Разработка учебно-лабораторного стенда для изучения волоконно-оптического канала утечки акустической информации - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника дипломная работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Разработка учебно-лабораторного стенда для изучения волоконно-оптического канала утечки акустической информации

Создание макета стенда. Изучение эффекта модуляции светового потока внешним акустическим полем. Хищение цифровой информации, методы подсоединения к оптоволокну. Сущность расчетного метода оценки разборчивости речи. Защищенность штатного переходника.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Ходоркин Дмитрий Олегович. Разработка учебно-лабораторного стенда для изучения волоконно-оптического канала утечки акустической информации.
Для дипломного проекта выбрана актуальная проблема исследования нового канала утечки акустической информации и создания лабораторно-учебного стенда для обучения молодых специалистов. Произведен анализ немногочисленных научных статей по данной проблематике и выделены основные проблемы этой области. Определен минимально необходимый состав оборудования и компонентов, на базе которых разработан план исследования и проведения экспериментов. Описана методика настройки приборов.
Проведен ряд экспериментов с целью выяснения природы возникновения канала утечки и проверки ранее известных результатов. Эксперименты проводились по нарастающей сложности и, в конце концов, завершились этапом создания и проверки учебно-лабораторного стенда. Рассмотрены условия безопасной работы с лазерными установками и уровень допустимого шума. Проведен SWOT-анализ проекта и расчет стоимости проекта.
Ранее считалось, что каналы оптической связи в силу особенностей распространения электромагнитной энергии в оптическом волокне (ОВ), а также ввиду применения узконаправленных передающих антенн в атмосферных каналах оптической связи обладают повышенной скрытностью.
Известно, что волокно представляет собой волновую структуру, в которой оптическое излучение распространяется по закону полного внутреннего отражения. Тем не менее, даже после формирования статического распределения поля в волокне, небольшая часть рассеянного излучения все же проникает за пределы отражающей оболочки и может являться каналом утечки передаваемой информации.
В основе волоконно-оптического канала утечки речевой информации лежит эффект модуляции светового потока внешним акустическим полем. В свою очередь, промодулированный речью световой поток может выйти далеко за пределы конфиденциального помещения по штатным волоконно-оптическим коммуникациям. Злоумышленник, в свою очередь, подключившись к линии связи, может произвести демодуляцию светового потока и получить доступ к конфиденциальной информации. [1]
Световые потоки, протекающие через волоконно-оптическую линию связи, можно разделить на штатные, связанные с физической реализацией протокола передачи данных, и нештатные, специально сформированные нарушителем для несанкционированного съема речевой информации.
Штатные световые потоки, формируемые, например, при цифровых методах передачи информации, позволяют создать канал утечки без нарушения работы всей системы, так как уровень акустического воздействия на штатный световой поток незначительно уменьшает отношение сигнал/шум. Также для съема речевой информации могут быть использованы переменные по интенсивности световые потоки, применяемые для синхронизации на физическом уровне работы приемопередающего активного оборудования и действующие между передачей данных.
К нештатным потокам относятся любые излучения, формируемые источниками света, несанкционированно подключенными к волоконно-оптическим коммуникациям.
Все методы нейтрализации нового канала утечки можно разделить на пассивные (например, звукоизоляция волоконно-оптического канала связи) и активные методы (различные способы фильтрации, зашумления). Эффективность любой защиты зависит от технических возможностей обнаружения угрозы безопасности информации. Технические средства, позволяющие выявить сам факт подслушивания или настройки оборудования для его осуществления, несомненно, повысят надежность системы защиты организаций. Однако в случае волоконно-оптических коммуникаций следует учитывать физические особенности оптического канала связи, такие, как малые размеры, направленность излучения и отсутствие побочных световых потоков, на основе которых можно предложить простой и эффективный способ обнаружения несанкционированного съема информации (подслушивания) путем контроля существующих в канале световых потоков.
Целью данного дипломного проекта является создание учебно-лабораторного стенда для изучения волоконно-оптического канала утечки акустической информации на базе оборудования кафедры Защиты информации НГТУ, а также разработать учебно-методическую документацию для проведения специализированных лабораторных работ студентами кафедры.
В ходе данной работы будут реализованы следующие задачи:
изучение эффекта модуляции светового потока внешним акустическим полем;
Далее рассмотрим подробнее каждую из задач.
