CC BY
118
Портативные анализаторы спектра BvSystems
Павел Поляков,
ведущий инженер ООО “Лайнтест", [email protected]
Согласно многим авторитетным рейтингам высших учебных заведений одну из лидирующих позиций занимает Калифорнийский университет в Беркли (The University of California, Berkeley). В 2006-2008 гг. он признавался лучшим государственным университетом США. Это один из ведущих центров для подготовки специалистов по компьютерным технологиям, физике и экономике. Выпускники Беркли сыграли ключевую роль в разработке атомной и водородной бомбы и лазера, изобрели циклотрон, открыли множество химических элементов, включая плутоний, ло-уренсий и калифорний. И именно выпускники этого университета 36 лет назад основали, на тот момент, небольшую компанию, дав ей название Berkeley Varitronics Systems. Сегодня компания оказывает услуги по проектированию и консультированию в области систем телекоммуникаций, охватывая сразу несколько смежных областей деятельности: от программирования, разработки программного обеспечения для цифровой обработки сигналов и аппаратных средств, до непосредственного их производства.
Коллектив компании BVSytems, объединяющий специалистов из разных сфер, всегда готов принять любые заказы и найти творческое и инновационное решение тех или иных проблем. Сфера специализации — это технологии обработки радиочастотных, сверхскоростных цифровых и аналоговых сигналов с уклоном на нелицензированные полосы 802.11 Wi-Fi и WiMAX. С начала восьмидесятых годов прошлого века компания
BVSystems реализовала несколько тысяч различных проектов по разработке и производству программ и аппаратных устройств для таких компаний как Dinex, New York Times и PepsiCo.
В 1995 г. BVSystems выпустила свою собственную пробную беспроводную систему, включающую передатчик и приемник, и предназначенную для различных сетей (PCS, GSM и CDMA). К отличительным характеристикам указанной системы относятся: портативность, прочность, поддержка функций спектрального анализа, BER, демодуляции пакетов, PER, радиопеленгация и опциональная поддержка пакетов для подтверждения зоны покрытия.
Используемые компанией технологии производства позволяют обеспечивать высокое качество продукции и быстрый отклик на потребности потребителей. Они активно эксплуатируют методики автоматизированного поверхностного монтажа (SMT) и технологии сборных печатных плат, что позволяет обеспечить оперативное (иногда в течение 48 часов) получение опытных образцов и сократить продолжительность производственного цикла. Благодаря собственному богатому опыту производства они легко решают проблемы по сокращению издержек, выполнению трудных заказов, наличию частей, испытательных приборов и т.д. BVSystems не просто разрабатывают то, что работает, а создают то, что работает эффективно и надежно. Разработка аппаратных средств и изготовление опытных образцов значительно ускоряется благодаря использованию имеющихся в наличии инструментов CAD, включая программные средства для ввода описаний схем, проектирования топологии печатных плат, проектирование и моделирование на основе матриц логических элементов.
Спектр продукции компании BVSystems достаточно широк и включает в себя демодуляторы и анализаторы Wi-Fi, WiMAX спектров, стандарта CDMA, измерители мощности, приборы для проведения тест-драйвов и лабораторных исследований, оборудование для тестирования и оптимизации сетей и про-
граммное обеспечение. Остановимся на трёх, наиболее интересных группах приборов: это демодуляторы WiMAX (YellowFin) и Wi-Fi (YellowJacket) спектров, а также портативные анализаторы спектра Wi-Fi / WiMAX (BumbleBee).
YellowFin
Анализатор WiMAX-спектра YellowFin является первым в мире по-настоящему портативным, калиброванным, демодулирующим измерительным приемником WiMAX-спектра. Этот портативный прибор использует в качестве интерфейса планшетный ПК Samsung Q1, который в ближайшем будущем будет заменен на Samsung Q1EX, и сочетает в себе преимущества прецизионного приемника Berkeley, позволяющего выполнять полный спектральный анализ, с функцией демодуляции WiMAX пакетов. Приемник обеспечивает полную развертку спектра 2,0-5,9 ГГц с погрешностью +/- 1,5 дБ.
