع براي يك شبكه راديويي آنالوگ است. پس از انجام اعمال پردازش جهت رمزنگاري، يك سيگنال رمزشده حاصل مي شود. سيگنال رمزشده جهت ارسال به قسمت RF بي سيم منتقل ميشود. به همين ترتيب در بي سيم گيرنده نيز ابتدا سيگنال دريافتي در رمزكننده رمزگشايي شده و سپس از طريق برد اصلي بي سيم به خروجي بلندگو منتقل مي شود. در شبكه هاي راديويي اگر 60 %كيفيت صوت (نسبت 5/3 ) وجود داشته باشد مي توان آن را كد كرده، رمز كرد و به گيرنده ارسال كرد. بديهي است در كيفيت هاي كمتر از مقدار مذكور، عمليات رمزنگاري باعث ايجاد اختلال و به هم ريختگي صوت دريافتي ميشود.
استعلام اصالت مدرک آموزشی