В ходе решения данной задачи на первом этапе будет построена модель стенда для подбора компонентов и необходимого оборудования. Далее, на втором этапе будет разработан экспериментальный макет стенда для сбора предварительных данных о защищенности волоконно-оптической линии связи. Результаты работы данного этапа в дальнейшем помогут сформировать состав конечного стенда и порядок проведения исследования.
В ходе решения данной задачи будет реализован стенд, проведены эксперименты и отлажено оборудование для получения объективных данных о защищенности волоконно-оптической линии связи. Конечный стенд в дальнейшем будет использоваться для новых исследований и внедрения в учебный процесс с целью использования его студентами в специализированных лабораторных работах кафедры ЗИ.
1. ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТА МОДУЛЯЦИИ СВЕТОВОГО ПОТОКА ВНЕШНИМ АКУСТИЧЕСКИМ ПОЛЕМ
В ходе решения данной задачи на основе экспериментов на макете стенда и конечном стенде будет получен набор данных, описывающих условия формирования канала, выявленные уязвимости штатной коммуникационной линии и возможные способы подключения к линии злоумышленником.
Статьи по прослушиванию оптоволокна достаточно редки в силу определенной специфики такого рода коммуникаций. По мере удешевления оборудования и стоимости организации каналов связи на основе оптоволокна, оно все чаще применяется в коммерческой практике. Специалистам ИТ, отвечающим за вопросы безопасности коммуникаций, стоит знать об основных источниках угроз и методах противодействия. Весь спектр угроз, реализуемых для данной линии связи в данной работе, будет разделен на два вида: хищение штатной (цифровой) информации, проходящей по линии связи, и использование оптоволокна как носителя речевой информации. Именно второй вид угрозы подробно описан в данной работе.
Подробно данная угроза была рассмотрена в статье 2011 года «Скрытное подсоединение к оптоволокну: методы и предосторожности», авторами которой являются М. Зафар Икбал, Хабиб Фатхалла, Незих Белхадж. В статье достаточно подробно и популярно описаны все физические аспекты, причастные к образованию канала утечки. Во многом они аналогичны тем, что могут быть использованы для внешней акустической модуляции, о которой будет рассказано позже.
Для полноты данной работы необходимо тезисно рассмотреть проделанную ими работу и полученные результаты.
Подключение к оптоволокну (fiber tapping) - процесс, при котором безопасность оптического канала компрометируется вставкой или извлечением световой информации. Подключение к оптоволокну может быть интрузивным либо неинтрузивным. По первому методу волокно перерезается и подсоединяется к промежуточному устройству для съема информации, в то время как при использовании второго метода подключение выполняется без нарушения потока данных и перерыва соединения.
В настоящее время сообщается лишь о нескольких зафиксированных случаях подключения к оптоволокну. Это связано с большими сложностями в обнаружении места подключения, в то время как собственно подключение выполняется достаточно просто. Вот список основных инцидентов:
2000 г. - в аэропорту Франкфурта, Германия обнаружено подключение к трем главным линиям компании Deutsche Telekom;
2003 г. - на оптической сети компании Verizone обнаружено подслушивающее устройство;
2005 г. - подводная лодка ВМФ США USS Jimmy Carter модернизирована специальным образом для установки несанкционированных подсоединений к подводным кабелям.
Сгибание волокна. При данном методе подключения кабель разбирается до волокна. Данный способ основан на принципе распространения света через волокно посредством полного внутреннего отражения. Для достижения результата этим способом угол падения света на переход между собственно ядром волокна и его оболочкой должен быть больше, чем критический угол полного внутреннего отражения.
В противном случае, часть света будет излучаться через оболочку ядра. Значение критического угла является функцией показателей отражения ядра и его оболочки и представлено следующим выражением:
иc=cos-1(мcladding/мcore), причем мcladding < мcore
Здесь иc - критический угол, мcladding - показатель преломления оболочки, мcore - показатель преломления ядра.
При сгибании волокно искривляется таким образом, чтобы угол отражения стал меньше критического, и свет начал проникать через оболочку. Очевидно, что могут быть два типа сгибов: микро и макро.
Для точной оценки потерь при сгибании оптоволокна типа SMF-28 используется полновекторный частотный решатель Максвелла, основанный на методе конечных элементов высокого порядка и допускающий адаптацию граничных условий - растягивающегося идеально согласованного слоя. Получены векторные расчеты констант распространения и электрических полей мод в изогнутых волноводах. Потери при сгибе рассчитываются на основе мнимой части константы распространения фундаментальной моды. Общие потери получены сложением потерь ортогональной и базовой моды.
