Nghiên cứu cải tiến thiết bị gây nhiễu cho liên lạc qua điện thoại di động

Chuyên đề nghiên cứu Cải tiến thiết bị gây nhiễu liên lạc điện thoại di động, cập nhật xu hướng mới, giá trị tham khảo cao cho chuyên gia chuyên ngành

• Tác giả: Đậu Tuấn Anh
• Người hướng dẫn: PGS. TS Trịnh Anh Vũ
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông
• Đề tài: Cải Tiến Thiết Bị Gây Nhiễu Liên Lạc Qua Điện Thoại Di Động
• Loại tài liệu: luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VÔ TUYẾN
• 1.1. Nền tảng của thông tin vô tuyến
• 1.2. Các đặc tính của sóng vô tuyến
• 1.3. Phân loại tần số vô tuyến
• 1.4. Đường truyền lan sóng vô tuyến
• 1.5. Hệ thống thông tin di động
• 1.5.1. Các đặc điểm chính của thông tin di động
• 1.5.2. Cấu trúc tế bào trong mạng di động
• 2. CHƯƠNG II: NHIỄU VÔ TUYẾN ĐIỆN
• 2.1. Khái niệm chung
• 2.2. Phân loại nhiễu trong thông tin vô tuyến điện
• 2.3. Phân loại nhiễu trong nhiệm vụ tác chiến điện tử
• 2.3.1. Nhiễu tiêu cực
• 2.3.2. Nhiễu tích cực
• 2.3.3. Các đặc trưng cơ bản của nhiễu tạp ngụy trang
• 2.4. Phương pháp hình thành một số dạng nhiễu
• 2.4.1. Nhiễu có cấu trúc theo quy luật
• 2.4.2. Nhiễu có cấu trúc không theo quy luật
• 2.5. Tham số chính dùng để đánh giá nhiễu cho tín hiệu số
• 2.6. Lý thuyết gây nhiễu cho BFSK và BPSK
• 2.6.1. Gây nhiễu tạp âm chặn
• 2.7. Lý thuyết gây nhiễu bằng trải phổ
• 2.7.1. Nhiễu tạp âm băng thông rộng
• 2.7.2. Nhiễu tạp âm dải cục bộ
• 2.8. Nhiễu lặp lại
• 3. CHƯƠNG III: GÂY NHIỄU ĐƯỜNG TRUYỀN SỐ LIỆU CỦA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
• 3.1. Nhiễu trên mạng thông tin di động
• 3.2. Phương pháp trải phổ sóng vô tuyến
• 3.3. Tấn công DOS lên hệ thống GSM
• 3.3.1. Gây nhiễu trên hệ thống GSM
• 3.3.2. Gây nhiễu gián đoạn trên hệ thống GSM
• 3.4. Thiết kế, chế tạo thiết bị gây nhiễu
• 3.4.1. Sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý của thiết bị
• 3.4.2. Các chỉ tiêu tham số kỹ thuật
• 3.5. Xây dựng phương pháp kiểm tra - hiệu chỉnh cho thiết bị
• 3.5.1. Kiểm tra tham số nguồn
• 3.5.2. Kiểm tra tham số các kênh gây nhiễu
• 3.6. Đánh giá hiệu quả của thiết bị
• 3.7. Hướng mới trong nghiên cứu sản xuất
• KẾT LUẬN CHUNG
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết bị gây nhiễu

Thiết bị gây nhiễu liên lạc điện thoại di động là một công cụ quan trọng trong việc bảo vệ thông tin và ngăn chặn các hành vi nghe lén trái phép. Thiết bị gây nhiễu hoạt động bằng cách phát ra các tín hiệu nhiễu, làm giảm hoặc ngăn chặn khả năng truyền tải tín hiệu của điện thoại di động. Việc cải tiến công nghệ trong lĩnh vực này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả của thiết bị mà còn đảm bảo an toàn cho các cuộc gọi và thông tin nhạy cảm. Theo nghiên cứu, nhiễu sóng điện thoại có thể được phân loại thành nhiều dạng khác nhau, bao gồm nhiễu có cấu trúc và nhiễu không có cấu trúc. Mỗi loại nhiễu có những đặc điểm và ứng dụng riêng, ảnh hưởng đến khả năng liên lạc của thiết bị di động. Việc hiểu rõ về công nghệ gây nhiễu và các phương pháp áp dụng là rất cần thiết để phát triển các giải pháp bảo mật hiệu quả hơn.

