Національний авіаційний університет (НАУ) України

Технології забезпечення доступності інформаційних об’єктів при застосуванні частотної модуляції

Загальновідомо, що на сучасному етапі розвитку інформаційно – телекомунікаційних мереж (ІТМ) забезпечення необхідної користувачам якості інформаційної послуги є дуже важливою та актуальною проблемою. Для цього розробляються або використовуються системи захисту, які забезпечують той чи інший рівень захищеності інформації ІТМ. В межах статті як інформаційно – телекомунікаційна мережа розглядається система цифрового наземного телевізійного мовлення DVB-T.

Нормативними документами Системи технічного захисту Україна властивості захищеності інформації визначені наступним чином:

1. Конфіденційність інформації - властивість інформації, яка полягає в тому, що інформація не може бути отриманої неавторизованим користувачем або процесом;

2. Цілісність інформації - властивість інформації, яка полягає в тому, що інформація не може бути модифікована неавторизованим користувачем або процесом;

3. Доступність - властивість інформації, яка полягає в тому, що користувач або процес, що володіє відповідними повноваженнями, може використовувати її відповідно до правил, встановлених політикою безпеки, не чекаючи довше заданого (невеликого) проміжку часу, тобто коли інформація знаходиться у вигляді, необхідному користувачеві, і в той час, коли вона йому необхідна.

Як основна властивість, згідно із завданням, у роботі розглядається технології забезпечення доступності інформаційних об'єктів у інформаційно – телекомунікаційних мережах із застосуванням багаторівневої частотної модуляції та технології забезпечення цілісності інформаційних об’єктів як необхідної умови їх доступності.

Для одержання користувачами систем цифрового наземного телевізійного мовлення відео інформації обмеженої, стандартної, підвищеної та високої чіткості необхідно забезпечити високі швидкість та безпомилковість як передавання, так і приймання відповідних інформаційних пакетів. В термінології технічного захисту інформації – це забезпечення доступності цих інформаційних об‘єктів.

Стаття як раз і спрямована на розгляд питань застосуванні багаторівневої частотної модуляції.

Методи модуляції в стандарті цифрового наземного телевізійного мовлення DVB-T

Стандартом передбачено, що в модемі OFDM можуть бути використані наступні види модуляції несучих групового сигналу: квадратурна фазова модуляція (4-ФМ), 16 - і 64-рівнева квадратурна амплітудна модуляція (16-КАМ або 64-КАМ) з рівномірним або нерівномірним розташуванням вершин векторів сигналу в кодовому просторі сигналів.

Вибір конкретного виду модуляції із зазначених проводиться залежно від необхідної швидкості передачі даних з урахуванням надмірності, необхідної для їх завадостійкого кодування. Цю надмірність легко оцінити, виходячи з того, що при завадостійкому кодуванні в модемі використовуються згортальні коди з відносними швидкостями: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8, в результаті чого швидкість цифрового потоку після завадостійкого кодування збільшиться в число разів, яке дорівнює одиниці, поділеній на відносну швидкість коду. Тобто, наприклад, при використанні згортального коду 3/4, швидкість цифрового потоку зростає в 4/3 = 1,33 рази.

Дані, необхідні для вибору виду модуляції залежно від необхідної швидкості цифрового потоку для різних значень відносної швидкості згортального коду і відносній тривалості захисного інтервалу в інформаційному символі, наведено в табл. 1 . Дані цієї таблиці не залежать від режиму модуляції 8К або 2К, так як при переході від режиму 8К до режиму 2К із зменшенням числа несучих в 4 рази одночасно в 4 рази збільшується швидкість передачі даних на кожній несучої.

Для випадків ефірного прийому - на стаціонарну, багатоелементну ТБ - антену і на просту антену переносного телевізора мінімальні значення відношення сигнал/шум в ефірному радіоканалі повинні бути цілком визначеними величинами. Такі значення відносини сигнал/шум забезпечують отримання коефіцієнта помилок 2x10^-4 на виході декодера згортального коду. Остаточний вибір перерахованих параметрів системи цифрового мовлення робиться шляхом аналізу кількох альтернативних варіантів.

Аналіз параметрів OFDM показує, що спектр групового сигналу OFDM можна розмістити в ефірному радіоканалі аналогового телебачення з смугою пропускання 8 МГц, забезпечуючи між сусідніми радіоканалами захисні частотні інтервали по ~ 0,39 МГц. Цей важливий момент забезпечує узгодженість спектру групового сигналу OFDM з існуючими радіоканалами ефірної мережі ТБ-мовлення та спрощує впровадження цифрової системи.

Зазначимо, що при модуляції 64-КАМ для розглянутого випадку є кілька альтернативних варіантів з прийнятними значеннями швидкостей цифрових потоків: 29.27; 30.16; 29.03; 30.74; 31.67 Мбіт/с, що відрізняються значеннями відносної швидкості згортального коду: С(5/6) і С(7/8) і відносними тривалостями захисних інтервалів (Δ/Tu): 1/8, 1/16; 1/32. При цьому, оскільки параметр Δ/Tu визначає максимальну відстань між ТБ-передавачами в мережі мовлення (див. табл. 1), а параметр C залежить від вибору потужності ТВ-передавачів мережі, то їх значення вибираються шляхом аналізу кількох варіантів побудови проектованої мережі.

Як необхідна умова забезпечення доступності інформаційних об’єктів у стандарті застосовані технології забезпечення цілісності, зокрема шляхом застосування різноманітних способів та засобів завадостійкого кодування.

Із цією метою використовуються так звані маніпуляційні коди, які застовуються для такого кодування координат сигнальних векторів, що забезпечують реалізацію квадратурно амплітудної модуляції. Відповідні комбінації біт коду координат називаються маніпуляційним кодом. Ці коди забезпечують максимальну завадостійкість модемів OFDM і простоту технічної реалізації операцій кодування-декодування.

У цих умовах число цифрових помилок буде мінімальним, якщо сусідні комбінацій маніпуляційні коду по горизонтальних і вертикальних напрямах простору сигналів КАМ будуть відрізнятися один від одного тільки в одному символі.

Для підвищення завадостійкості системи цифрового ефірного мовлення і узгодження форматів передачі даних кадру OFDM і транспортних пакетів MPEG-2 може бути запропонованим канальне кодування. Тоді, із цією метою канальний кодек повинен включати в себе систему зовнішнього і внутрішнього кодування модему.

Висновки. У статті здійснено аналіз технології забезпечення доступності інформаційних об’єктів при застосуванні багаторівневої частотної модуляції. Показана необхідність застосування при цьому низки заходів із підвищення цілісності відповідних інформаційних об’єктів.

1. Алишев Я.В. Предельная пропускная способность и потенциальная помехоустойчивость оптических сетей и систем телекоммуникаций. // Доклады БГУИР. 2004. – Т. 2, № 2. – С. 43-45.

2. Василенко В.С., Дубчак О.В. Частотна дискретизація як метод підвищення перепускної спроможності каналів передачі даних. Матеріали V міжнародної Науково – практичної конференції “Naukowa przestrzen Europa – 2009” 07–15 квітня 2009 roku. Informacyjne technologie. – Перемишль: “Nauka і studia” 2009. – Т. 17, С. 84–87.

3. Василенко В.С. Технології забезпечення доступності інформаційних об’єктів при застосування багаторівневої частотної модуляції. / В.С. . Василенко, О.Ю. Цибенко // ISSN 1561-6940, Pridneprovsky research journal. Научный журнал. – Наука и образование, Днепропетровск – № 11 (147). − 2013. – С. 54 − 61.