Данные для моделирования. Для волокна SMF-28, радиус ядра и показатель преломления представляют собой соответственно:
В оболочке, они соответственно равны:
Коэффициент преломления воздуха равен 1.
Расчет потери мощности. Радиус изгиба с взят по оси x, мода поляризуется вдоль оси y, а распространение идет по оси z, как показано на следующем рисунке:
Рис. 2.1 - Движение светового потока на сгибе оптоволокна
Рисунок 2.2 представляет собой выраженную в числах потерю на сгибе как функцию радиуса изгиба волокна метровой длины. Наблюдается логарифмическая зависимость потерь относительно радиуса изгиба. Для небольших радиусов изгиба (с < 10 mm), потери превышают 40 dB/м. При обычных радиусах изгиба (с > 15 mm) потери составляют меньше, чем 1 dB/м.
Рис. 2.2 - Численная оценка потери на изгибе как функции от радиуса изгиба
Эксперимент по подключению к оптоволокну
Полностью операция прослушивания может быть реализована с помощью следующих шагов:
получение оптического сигнала с волокна;
обнаружение механизма передачи (декодирование протокола);
программная обработка обнаружения фреймов/пакетов и извлечение из них необходимых данных.
Эксперимент включал в себя передачу цифрового видеосигнала через оптический Ethernet с одного компьютера на другой. Подсоединяемое волокно было оголено до оболочки и помещено в оптический каплер (coupler), где волокно сгибается, вызывая излучение некоторого количества света, нарушающего принцип полного внутреннего отражения. Это устройство направляет захваченный свет в однонаправленный конвертер Ethernet. В дальнейшем, фреймы Ethernet обрабатываются, и из них реконструируется видеопоток на третьем ПК. Для передачи потока и воспроизведения использовался VLC плеер. Анализатор протоколов WireShark использовался для захвата пакетов, а ПО Chaosreader использовалось для реконструкции видео из захваченных пакетов.
Программное и аппаратное обеспечение соединено, как это показано на рисунке 2.3. Оголенное волокно проходит от источника видео до приемника через зажим каплера. В зажиме часть света отводится и попадает в однонаправленный медиаконвертер, считывающий Ethernet-фреймы, которые затем передаются на третий ПК с установленным WireShark. Анализатор протокола конвертирует фреймы Ethernet и извлекает из них такую информацию, как MAC-адреса источника и приемника. Также он обрабатывает содержимое фреймов и достает из него IP-пакеты. Информация, полученная из пакетов, включает в себя IP-адреса, сообщения сигнальных протоколов и биты служебной загрузки.
Рис. 2.3 - Экспериментальная схема для подсоединения к волокну
Пакеты, собранные таким способом, сохраняются в формате файла pcap (packet capture). Затем файл обрабатывается ПО Chaosreader, который реконструирует оригинальные файлы и создает индекс реконструированных файлов. Для обнаружения захваченного видео выбираются *.DAT файлы большого размера из рабочего каталога WireShark. Затем эти файлы открывается в плеере VLC, который показывает перехваченную часть видеопотока.
Так же в рамках статьи были описаны способы защиты волоконно-оптический линии связи, такие как:
мониторинг сигналов вблизи волокна;
электрические проводники, внедренные под оболочку для отслеживания целостности кабеля;
измерение оптически значимой мощности;
применение оптических рефлектометров.
Последний способ стоит рассмотреть подробней, так как он теоретически применим и для отслеживания наличия модуляции внешним акустическим полем. Подробнее это будет описано в следующих разделах.
Поскольку подсоединение к волокну забирает часть оптического сигнала, для обнаружения подключений могут использоваться оптические рефлектометры. С их помощью можно установить расстояние по трассе, на котором обнаруживается падение уровня сигнала, что показано на следующем рисунке:
Рис. 2.4 - Поиск подключения на оптической трассе
Отдельно стоит упомянуть защиту данных шифрованием передаваемого по волоконно-оптической линии потока. Хотя шифрование никак не препятствует подсоединению к волокну, оно все же делает украденную информацию малополезной для злоумышленников. Шифрование обычно классифицируется по уровням 2 и 3.