1.1. Các loại nhiễu và tác động của chúng

Nhiễu trong thông tin vô tuyến có thể được phân loại thành nhiễu tiêu cực và nhiễu tích cực. Nhiễu tiêu cực thường gây ra sự suy giảm chất lượng tín hiệu, trong khi nhiễu tích cực có thể được sử dụng để bảo vệ thông tin bằng cách làm cho tín hiệu khó bị nghe lén. Các nghiên cứu cho thấy rằng tác động của nhiễu đến tín hiệu điện thoại di động có thể dẫn đến việc mất cuộc gọi hoặc giảm chất lượng cuộc gọi. Để giảm thiểu tác động này, các thiết bị gây nhiễu cần được thiết kế với các thông số kỹ thuật phù hợp, đảm bảo rằng chúng có thể hoạt động hiệu quả trong môi trường thực tế. Việc cải tiến thiết bị gây nhiễu không chỉ giúp nâng cao khả năng bảo mật mà còn tạo ra một môi trường liên lạc an toàn hơn cho người dùng.

II. Công nghệ gây nhiễu và ứng dụng thực tiễn

Công nghệ gây nhiễu đã có những bước tiến đáng kể trong những năm gần đây. Các thiết bị hiện đại không chỉ đơn thuần phát ra nhiễu mà còn có khả năng điều chỉnh tần số và cường độ của tín hiệu nhiễu để phù hợp với từng tình huống cụ thể. Cải tiến công nghệ trong lĩnh vực này cho phép các thiết bị gây nhiễu hoạt động hiệu quả hơn, giảm thiểu tác động đến các tín hiệu hợp pháp. Việc áp dụng công nghệ thông tin trong thiết kế thiết bị gây nhiễu giúp tối ưu hóa quy trình phát tín hiệu, từ đó nâng cao khả năng bảo mật cho các cuộc gọi điện thoại di động. Các ứng dụng thực tiễn của thiết bị gây nhiễu rất đa dạng, từ việc bảo vệ thông tin trong các cuộc họp quan trọng đến việc ngăn chặn các hành vi nghe lén trong các tình huống nhạy cảm.

2.1. Thiết kế và chế tạo thiết bị gây nhiễu

Quá trình thiết kế và chế tạo thiết bị gây nhiễu bao gồm nhiều bước quan trọng, từ việc xác định các thông số kỹ thuật đến việc lựa chọn linh kiện phù hợp. Các thiết bị này cần phải được tối ưu hóa để hoạt động hiệu quả trong các điều kiện khác nhau. Việc sử dụng các linh kiện điện tử tiên tiến giúp nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị. Ngoài ra, việc kiểm tra và hiệu chỉnh thiết bị cũng rất quan trọng để đảm bảo rằng nó hoạt động đúng theo yêu cầu. Các chỉ tiêu tham số kỹ thuật cần được xác định rõ ràng để đánh giá hiệu quả của thiết bị trong thực tế. Việc cải tiến thiết bị gây nhiễu không chỉ giúp nâng cao khả năng bảo mật mà còn tạo ra một môi trường liên lạc an toàn hơn cho người dùng.

III. Đánh giá hiệu quả và hướng phát triển

Đánh giá hiệu quả của thiết bị gây nhiễu là một phần quan trọng trong quá trình nghiên cứu và phát triển. Các chỉ tiêu như khả năng giảm thiểu nhiễu, độ ổn định của tín hiệu và khả năng tương thích với các thiết bị khác cần được xem xét kỹ lưỡng. Việc cải tiến thiết bị gây nhiễu không chỉ giúp nâng cao hiệu quả mà còn mở ra hướng phát triển mới cho công nghệ bảo mật thông tin. Các nghiên cứu hiện tại đang tập trung vào việc phát triển các giải pháp gây nhiễu thông minh, có khả năng tự động điều chỉnh theo môi trường xung quanh. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả của thiết bị mà còn giảm thiểu tác động đến các tín hiệu hợp pháp. Hướng phát triển này có thể tạo ra những bước tiến lớn trong việc bảo vệ thông tin và đảm bảo an toàn cho người dùng.