Анализатор YellowFin выполняет полный спектральный анализ, что позволяет инженерам, работающим в сфере радиочастот, получить всеобъемлющую картину беспроводной сети. К основным особенностям прибора относятся такие функции как триггеры мощности, удержание/поиск пиковых значений,
маркеры, дельта-маркеры и многочисленные трассы прохождения сигналов. Анализ пакетов стандарта WiMAX 802.16e включает в себя измерение RSSI (в дБ), определения ID элемента и ID сегмента, анализ многолучевого распространения сигнала и определение CINR (отношение мощности несущей к помехе и шуму) на основе всех 114 преамбул. Прибор "пробегает" по устанавливаемым пользователем частотам (до 16-ти одновременно) с регулируемой шириной полосы (5 или 10 МГц) со скоростью примерно 5 раз в секунду. В случае обнаружения активной преамбулы, анализ параметров происходит с частотой 40 раз в секунду. Если же несущие частоты заранее неизвестны, то встроенный сканер частот позволит их определить. Нужно лишь установить начало и конец диапазона поиска и величину шага, и через некоторое время обнаруженные частоты будут добавлены в список для анализа. Опциональная радиопеленгационная антенна позволяет специалистам засекать источники WiMAX помех, нелицензированные базовые станции и даже ближайших хакеров. Встроенный 12-канальный/спутниковый GPS-приемник обеспечивает возможность выполнения съемок объектов и измерений в пути следования, при условии инсталляции опционального картографического программного обеспечения, DragNet, состоящего из трех частей: Projector, Collector, Analyzer. При этом можно создавать собственные растровые изображения объектов съемки при помощи ПО Projector. Далее нужно проехать на машине до любой точки с включенным приемником GPS, чтобы программа Collector смогла просканировать выбранные каналы WiMAX и автоматически соотнести их с Вашим точным местонахождением в режиме реального времени (через GPS-навигатор). Данные GPS включают в себя информацию, о широте и долготе, а также временную маркировку всего маршрута по стандарту WiMAX. Все параметры съемки, которые были получены на основе преамбул, можно экспортировать в Analyzer для дальнейшего прорисовывания зон покрытия в различных графических и табличных режимах. Данные съемки могут быть впоследствии экспортированы в файлы KML для составления чертежей в стандартных картографических приложениях, например таких, как Google Earth.
Прибор сохраняет все измеренные параметры в файл служебного формата, который затем преобразуется в отчет с кодировкой
ASCII, который можно просматривать в MS Word, MS Excel или подобных текстовых и табличных процессорах. Причем пользователь вправе выбрать какие конкретно данные будут перенесены в итоговый отчет: нужны ли точные координаты и время, полученные GPS-приемником, нужны ли данные о наличие многолучевых компонентов и прочее.
Анализатором YellowFin можно управлять удаленно через стандартное соединение 10/100 Ethernet. Это делается при помощи опционального программного обеспечения Remote Manager. Данные сохраняются в реляционной базе данных для их последующей обработки и анализа. ПО Remote Manager позволяет пользователю динамически сканировать радиочастотный спектр и преамбулы, создавая сетевую зону обслуживания для выявления в каналах сети санкционированного или нежелательного присутствия. Remote Manager также создает подробные отчеты в форматах PDF или MS Excel для их последующего анализа IT-специалистами. Вышеописанные действия можно выполнять из любой точки мира. Все, что для этого требуется, лишь подключение приемника YellowFin через Ethernet к сети.
Если у пользователя есть необходимость встраивать анализатор в свою собственную систему, то можно использовать модуль YellowFin-OEM (он уже не содержит в своем составе планшетный компьютер Samsung Q1), но включает в себя динамически подключаемые библиотеки (DLL), которые предоставляют разработчикам отлаживать и модифицировать программное обеспечение под собственные требования.
BumbleBee-EX
BumbleBee-EX представляет собой калиброванный анализатор спектра повышенной прочности, разработанный по принципу "все в одном" на базе КПК HP iPAQ. Входящий в систему портативный приемник анализирует наиболее часто встречающиеся беспроводные полосы частот Wi-Fi/WiMAX (2,0-4,0ГГц и 4,9-5,9ГГц). BumbleBee-ЕХ предназначен для сканирования, отображения и регистрации многочисленных радиочастотных сигналов в целях оптимизации монтажа сети, проведения анализа покрытия и помех. Цветной сенсорный дисплей позволяет специалистам выбирать в любом сигнале точки, представляющие особый интерес, и увеличивать их для проведения подробного анализа. Улучшенная функция спектрального анализа отслежи-
вает 3 сигнала, поддерживает опции по поиску и удержанию пиковых значений, а также настраиваемые пользователем триггеры. BumbleBee-ЕХ позволяет проводить спектральный анализ в режиме реального времени сразу по нескольким беспроводным стандартам, включая RFID, VolP, 802.11 b/a/g и Bluetooth, а также выявлять неидентифициро-ванные РЧ-помехи от, например, микроволновых печей и радиотелефонов. BumbleBee-EX взял от сложных лабораторных анализаторов спектра всю их мощность и вложил ее в руки обычного пользователя.
Помимо модели BumbleBee-EX существуют и другие модификации устройств BumbleBee. Это BumbleBee-LX, работающий в диапазоне частот 750-2000 МГц, покрывая такие известные стандарты как RFID, GSM, PCS и прочие, BumbleBee-RFID, с частотным диапазоном 860-960 МГц и 2,4-2,5 ГГц, которые также построены на базе КПК HP
iPAQ. И BumbleBee-TABLET, на основе сенсорного планшета Samsung Q1 с частотными диапазонами 902-928 МГц, 2,4-2,5 ГГц и 4,9-5,9 ГГц с поддержкой дополнительного картографического программного обеспечения HoneyComb для отображения помех. Оно позволяет отделить источники помех от сигналов 802.11, что, в свою очередь, дает пользователю возможность графически отобразить интенсивность помех, остаточную пропускную способность каналов в процентах и прочие значимые для помех параметры.