Пример шифрования третьего уровня - протокол IPSec. Он реализуется на стороне пользователя, так что это вызывает определенные задержки в обработке. Протокол поднимается в начале сессии, и общая реализация может быть весьма сложной, если в работу вовлечено большое количество сетевых элементов. Например, ранее при разработке мультимедийных подсистем связь между различными узлами и элементами была незащищенной, что соответственно не препятствовало интерпретации информации. Существенно позже IPSec был встроен в оригинальный дизайн, так как технологии нижнего уровня не предлагали никакого шифрования вообще.
Шифрование второго уровня освобождает элементы третьего уровня от любого бремени шифрования информации. Один из возможных источников шифрования второго уровня - это оптический CDMA, который считается относительно безопасным. Данное допущение, в основном, базируется на методах расшифровки грубой силой и не учитывает более продвинутые способы. Вероятность успешного перехвата данных является функцией нескольких параметров, включая отношение сигнал/шум и дробление (fraction) доступной системной емкости. Увеличение сложности кода может увеличить отношение сигнал/шум, требуемое для злоумышленника, чтобы «сломать» кодирование всего лишь на несколько dB, в то время как обработка менее чем 100 бит со стороны злоумышленника может уменьшить отношение сигнал/шум на 12 dB. Перепрыгивание по длинам волн и распределение сигнала во времени, в частности, и использование O-CDMA, в общем, обеспечивают достаточный уровень секретности, но он высоко зависит от системного дизайна и параметров реализации.
В качестве заключения по данному разделу стоит еще раз подчеркнуть, что подсоединение к оптоволокну является весьма осязаемой угрозой интересам национальной безопасности, финансовым организациям, а также персональной приватности и свободам. После подключения, получаемая информация может быть использована многими способами в зависимости от мотивации злоумышленника и его технических возможностей. [2]
1.2 Оптоволокно как канал утечки речевой информации
Данный, специфический, канал утечки речевой информации описан в обширной серии статей кандидата физико-математических наук В.В. Гришачева. Помимо оригинальных экспериментов в данной работе ставятся и эксперименты, ранее уже проделанные Гришачевым. Результаты своих экспериментов Гришачев описывает в статье «Практическая оценка эффективности канала утечки акустической (речевой) информации через волоконно-оптические коммуникации». В работе построен стенд для изучения эффекта акустической модуляции светового потока волоконно-оптической линии связи, а также выведены зависимости эффективности канала от конкретных физических параметров оптического излучения в волоконно-оптическом канале связи. Проведенные экспериментальные исследования позволяют дать практические рекомендации по предотвращению прослушивания по штатным волоконно-оптическим коммуникациям.[3]
В своей статье «Количественная оценка эффективности канала утечки информации по техническим параметрам каналов связи» В.В. Гришачев рассматривает методы расчета параметров для практического использования при описании каналов утечки различного вида и природы. В качестве примера проведена оценка характеристик акусто-оптоволоконного канала утечки. Таким образом, на основе представленных им исследований можно провести оценку параметров акусто-оптоволоконного канала утечки речевой информации. Безопасным можно считать канал утечки с коэффициентом модуляции не выше CML = 0,1 %, коэффициентом шума не ниже CNL = 100 (20 дБ), тогда эффективность канала утечки не превысит CEL = 40 %. Бюджет канала утечки можно принять равным CLL = 20 дБ. Представленные оценочные значения характеристик акусто-оптоволоконного канала утечки показывают его высокую опасность для подслушивания. Надо отметить, что полученные оценки можно экстраполировать и на другие инженерно-технические каналы утечки.
На основе технических параметров канала связи выбраны характеристики, наиболее полно отвечающие оценке параметров канала утечки и адаптированные для практических расчетов. В качестве примера проведена оценка характеристик акусто-оптоволоконного канала утечки. [4]
В рамках данного дипломного проекта для построения учебно-лабораторного стенда используется ряд выявленных В.В. Гришачевым закономерностей. В стенде будет реализован схожий принцип формирования канала утечки, кроме того, будут задействованы и другие технические решения и подходы. Такие, как:
использование октавного генератора тонового сигнала для формирования речеподобного сигнала (по аналогии с общепринятой в России методикой оценки защищенности помещений, предназначенных для проведения конфиденциальных переговоров);
проведение ряда экспериментов с целью лучшего понимания физики явления модуляции светового потока в волоконно-оптической линии связи.