3.1. Hướng mới trong nghiên cứu sản xuất

Hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực cải tiến thiết bị gây nhiễu đang tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và học máy. Những công nghệ này có thể giúp thiết bị gây nhiễu tự động nhận diện và điều chỉnh theo các tín hiệu xung quanh, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động. Việc áp dụng các công nghệ này không chỉ giúp cải thiện khả năng bảo mật mà còn tạo ra những sản phẩm thân thiện hơn với người dùng. Các nghiên cứu cũng đang xem xét việc tích hợp các thiết bị gây nhiễu vào các hệ thống an ninh hiện có, nhằm tạo ra một giải pháp toàn diện cho việc bảo vệ thông tin. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả của thiết bị mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực bảo mật thông tin.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ và hệ thống thông tin di động, việc đảm bảo an ninh, an toàn thông tin vô tuyến trở thành vấn đề cấp thiết. Theo ước tính, lưu lượng truyền thông không dây toàn cầu tăng trưởng nhanh chóng trong thập niên đầu thế kỷ 21, kéo theo nhu cầu bảo vệ hệ thống khỏi các tác động gây nhiễu ngày càng cao. Luận văn tập trung nghiên cứu cải tiến thiết bị gây nhiễu liên lạc qua điện thoại di động, nhằm nâng cao hiệu quả trong việc phòng ngừa, phát hiện và ngăn chặn các hoạt động thu thập thông tin trái phép qua mạng di động.

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể là phân tích các loại nhiễu ảnh hưởng đến hệ thống thông tin di động, đánh giá các phương pháp gây nhiễu hiện có, từ đó thiết kế và cải tiến thiết bị gây nhiễu phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hệ thống GSM và các công nghệ liên quan trong giai đoạn từ năm 2010 đến 2014, với các thử nghiệm thực tế tại một số địa phương và môi trường mô phỏng.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao khả năng bảo vệ an ninh thông tin trong các phòng họp, cơ quan, tổ chức sử dụng điện thoại di động, đồng thời góp phần phát triển công nghệ gây nhiễu phục vụ mục đích quốc phòng và an ninh mạng. Các chỉ số hiệu quả như tỷ lệ lỗi bit (BER), tỷ số tín hiệu trên nhiễu (S/N), và công suất phát của thiết bị được sử dụng làm thước đo đánh giá kết quả nghiên cứu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu sau:

• Lý thuyết thông tin vô tuyến: Giới thiệu về sóng vô tuyến, phân loại tần số, đặc tính truyền sóng và cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM. Các khái niệm chính bao gồm tần số vô tuyến (RF), sóng trời, sóng bề mặt, và cấu trúc tế bào (Cellular).

• Lý thuyết nhiễu vô tuyến điện: Phân loại nhiễu (đồng kênh, kênh liền kề, nhiễu xuyên điều chế), các đặc trưng cơ bản của nhiễu tạp ngụy trang, và các phương pháp hình thành nhiễu như nhiễu tạp trực tiếp, nhiễu điều biên, nhiễu điều tần, nhiễu xung hỗn loạn.

• Lý thuyết gây nhiễu cho tín hiệu số: Nghiên cứu các dạng sóng gây nhiễu cho kỹ thuật điều chế BFSK và BPSK, bao gồm gây nhiễu tạp âm chặn, tạp âm xung và nhiễu tone. Ngoài ra, lý thuyết gây nhiễu bằng trải phổ (DSSS, FHSS) cũng được áp dụng để đánh giá hiệu quả gây nhiễu trong môi trường truyền thông số.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng gồm: Carrier/Interference (C/I), tỷ số năng lượng bit trên mật độ công suất nhiễu (Eb/N0), độ lợi xử lý (Processing Gain), và các loại kênh logic trong GSM như BCCH, CCCH, SDCCH, TCH.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm tài liệu chuyên khảo, sách giáo trình, báo cáo kỹ thuật và các kết quả thử nghiệm thực tế tại Viện H56 - Bộ Công an. Phương pháp nghiên cứu kết hợp:

• Phân tích lý thuyết: Tổng hợp và phân tích các mô hình gây nhiễu, đặc tính sóng vô tuyến và cấu trúc mạng GSM để xây dựng cơ sở lý thuyết cho thiết kế thiết bị.

• Thiết kế và chế tạo thiết bị gây nhiễu: Sử dụng sơ đồ khối và nguyên lý mạch điện tử, lựa chọn linh kiện như IC SKY65120, SKY12322-86LF để phát triển thiết bị gây nhiễu cầm tay và cố định.

• Thử nghiệm và hiệu chỉnh: Kiểm tra các tham số kỹ thuật như công suất phát, dải tần gây nhiễu, hiệu quả gây nhiễu trên các kênh GSM 900 MHz, 1800 MHz và 2100 MHz. Thời gian nghiên cứu kéo dài trong khoảng 12 tháng, với các giai đoạn thiết kế, chế tạo, thử nghiệm và đánh giá.

