Устойчивость радиосистем к помехам

Задачей любой системы безопасности является защита объекта. От скорости и корректности реагирования системы на возникшую угрозу зависит сохранение жизни людей и имущества. Сегодня количество электронных устройств, создающих помехи, исчисляется миллионами, поэтому возникает вопрос: "Насколько надежной будет работа радиоканальной системы безопасности в таких условиях?". Чтобы ответить на него, проанализируем возможные типы электромагнитного воздействия и способы борьбы с ними

В.И. Зыков
Заведующий кафедрой связи
Академии ГПС МЧС России, д.т.н., профессор

Существует несколько видов воздействий, которые могут повлиять на работу радиоканальной системы безопасности. Для удобства изложения разобьем материал статьи на три составные части:

    Преднамеренные радиопомехи ("саботаж").
    Съем информации из охраняемых помещений ("прослушка").
    Непреднамеренные помехи. Вероятность ложной тревоги.

Преднамеренная радиопомеха ("саботаж")

Защита от преднамеренных помех актуальна прежде всего на частных объектах, оборудованных охранной сигнализацией. Несмотря на то что изготовление и применение радиотехнических средств с недопустимо большой мощностью преследуется по закону, риск применения злоумышленниками "глушилок" на объекте остается. Помехи можно классифицировать по соотношению спектра помех и полезных сигналов:

    Прицельные – излучаются на рабочей частоте технического средства.
    Заградительные – имеют ширину спектра, превышающую полосу частот сигнала.

Рассмотрим более подробно каждый из этих видов помех и способы противодействия им.

Прицельная помеха
Обратимся к примеру воздействия прицельной помехи, когда помеха излучается на рабочей частоте технического средства. На рис. 1 представлены:

    приемно-контрольный прибор;
    извещатель, работающий на одном из частотных каналов;
    мощная радиостанция (источник помехи), работающая на том же частотном канале.

Если между источником помехи и приемно-кон-трольным прибором нет экранирующих препятствий, то на входе приемного тракта приемно-контрольного прибора получим сигнал, который будет полностью подавлять полезный сигнал.

При возникновении описанной выше ситуации проявляется одно из принципиальных преимуществ радиоканальных систем с двухсторонним протоколом обмена: обязательное подтверждение получения сообщения (квитирование).

Предположим, что при инсталляции системы на объекте был выбран частотный канал 1 (всего в системе – 10 частотных каналов в диапазонах 433 и 868 МГц).

Один из извещателей, передающий контрольные сигналы с периодом Т0, не получив квитанцию от приемно-контрольного прибора после передачи тестового сигнала, немедленно задействует все предусмотренные способы доставки сигнала, которые перечислены ниже.

1. Автоматическая регулировка периода выхода в эфир.
Специалистам известно, что емкость радиосистемы (число адресуемых устройств) во многом определяется способностью системы регулировать объем передаваемой информации (трафика). Чем больше объем информации, который необходимо передать, тем меньшее число устройств может работать на одном частотном канале связи. Поэтому в нормальных условиях периодичность выхода радиоустройств в эфир снижается до необходимого минимума. При возникновении нештатной ситуации извещатель прежде всего пытается "достучаться" до контрольной панели, уменьшая период выхода в радиоэфир Т1 по сравнению с исходным периодом Т0.

2. Автоматическая регулировка мощности излучения.
Для того чтобы извещатели, расположенные рядом с приемно-контрольным прибором, не мешали работе извещателей, находящихся на значительном удалении, применяется механизм автоматической регулировки мощности излучения радиоустройств. Однако в особых случаях все радиоустройства имеют право менять мощность своего излучения.

3. Автовыбор резервных каналов.
И наконец, наиболее действенный метод из всех упомянутых выше – автоматическая смена частотного канала на один из десяти в диапазонах 433 и 868 МГц.

Заградительная широкополосная помеха
Рассмотрим пример воздействия помехи на приемное устройство, когда имеется радиостанция, формирующая широкополосную помеху (см. рис. 2).

Спектр такой помехи получается путем перемножения несущей частоты и импульсного сигнала большой скважности. Ширина спектра и расстояние между спектральными составляющими помехи определяются периодом следования импульсов и их длительностью. Мощность излучения спектральных составляющих широкополосного спектра будет в десятки раз меньше исходного сигнала. Дальность влияния широкополосной помехи на приемно-контрольный прибор в разы меньше, чем для прицельной помехи. Переносная радиостанция может заглушить систему в радиусе 20–30 метров в прямой видимости. Если учесть, что радиостанцию и приемно-контрольный прибор разделяет 2–3 стены, блокирование системы практически невозможно. Пример: устройства подавления GSM-сигнала, радиус действия которых составляет от 5 до 20 метров. Пара стен плюс железная дверь сводит работу таких "глушилок" на "нет".

Тем не менее вероятность заглушить приемно-контрольный прибор существует. Решающее преимущество систем с двухсторонней связью в данной ситуации заключается в том, что система уже через несколько секунд распознает помеху и начнет бороться с этой проблемой посредством изменения мощности излучения, периода выхода в эфир, смены частотных каналов.

Если связь не может быть восстановлена даже после всех описанных выше действий, то имеет место преднамеренное технически подготовленное саботирование работы системы, например постановка мощной широкополосной помехи во всем разрешенном диапазоне частот. В этом случае сигнал "Потеря связи" действительно должен передаваться на пульт охраны для дальнейшего анализа ситуации.