Как и было завялено выше, результатом проделанной работы станет учебно-лабораторный стенд, который в дальнейшем будет использоваться студентами в специализированных лабораторных работах кафедры ЗИ.
3. МАТЕМАТИКО-ФИЗИЧЕСКОЕОБЕСПЕЧЕНИЕ
3.1 Акустическое (речевое) воздействие
Перед изучением волоконно-оптического канала утечки речевой информации следует детально рассмотреть физические принципы формирования и восприятия человеческой речи, известные каналы утечки речевой информации и методики их оценки.
Речь человека - определенная последовательность звуков, характерных для данного языка, произносимых, обычно, слитно с паузами после отдельных слов или групп звуков.
Речь создается артикуляционными органами человека и в силу неодинаковости их размера у разных людей речь любого человека индивидуальна.
Речь представляется тремя группами характеристик:
Физические характеристики речи - характеристики речи с точки зрения волновых явлений. В этом смысле звук - колебательные движения частиц упругой среды, распространяющиеся в виде волн.
Звуковые волны в газообразных и жидких средах являются продольными (т.е. такими, в которых направления смещения частиц среды совпадают с направлением распространения волны); в твердых средах кроме продольных могут иметь место поперечные волны и их комбинации (изгибные, крутильные и т.п.).
Важнейшими характеристиками звуковых волн являются следующие:
* Диапазон частот, воспринимаемых человеческим ухом (Гц) - 16 Гц ч20 кГц (< 16 Гц - инфразвук, > 20кГц - ультразвук).
* Скорость распространения звуковых волн в среде (скорость звука)-V(м\с); при неизменных условиях распространения (температура, атмосферное давление и т.п.), V -const. Так V в воздухе равна 331 м\с (при t0 -00С, Р=1 атм); в воде -1490 м\с (20оС); в бетоне 4200ч5300 м\с.
где f - частота звука в Гц; для звуковых волн л= 1,65см ч 20,7м.
* Звуковое давление (Р) давление звуковой волны, которое она оказывает на среду при распространении в ней. Строго говоря, это переменная часть давления, т.е. разность между мгновенными значениями давления в точке среды при прохождении волны и статическим давлением в этой же точке (Р- линейная характеристика).
Р - сила, действующая на единицу поверхности: Р = F/S. Единицей измерения Р в системе СИ является Паскаль, Па (Ньютон/ метр2). для справки: 1Па в 105 раз меньше 1 атм.
Звуковое давление в воздухе изменяется от 2·10-5 Па (порог слышимости, Ро) до 105 Па (болевой порог).
Динамический диапазон Р, воспринимаемый человеческим ухом, равен ~140дБ
* Интенсивность звука или сила звука I (энергетическая характеристика) - количество энергии, проходящей в секунду через единицу площади перпендикулярно к направлению распространения волны. Единицей интенсивности звука (в системе СИ) является Вт/м2
I (дб) = 10 lg (-----------), где I0 = 10 -12 Вт/м2
Важнейшими характеристиками звуковых волн являются также фронт волны (плоская, сферическая, цилиндрическая волна), явления отражения, преломления, дифракции и затухания волн.
Понятие структурных акустических волн (структурный звук)
Под структурным звуком понимают механические колебания в твердом теле с частотой f = 16 Гцч20 кГц. Механические колебания стен, перекрытий, трубопроводов и т.п. передаются на значительные расстояния, почти не затухая, и хорошо перехватываются приемными устройствами типа стетоскоп. Структурные (акусто-вибрационные) волны возникают из-за механического воздействия акустических волн на инженерные конструкции. В результате этого воздействия в конструкциях возникают напряжения и деформации, образующие структурные колебания. При этом возникают не только волны сжатия (продольные), но и поперечные их комбинации - изгибные, крутильные, волны Рэлея (поверхностные). Не вдаваясь в физику сложных волновых процессов, стоит отметить, что распространение структурных волн в инженерных конструкциях здания характеризуется:
затуханием волн вследствие их расхождения и поглощения (перехода энергии в тепло);
отражением на границах раздела сред (например, составные стены из разного материала, места разветвления, углы) и т.п.;
преобразованием типов волн (например, изгибных в продольные);
излучением в воздушную среду (в основном, при переходе изгибных волн в продольные).
При этом скорость распространения структурных волн зависит от частоты распространения f.