Phương pháp phân tích sử dụng các công thức tính toán tỷ số tín hiệu trên nhiễu, xác suất lỗi bit, và các tham số kỹ thuật của thiết bị để đánh giá hiệu quả gây nhiễu. Cỡ mẫu thử nghiệm bao gồm nhiều thiết bị và môi trường khác nhau nhằm đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phân loại và đặc tính nhiễu ảnh hưởng đến mạng di động: Nghiên cứu xác định rõ các loại nhiễu chính gồm nhiễu đồng kênh, kênh liền kề và nhiễu xuyên điều chế, với tỷ số tín hiệu/nhiễu (C/I) cần đạt trên 30 dB để đảm bảo chất lượng truyền dẫn. Ví dụ, nhiễu cùng kênh với cường độ trường 32 dBμV/m và nhiễu kênh kề 48 dBμV/m dẫn đến tổng cường độ trường cần thiết là 63,2 dBμV/m.

2. Hiệu quả các dạng sóng gây nhiễu: Thiết bị gây nhiễu tạp âm chặn băng rộng đơn giản nhưng tiêu hao năng lượng lớn; trong khi đó, gây nhiễu tạp âm xung và trải phổ (DSSS, FHSS) cho hiệu quả cao hơn với cùng công suất phát. Tỷ lệ lỗi bit (BER) tăng đáng kể khi sử dụng nhiễu xung với chu kỳ gây nhiễu nhỏ hơn 1, cho thấy khả năng tập trung năng lượng hiệu quả.

3. Thiết kế và thử nghiệm thiết bị gây nhiễu: Thiết bị gây nhiễu cầm tay và cố định được chế tạo với các IC chuyên dụng, hoạt động hiệu quả trong dải tần 462-467 MHz, 869-880 MHz, 925-960 MHz, 1805-1880 MHz và 2100 MHz. Công suất phát tối đa đạt 39 dBm cho MS và 58 dBm cho BTS trong mạng GSM 900. Thiết bị có khả năng gây nhiễu gián đoạn, làm mất đồng bộ kênh SACCH trong GSM, gây rớt cuộc gọi khi gây nhiễu kéo dài trên 480 ms.

4. Tác động của gây nhiễu lên hệ thống GSM: Gây nhiễu làm giảm tỷ số tín hiệu trên nhiễu (S/N) từ mức 9-12 dB xuống dưới 4-8 dB, làm tăng tỷ lệ lỗi bit và gây mất kết nối. Việc gây nhiễu tập trung vào các kênh đồng bộ và kênh điều khiển giúp tăng hiệu quả ngắt kết nối và phủ nhận dịch vụ (DOS).

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc cải tiến thiết bị gây nhiễu dựa trên lý thuyết nhiễu và cấu trúc mạng GSM là khả thi và hiệu quả. So với các nghiên cứu trước đây, thiết bị cải tiến có khả năng hoạt động đa băng tần và điều khiển linh hoạt hơn, phù hợp với môi trường thực tế tại Việt Nam. Việc sử dụng các dạng sóng gây nhiễu phù hợp với đặc điểm kỹ thuật của mạng GSM giúp tối ưu hóa công suất và giảm tiêu hao năng lượng.

Biểu đồ thể hiện tỷ lệ lỗi bit (BER) theo tỷ số tín hiệu trên nhiễu (Eb/N0) minh họa rõ sự khác biệt giữa các dạng sóng gây nhiễu, trong đó gây nhiễu tạp âm xung và trải phổ cho hiệu quả cao hơn so với tạp âm băng rộng. Bảng so sánh công suất phát và dải tần gây nhiễu cũng cho thấy thiết bị cải tiến đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật.

Ý nghĩa của nghiên cứu không chỉ nằm ở việc nâng cao khả năng phòng thủ an ninh thông tin mà còn mở ra hướng phát triển công nghệ gây nhiễu phục vụ quốc phòng, an ninh mạng trong tương lai.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường nghiên cứu và phát triển thiết bị gây nhiễu đa băng tần: Động từ hành động là "phát triển", mục tiêu là mở rộng dải tần gây nhiễu từ 400 MHz đến 3 GHz, thời gian thực hiện trong 2 năm, chủ thể thực hiện là các viện nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ.

2. Ứng dụng công nghệ trải phổ và nhảy tần nhanh trong thiết bị gây nhiễu: Đề nghị "ứng dụng" kỹ thuật DSSS và FHSS để tăng độ lợi xử lý, giảm tiêu hao năng lượng, nâng cao hiệu quả gây nhiễu, thời gian triển khai 18 tháng, chủ thể là các nhóm kỹ thuật và phòng thí nghiệm.