HoneyComb может быть полезно при определении местоположения активных помех, случайных помех и несанкционированного проникновения в сеть, а также при проверке каналов. Программное обеспечение позволяет нанести все источники сигнала на карту, что помогает в определении "зон, свободных от радиопомех". В качестве основы для сбора данных приложение использует планы и карты местности, накладывая на них в последующем результаты измерения и обозначая тем самым захваченные помехами участки. Результаты работы приборов формируются аналогичным с YellowFin образом: создается промежуточный служебный файл, из которого берутся только нужные пользователю данные и сохраняются в кодировке ASCII.
Нужно отметить, что приборы серии BumbleBee являются портативными анализаторами спектра, а не демодуляторами. Если же нужна именно демодуляция пакетов Wi-Fi спектра, то обратить внимание стоит на приборы другой серии.
YellowJacket
YellowJacket-B/A/N/G представляет собой беспроводную измерительную систему приемников, предназначенную для демодуляции, развертки, анализа и оптимизации всех наиболее распространенных стандартов сети Wi-Fi 802.11, включая 802.11b/g (2,4 ГГц), 802.11 n, 802.11 h даже 802.11a (5 ГГц) на базе КПК HP iPAQ. Калиброванный приемник относится к пассивным измерительным приборам, которые работают независимо от сети, и поэтому остаются "невидимыми" для любой другой сети Wi-Fi 802.11. YellowJacket-B/A/N/G одновременно является также мощным анализатором спектра, измеряющим мощность излучения (2,04,0 ГГц и 4,9-5,9 ГГц), что позволяет не только выполнять подробный анализ помех, но и видеть точки доступа целиком. При условии использования радиопеленгаторных антенн
BVS 2ND, 5ND, 5NE, YellowJacketB/A/N/G получает возможность обнаруживать и засекать неавторизованные источники излучений, а также улавливать паразитные помехи от таких источников, как микроволновые печи и радиотелефоны. Благодаря поддержке таких важных функций, как определение многолучевого распространения (Ec/lo), отношение сигнал-шум (SNR), задержки распространения, характеристики канала по частоте (CFR), SSID и индикатора мощности принятого сигнала (RSSI), YellowJacket-B/A/N/G является на сегодняшний день единственным портативным анализатором спектра радиоволн с функцией радиопеленгации и уровнем погрешности измерений не более 1 дБ.
Функционирование YellowJacketB/A/N/G в качестве системы полного анализа WLAN позволяет выполнять не только измерения через пакетную демодуляцию, но и спектральный анализ с помощью карманного прибора повышенной прочности. Что же касается демодуляции Wi-Fi пакетов, то YellowJacket B/A/N/G определяет MAC адреса абонентов и точек доступа RSSI (в режиме реального времени), SSID, наличие или отсутствие шифрования WEP, PER и время с момента получения последнего пакета. Прибор позволяет формировать список ав-торизированных MAC адресов и при обнаружении "постороннего" абонента или точки доступа подает звуковой сигнал. А при помощи опциональной узконаправленной антенны BVS 900-Y можно с легкостью обнаружить месторасположение нарушителя.
Для удаленной работы с прибором через стандартное соединение 10/100 Ethernet разработано опциональное программное обеспечение Remote Manager. Оно работает аналогично с ПО, предназначенному для анализатора WiMAX спектра YellowFin.
Также существуют и другие модификации YellowJacket: YellowJacket-B (с поддержкой 802.11B), YellowJacket-B/G (с поддержкой 802.11B/G), построенные на КПК HP iPAQ и YellowJacket-TABLET, работающий на основе планшетного сенсорного компьютера Samsung Q1. Ко всему прочему существует модификация YellowJacket-OEM (по аналогии с YellowFin-OEM), включающая в себя DLL для обеспечения любого разработчика возможностями совершенствования программного обеспечения по его собственным требованиям.
Таким образом, можно сделать вывод о
том, что портативные демодуляторы и анализаторы спектра производства компании BVSystems перекрывают частотные диапазоны стандартов беспроводной связи Wi-Fi, WiMAX и прочих. Они позволяют в режиме реального времени провести анализ спектра и демодуляцию пакетов, привязать их к географическим координатам или картам местности, причем сделать это можно и удаленно через стандартное 10/100 Ethernet соединение. По итогам своей работы приборы формируют служебный файл, из которого можно сформировать отчет и отразить в нем только нужные в данный момент параметры анализируемой сети.
По сочетанию своих технических параметров и габаритов приборы производства компании BVSystems не имеют аналогов в мире.