Опасность виброакустического канала утечки речевой информации состоит в большой и непредсказуемой дальности распространения звуковых волн, преобразованных в структурные колебания элементов инженерных коммуникаций с последующим их преобразованием в звуковые воздушные колебания. Экспериментальные исследования показали возможность перехвата речевой информации с высоким качеством в зданиях из железобетона через один-два этажа, по трубопроводам - через два-три этажа.
* Семантические характеристики речи - характеристики смысла передаваемых понятий.
* Фонетические характеристики - характеристики речи с точки зрения ее звукового состава, т.е. количества и частоты встречаемости, так называемых, фонем - наименьших звуковых единиц, образующих конкретные звуки данного языка. Например, в русской речи 41 фонема: 6 гласных, 3 твердых согласных, 2 мягких, 15 в твердом и мягком виде, 4 составных (я, ю, е, ё). Фонем больше, чем звуков.
Звуки речи неодинаково информативны и по-разному влияют на разборчивость речи. Наиболее информативными являются глухие согласные звуки.
Особенности строения речевого тракта человека обуславливают сложную волнообразную форму огибающей спектра произносимых звуков.
Максимумы концентрации энергии в спектре звука называются формантами. Каждый звук имеет несколько формант и свою индивидуальную спектральную огибающую, т.е. расположение формант на частотной оси, соотношение их уровней и характер изменения (рисунок 3.1).
Форманта - ключевое понятие в теории разборчивости речи. Разборчивость речи - основной показатель технической защищенности речевой информации, выражается процентным (или относительным количеством) правильно принятых элементов речи (звуков, слогов, слов, фраз) на выходе технического канала из общего их числа. Соответственно различают звуковую (D), слоговую (S), словесную (W) и фразовую (I) разборчивость. Между ними существует однозначная связь (для данного языка), установленная экспериментальным путем на основе так называемых артикуляционных испытаний.
Рис. 3.1 - Спектр огибающей фонемы «3»
Разборчивость речи тесно связана с качественной характеристикой «понятность речи», что представлено в таблице ниже:
Таблица 3.1 - Соотношение разборчивости и понятности речи
Экспериментально-расчетный метод оценки разборчивости речи.
Наиболее существенный вклад в развитие отечественной теории разборчивости внесли Покровский Н.Б., Быков Ю.С., Сапожков М.А.. В настоящее время для оценки разборчивости речи в задачах защиты информации принят экспериментально-расчетный метод, предложенный Н.Б. Покровским, суть которого заключается в следующем. Весь частотный (речевой) диапазон разделяется на «n» полос, в общем случае произвольных, например, равноартикуляционных, октавных, третьоктавных и т.п. Учитывая, что восприятие человеком формант обладает свойством аддитивности (т.е. когда каждая частотная полоса речевого диапазона вносит свой линейный вклад в суммарную разборчивость речи), можно записать:
где gi - вклад i-той частотной полосы в cуммарную разборчивость Аф;
Pi - коэффициент восприятия формант человеческим ухом в i-той полосе частот.
Вклад gi каждой i-той частотной полосы в суммарную разборчивость формант можно оценить по так называемому формантному распределению (рис. 3.2), математический смысл которого - функция распределения вероятности встречаемости (наличия) формант по частотному диапазону.
Рис. 3.2 - Формантное распределение
Так, для принятого на практике октавного разбиения частотного диапазона gi имеют следующие значения (табл.3.2). Необходимо отметить, что в разных источниках значения gi несколько различаются. Кроме того, при использовании только пяти октавных полос, Аф= 0,91?1, т.е. «теряется» 9% формантной разборчивости (табл.3.2).
Таблица 3.2 - Октавное разбиение частот
Среднегеометрические частоты октавных полос fсрi, Гц
Числовое значение Д В (формантного параметра спектра речевого сигнала в октавной полосе) дБ
Числовое значение весового коэффициента в октавной полосе gi
Далее в экспериментальном разделе для выявления модуляции будет использоваться тональный сигнал с частотой 2кГц. Поиск модулированного сигнала будет также производиться на этой частоте.
Если бы слушающий заведомо принимал все, что передает говорящий, т.е. если бы был идеальный канал «источник речевой информации - приемник», то независимо от числа полос и их ширины формантная разборчивость была бы равна 1:
Однако в реальных условиях часть формант не воспринимается из-за целого ряда причин: недостаточная громкость, искажения в тракте, шум, помехи и т.п. Поэтому всегда Аф ? 1. Данное обстоятельство учитывается коэффициентом восприятия формант Pi (по сути Р - вероятность правильного приема формант, 0 < Pi ? 1).