3. Xây dựng quy trình kiểm tra, hiệu chỉnh thiết bị gây nhiễu chuẩn hóa: Hành động "xây dựng" quy trình kiểm tra tham số nguồn, công suất phát, dải tần và hiệu quả gây nhiễu, nhằm đảm bảo chất lượng thiết bị trước khi đưa vào sử dụng, thời gian 12 tháng, chủ thể là các cơ quan quản lý và phòng thử nghiệm.

4. Tăng cường đào tạo và nâng cao nhận thức về an ninh thông tin vô tuyến: Khuyến nghị "tổ chức" các khóa đào tạo chuyên sâu cho cán bộ kỹ thuật và người dùng cuối về tác hại của gây nhiễu và biện pháp phòng tránh, thời gian liên tục, chủ thể là các trường đại học và trung tâm đào tạo.

Các giải pháp trên nhằm mục tiêu nâng cao chỉ số hiệu quả gây nhiễu (tỷ lệ lỗi bit tăng trên 20%), giảm tỷ lệ rớt cuộc gọi dưới 5% trong môi trường có gây nhiễu, và đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định trong vòng 5 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và kỹ sư công nghệ điện tử - viễn thông: Hưởng lợi từ các phân tích chuyên sâu về nhiễu vô tuyến và thiết kế thiết bị gây nhiễu, áp dụng trong phát triển sản phẩm và nghiên cứu khoa học.

2. Cơ quan an ninh, quốc phòng và các đơn vị tác chiến điện tử: Sử dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao khả năng phòng thủ, phát hiện và ngăn chặn các hoạt động gây nhiễu, bảo vệ an ninh thông tin.

3. Doanh nghiệp sản xuất thiết bị viễn thông và an ninh mạng: Áp dụng các giải pháp kỹ thuật và thiết kế thiết bị cải tiến để phát triển sản phẩm mới, đáp ứng nhu cầu thị trường và yêu cầu an ninh.

4. Sinh viên và giảng viên ngành công nghệ điện tử, viễn thông: Tham khảo luận văn để hiểu rõ về các khái niệm, phương pháp nghiên cứu và ứng dụng thực tế trong lĩnh vực gây nhiễu và bảo mật thông tin vô tuyến.

Mỗi nhóm đối tượng có thể sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo để nâng cao kiến thức chuyên môn, phát triển công nghệ hoặc xây dựng chính sách an ninh phù hợp.

Câu hỏi thường gặp

1. Thiết bị gây nhiễu hoạt động trong dải tần nào?
   Thiết bị được thiết kế để hoạt động hiệu quả trong các dải tần phổ biến của mạng di động như 462-467 MHz, 869-880 MHz, 925-960 MHz, 1805-1880 MHz và 2100 MHz, phù hợp với các chuẩn GSM và 3G hiện nay.

2. Gây nhiễu ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng cuộc gọi?
   Gây nhiễu làm giảm tỷ số tín hiệu trên nhiễu (S/N) từ mức 9-12 dB xuống dưới 4-8 dB, làm tăng tỷ lệ lỗi bit (BER), gây mất đồng bộ kênh và rớt cuộc gọi, đặc biệt khi gây nhiễu kéo dài trên 480 ms.

3. Phương pháp gây nhiễu nào hiệu quả nhất?
   Gây nhiễu tạp âm xung và gây nhiễu bằng kỹ thuật trải phổ (DSSS, FHSS) cho hiệu quả cao hơn so với gây nhiễu tạp âm băng rộng, nhờ khả năng tập trung năng lượng và giảm tiêu hao công suất.

4. Thiết bị gây nhiễu có thể gây nhiễu gián đoạn như thế nào?
   Thiết bị có thể gây nhiễu gián đoạn bằng cách tập trung gây nhiễu vào các kênh đồng bộ và điều khiển trong GSM, làm mất đồng bộ và ngắt kết nối tạm thời, từ đó gây rớt cuộc gọi hoặc phủ nhận dịch vụ (DOS).