Коэффициент восприятия является функцией уровня ощущения формант, т.е. количеством формант, интенсивность которых выше некоторого порогового значения. Для большинства практических случаев уровень ощущения Е определяется по формуле:
где Вґр - спектральная плотность формант;
в - коэффициент затухания тракта «источник-приемник»;
На рисунке 3.3 приведены усредненные спектры русской речи Вр и соответствующий спектр формант Вґр, а на рисунке 3.4 разность этих спектров Д В, которая в большинстве случаев считается постоянной, что, вообще говоря, несправедливо для громкой речи.
Рис. 3.3 - Усредненные спектры русской речи и формант
Рис. 3.4 - Разница между спектром речи и формант
Числовые значения Д В для 5-ти октавных полос даны в табл. 2.
На рисунке 3.5 приведена зависимость коэффициента восприятия Р от уровня ощущений E.
Рис. 3.5 - Зависимость коэффициента восприятия от уровня ощущений
Нетрудно показать, что формулу (2) можно представить в следующем виде:
Eґ= (Вр -Д В) - Вш - в = (Вр - Вш) -Д В- в (3)
Рассмотрев принципы формирования речевого канала утечки в уже хорошо изученных ситуациях и методику их оценки, можно перейти к рассмотрению волоконно-оптического канала утечки речевой информации.
Оптоволокно состоит из сердцевины, оболочки и защитной оболочки. По типу конструкции, вернее, по размеру сердцевины оптические волокна делятся на одномодовые и многомодовые. Строго говоря, употреблять эти понятия следует относительно конкретной используемой длины. Многомодовое волокно имеет диаметр сердечника (обычно 50 или 62,5 мкм) почти на два порядка больше, чем длина световой волны. Это означает, что свет может распространяться в волокне по нескольким независимым путям (модам). При этом очевидно, что разные моды имеют разную длину, и сигнал на приемнике будет заметно "размазан" по времени. Из-за этого хрестоматийный тип ступенчатых волокон с постоянным коэффициентом преломления по всему сечению сердечника, уже давно не используется по причине большой модовой дисперсии, низкой пропускной способности и относительно большего затухания, вызванного дисперсией сигналов с различными модами.
Рис. 3.6 - Многомодовое оптоволокно
Одномодовое оптоволокно представляет собой сердцевину диаметром 9 мкм и оболочку диаметром 125 мкм. Такой кабель позволяет передавать сигналы на расстояние до 50 км со скоростью до 2,5 Гбит/с без регенерации.
По сравнению с другими линиями связи, ВОЛС имеет ряд достоинств и недостатков:
Высокая пропускная способность, обусловленная большой частотой несущей (порядка 1 ТГц);
Очень малое затухание (линии вплоть до 10
Разработка учебно-лабораторного стенда для изучения волоконно-оптического канала утечки акустической информации дипломная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Курсовая По Теме Гражданство Рф
Реферат: Жизнь и необычайные приключения солдата Ивана Чонкина
Реферат: Технологический проект горячего цеха
Реферат: Предмет методи завдання загальної і медичної психології
Курсовая работа по теме Планирование фитнес-клуба 'Intro Club'
Дневник Курсанта По Учебной Практике Правоохранительная Деятельность
Реферат: Грузоперевозки. Скачать бесплатно и без регистрации
Нир Реферат Технический Пример
Курсовая работа по теме Аспекты неопределенности и риска
Почему Я Лидер Эссе
Реферат: Маркетинговые исследования на предприятии
Реферат: The Beatles
Курсовая работа по теме Система для визначення складу вихлопних газів автомобілів
Реферат: Теории эмоций 2
Дипломная работа: Социальная работа с молодежью. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Закон РФ Об информации, информатизации и защите информации
Дипломная работа по теме Либерализм: история и перспективы развития
Реферат по теме Оценка эффективности рекламы в Интернет
Кадастровый Учет Земельных Участков Реферат
Курсовая работа: История и перспективы развития финансового анализа в России
Злочинна жорстокість - Государство и право контрольная работа
Микропроцессорный контроллер кодового замка - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Криміналістична характеристика особи неповнолітнього злочинця та вчинених ним злочинів - Государство и право статья