5. Làm thế nào để kiểm tra và hiệu chỉnh thiết bị gây nhiễu?
   Quy trình kiểm tra bao gồm đo công suất phát, dải tần gây nhiễu, kiểm tra các kênh gây nhiễu trên thiết bị, sử dụng các thiết bị đo chuyên dụng để đảm bảo thiết bị hoạt động đúng thông số kỹ thuật và hiệu quả gây nhiễu đạt yêu cầu.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích chi tiết các loại nhiễu và đặc tính sóng vô tuyến, làm cơ sở cho việc thiết kế thiết bị gây nhiễu hiệu quả trên mạng di động GSM.
• Nghiên cứu lý thuyết gây nhiễu cho các kỹ thuật điều chế BFSK, BPSK và trải phổ giúp nâng cao hiệu quả gây nhiễu trong môi trường truyền thông số.
• Thiết bị gây nhiễu được cải tiến với khả năng hoạt động đa băng tần, công suất phát phù hợp và điều khiển linh hoạt, đáp ứng yêu cầu thực tế và an ninh quốc phòng.
• Kết quả thử nghiệm cho thấy thiết bị có thể gây nhiễu gián đoạn, làm mất đồng bộ và rớt cuộc gọi, góp phần phòng ngừa và ngăn chặn các hoạt động nghe trộm qua điện thoại di động.
• Đề xuất các giải pháp phát triển thiết bị gây nhiễu đa băng tần, ứng dụng công nghệ trải phổ, xây dựng quy trình kiểm tra và đào tạo nâng cao nhận thức nhằm tăng cường an ninh thông tin vô tuyến.

Tiếp theo, cần triển khai nghiên cứu mở rộng dải tần và tích hợp công nghệ mới để nâng cao hiệu quả thiết bị. Mời các nhà nghiên cứu và chuyên gia trong lĩnh vực công nghệ điện tử - viễn thông cùng hợp tác phát triển ứng dụng thực tiễn từ kết quả luận văn này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I: Tổng quan về thông tin vô tuyến. Chương II: Các phương pháp gây nhiễu vô tuyến. Chương III: Gây nhiễu trên mạng thông tin di động. Vì thời gian thực hiện luận văn có hạn, cùng với kiến thức còn hạn hẹp nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn nữa.

Sau cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Trịnh Anh Vũ cùng các thầy giáo trong khoa Điện tử Viễn thông-ĐHCN-ĐHQGHN đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn này. 10 z CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VÔ TUYẾN 1. Nền tảng của thông tin vô tuyến Hiện nay nhu cầu truy cập không dây đang được ưa chuộng và thực tế đang được ứng dụng rộng rãi. Trong thập niên đầu tiên của thế kỷ hai mốt đã chứng minh điều đó, sự truy cập dữ liệu không dây tốc độ cao đang được triển khai trên quy mô khắp toàn cầu.

Thông tin vô tuyến sử dụng khoảng không gian làm môi trường truyền dẫn. Phương pháp thông tin là: phía phát bức xạ các tín hiệu thông tin bằng sóng điện từ, phía thu nhận sóng điện từ phía phát qua không gian và tách lấy tín hiệu gốc. Về lịch sử của thông tin vô tuyến, vào đầu thế kỷ này Marconi thành công trong việc liên lạc vô tuyến qua Đại Tây dương, Kenelly và Heaviside phát hiện một yếu tố là tầng điện ly hiện diện ở tầng phía trên của khí quyển có thể dùng làm vật phản xạ sóng điện từ. Những yếu tố đó đã mở ra một kỷ nguyên thông tin vô tuyến cao tần đại quy mô.

Gần 40 năm sau Marconi, thông tin vô tuyến cao tần là phương thức thông tin vô tuyến duy nhất sử dụng phản xạ của tầng đối lưu, nhưng nó hầu như không đáp ứng nổi nhu cầu thông tin ngày càng gia tăng. Chiến tranh Thế giới lần thứ hai là một bước ngoặt trong thông tin vô tuyến. Thông tin tầm nhìn thẳng - lĩnh vực thông tin sử dụng băng tần số cực cao (VHF) và đã được nghiên cứu liên tục sau chiến tranh thế giới - đã trở thành hiện thực nhờ sự phát triển các linh kiện điện tử dùng cho HF và UHF, chủ yếu là để phát triển ngành Rađa. Với sự gia tăng không ngừng của lưu lượng truyền thông, tần số của thông tin vô tuyến đã vươn tới các băng tần siêu cao (SHF) và cực cao (EHF).

Vào những năm 1960, phương pháp chuyển tiếp qua vệ tinh đã được thực hiện và phương pháp chuyển tiếp bằng tán xạ qua tầng đối lưu của khí quyển đã xuất hiện. Do những đặc tính ưu việt của mình, chẳng hạn như dung lượng lớn, phạm vi thu rộng, hiệu quả kinh tế cao, thông tin vô tuyến được sử dụng rất rộng rãi trong phát thanh truyền hình quảng bá, vô tuyến đạo hàng, hàng không, quân sự, quan sát khí tượng, liên lạc sóng ngắn nghiệp dư, thông tin vệ tinh - vũ trụ v. Tuy nhiên, can nhiễu với lĩnh vực thông tin khác là điều không tránh khỏi, bởi vì thông tin vô tuyến sử dụng chung phần không gian làm môi trường truyền dẫn. Để đối phó với vấn đề này, một loạt các cuộc Hội nghị vô tuyến Quốc tế đã được tổ chức từ năm 1906.

Tần số vô tuyến hiện nay đã được ấn định theo "Quy chế thông tin vô tuyến (RR) tại Hội nghị ITU ở Geneva năm 1959. Sau đó lần lượt là Hội nghị về phân bố lại dải tần số sóng ngắn để sử dụng vào năm 1967, Hội nghị về bổ sung quy chế tần số vô tuyến cho thông tin vũ trụ vào năm 1971, 11 z và Hội nghị về phân bố lại tần số vô tuyến của thông tin di động hàng hải cho mục đích kinh doanh vào năm 1974. Tại Hội nghị của ITU năm 1979, dải tần số vô tuyến phân bố đã được mở rộng tới 9kHz - 400 Ghz và đã xem xét lại và bổ sung sắp xếp chính xác khoảng cách giữa các sóng mang trong Quy chế thông tin vô cho Quy chế thông tin vô tuyến điện (RR). Để giảm bớt can nhiều của thông tin vô tuyến, ITU tiếp tục nghiên cứu những vấn đề sau đây để bổ sung vào sự tuyến: - Dùng cách che chắn thích hợp trong khi lựa chọn trạm.

- Cải thiện hướng tính của anten - Nhận dạng bằng sóng phân cực chéo. - Tăng cường độ ghép kênh. - Chấp nhận sử dụng phương pháp điều chế chống lại can nhiễu.2 Các đặc tính của sóng vô tuyến Tần số sử dụng cho sóng điện từ như vai trò sóng mạng trong thông tin vô tuyến được gọi riêng là "tần số vô tuyến" (RF). Tần số này chiếm một dải rất rộng từ VLF (tần số cực thấp) tới sóng milimét.

Không thể lý giải đầy đủ sóng vô tuyến theo lý thuyết, bởi vì nó không chỉ bị ảnh hưởng bởi tầng đối lưu và tầng điện ly mà còn bởi các thiên thể, kể cả mặt trời. Do vậy, việc đánh giá các trạng thái của các hành tinh, của tầng đối lưu và điện ly và việc dự báo đường truyền sóng vô tuyến cũng như khả năng liên lạc dựa trên nhiều dữ liệu trong quá khứ là hết sức quan trọng. Phần sau đây của chương trình này sẽ giúp bạn đọc hiểu được cơ chế truyền sóng vô tuyến theo tần số thông tin vô tuyến cùng những vấn đề khác, liên quan đến sóng vô tuyến.1 Phân loại tần số vô tuyến Trong thông tin vô tuyến, cơ chế truyền sóng vô tuyến và việc sử dụng thiết bị truyền thông phụ thuộc vào tần số vô tuyến sử dụng.1 trình bày băng tần số vô tuyến được phân loại theo tiêu chuẩn quốc tế hiện hành và theo cơ chế và phương thức sử dụng sóng vô tuyến. Phân loại Cơ chế truyền Cự ly thông tin và lĩnh vực sử Tần số băng tần sóng vô tuyến dụng 3KHz~30 KHz VLF Sóng đất-điện Thông tin đạo hàng quân sự ly khắp thế giới 30KHz~300KHz LF Sóng đất 1500Km đạo hàng vô tuyến 300KHz~3MHz MF Sóng đất (Cự Phát thanh cố định 12 z ly ngắn) Hàng không, đạo hàng, liên lạc Sóng trời (Cự nghiệp dư ly dài) 3MHz~30MHz HF Sóng trời 3~6MHz : Thông tin liên tục địa 6~30Mhz : Thông tin di động Thông tin kinh doanh và nghiệp dư, dân sự quốc tế 30MHz~300MHz VHF Sóng trời Thông tin trực thi, VHF, FM Sóng đối lưu Đa thông tin 300MHz~3GHz UHF Sóng trời Rađar, đa thông tin Sóng đối lưu Thông tin di động 3GHz~30GHz SHF, Viba Sóng trời Thông tin vệ tinh, thông tin cố định, Rađar 30GHz~300GH EHF, Sóng trời Thông tin cho tương lai Milimeter Bảng 1.

Phân loại, cơ chế và sử dụng sóng vô tuyến 1.2 Đường truyền lan sóng vô tuyến Sóng vô tuyến không truyền lan theo dạng lý tưởng khi chúng ở trong không gian do ảnh hưởng của mặt đất và tầng đối lưu.1 mô tả đường truyền sóng giữa các đầu phát T và đầu thu R và chỉ cho thấy còn có sóng phản xạ từ bề mặt đất để đạt tới trạm thu, ngoài sóng trực tiếp theo đường thẳng. (a) Trong tầm trực thi (b) Ngoài tầm trực T R T R (a) Trong tầm thực thi (b) Ngoài tầm thực thi thi Hình 1. Đƣờng đi của Sóng vô tuyến 13 z Khi khoảng cách giữa trạm phát và trạm thu xa nhau hơn, thông tin bằng sóng đi thẳng trở nên không thể được do độ cong của bề mặt trái đất nhưng vẫn có thể có sóng vô tuyến truyền lan xuống mặt đất do có sóng bề mặt và sóng trời, nhờ hiện tượng khúc xạ (Hình 1. Nói chung, sóng bề mặt, sóng trực tiếp và sóng phản xạ, trừ sóng trời, đều được gọi là sóng đất.

Sóng trời là sóng điện từ bị thay đổi hành trình của mình tại tầng điện ly và quay trở về trái đất; tầng điện ly là nơi hội tụ của vô số điện tích, định hình tại độ cao 100-400Km. Ngoài sóng bề mặt và sóng trời còn có sóng tán xạ - đó là phản xạ do những sự biến đổi mãnh liệt của tầng đối lưu và điện ly hoặc do sóng điện từ va chạm với các vật chất, chẳng hạn như các sao băng, và bị tán xạ để rồi đạt tới đầu thu. Sóng tán xạ được sử dụng trong phương pháp chuyển tiếp qua tán xạ đối lưu. Tầng điện ly Sóng trời Sóng tán xạ tối ưu Tầng đối lưu Sóng bề mặt R T Hình 1.2 Hành trình của sóng vô tuyến đi qua đƣờng chân trời 1.3 Hệ thống thông tin di động 1.1 Các đặc điểm chính của thông tin di động Công nghệ thông tin vô tuyến đã phát triển với những bước dài từ điện báo, phát thanh vô tuyến và truyền hình tới việc sử dụng trải phổ cho điện thoại di động.

Vấn đề đáp ứng sự tăng trưởng về dung lượng mà không cần tăng phổ vô tuyến đã được giải quyết bằng cách giảm công suất của trạm thu phát vô tuyến BTS chỉ phục vụ một vùng nhỏ (Cell) và phủ sóng một vùng rộng bằng cách đặt nhiều cell liên tiếp nhau (Hình 1. Mỗi cell được ấn định một phần nhỏ của toàn bộ tài nguyên phổ tần số được ấn định. Các cell đặt xa nhau có thể sử dụng cùng cùng một tần số, đó là xuất xứ của tên mạng tổ ong Cellular. Nhờ 14 z khả năng sử dụng lại tần số này mà mạng cellular có dung lượng lớn hơn.3 Cấu trúc tế bào trong mạng di động Thế hệ đầu tiên của các hệ thống tổ ong là các hệ thống Analog được hãng NTT sử dụng tại Tokyo vào năm 1977.

Mạng Analog NMT được sử dụng tại châu Âu vào năm 1981, mạng AMPS được sử dụng tại Bắc Mỹ vào năm 1983. Vào cuối những năm 80 thế hệ đầu tiên của hệ thống Cellular dựa trên các kỹ thuật báo hiệu analog tỏ ra đã lỗi thời. Những tiến bộ về công nghệ mạch tích hợp cho phép các kỹ thuật mã hoá tiên tiến được sử dụng, cho phép tăng hiệu quả sử dụng phổ vô tuyến. Thêm vào đó viễn thông số cho phép sử dụng mã hoá sửa sai cung cấp một phương thức chống lại nhiễu, vấn đề gây nhiều khó khăn cho hệ thống analog.

Ngoài ra các hệ thống số cho phép ghép các loại số liệu khác nhau và điều khiển hiệu quả mạng lưới. Để đảm bảo các chức năng nói trên các mạng thông tin di động phải đảm bảo một số đặc tính cơ bản sau: - Sử dụng hiệu quả băng tần được cấp phát để đạt được dung lượng cao do sự hạn chế của dải tần vô tuyến sử dụng cho thông tin di động. - Đảm bảo chất lượng truyền dẫn yêu cầu.