Цифрові скремблери - Захист інформації від витоку з телефонної мережі зв'язку
Під скремблюванням розуміється зміна характеристик речового сигналу таким чином, що отриманий модульований сигнал, маючи властивості нерозбірливості й невпізнанності, займає ту ж смугу частот, як і відкритий вихідний сигнал.
При цифровому скремблювані мовні компоненти перетворюються в цифровий потік даних, що перед передачею криптуєтся одним із криптографічних алгоритмів.
Передача даних, що представляють дискретизовані відліки мовного сигналу або його параметри, здійснюється через модеми. Метод цифрового скремблювання забезпечує більш високий рівень закриття в порівнянні з аналоговими методиками. Основною метою при проектуванні пристроїв цифрового закриття мови є максимальне збереження її характеристик, які найбільш важливі для сприйняття слухачем. Одним зі шляхів є збереження форми мовного сигналу. Цей напрямок застосовується в широкосмугових цифрових системах закриття мови, однак, використання властивостей надмірності інформації, що містяться в людському голосі, більш ефективно. Цей напрямок розробляється в цифрових системах закриття мови. Ширину спектра мовного сигналу можна вважати 3.3 Кгц, а для забезпечення гарної якості співвідношення сигнал/шум повинне становити 30 дБ. Тоді згідно теореми Шеннона необхідна швидкість передачі 33 Кбіт/с. З іншої сторони структура мовного сигналу являє собою послідовність звуків (фонем) передавальної інформації. Оскільки в англійській мові 40 фонем, у німецькій мові 70 фонем, а в слов'янських мовах до 110 фонем, то для подання фонетичного алфавіту буде потрібно 6-7 біт. Максимальна швидкість вимови менше 10 фонем у секунду, отже, мінімальна швидкість передачі основної інформації 60-70 біт/с. Збереження форми сигналу вимагає високої швидкості передачі інформації й відповідно використання широкосмугових каналів зв'язку. Так при ІКМ, використовуваної в більшості телефонних мереж, необхідна швидкість передачі даних 64 Кбіт/с. У випадку застосування адаптивної диференціальної ІКМ швидкість знижується до 32 Кбіт/с. Для вузькосмугових каналів, що не забезпечують такі швидкості передачі, потрібні пристрої, що виключають надмірність мови, до її передачі. Зниження інформаційної надмірності мови досягається параметризацією мовного сигналу, при якій характеристики мови, істотні для сприйняття, зберігаються. Правильне застосування методів цифрової передачі мови з високою інформаційною ефективністю є важливим напрямком розробки пристроїв цифрового закриття мовних сигналів. У таких пристроях пристрій кодування мови (вокодер), аналізуючи форму мовного сигналу, робить оцінку параметрів компонент моделі генерації мови й передає ці параметри по каналі зв'язку на синтезатор, де, відповідно до цієї моделі по прийнятих параметрах синтезується мовне повідомлення. У таких моделях мовний сигнал представляється у вигляді нестаціонарного випадкового процесу з обмеженою швидкістю зміни параметрів через механічну інерцію голосових органів людини. На малих інтервалах часу (менше 30 мс) параметри сигналу розглядаються як постійні. Чим коротше інтервал аналізу, тим точніше може бути представлена динаміка мови, але при цьому потрібна більш висока швидкість передачі даних. У більшості практичних випадків використаються 20 мс. інтервали й досягається швидкість передачі інформації 2400 біт/с. Найпоширенішими типами вокодеров є смугові й з лінійним пророкуванням. Метою будь-якого вокодера є передача параметрів, що характеризують мову й мають низьку інформаційну швидкість. Смуговий вокодер досягає цього шляхом передачі амплітуди частотних смуг мовного спектра. Кожний смуговий фільтр такого вокодера збуджується при вміщені енергії мовного сигналу в його смугу пропускання. Оскільки спектр мовного сигналу змінюється відносно повільно, набір амплітуд вихідних сигналів фільтрів утворить придатну для вокодера основу. У синтезаторі параметри амплітуди кожного каналу управляють коефіцієнтами передачі фільтра, характеристики якого подібні до характеристик фільтра аналізатора. Структура смугового вокодера базується на 2-х блоках фільтрів: для аналізу й для синтезу. Збільшення числа каналів - поліпшує розбірливість, але при цьому потрібна більша швидкість передачі. Компромісним рішенням звичайно стає вибір 16-20 каналів при швидкості передачі 2400 біт/с. Кожний 20 мс відрізок часу кодується 48 бітами. З них 6 біт приділяються на інформацію про основний тон, 1 біт на інформацію тон/шум, що характеризує наявність або відсутність локалізованої ділянки мовного сигналу, інші 41 біт описують значення амплітуд сигналів на виходах смугових фільтрів. Існують різні модифікації смуговогого вокодера, пристосованого для каналів з обмеженою смугою пропущення. При відсутності твердих вимог на якість мови можна знизити кількість біт переданої інформації з 48 до 36 на кожні 20 мс., що забезпечує зниження швидкості до 1800 біт/с. Зменшення швидкості до 1200 біт/із при передачі кожного другого кадру й у ньому додаткової інформації для синтезу пропущеного кадру. Втрати в якості від таких процедур не занадто великі. Достоїнством є зниження швидкості передачі даних. Найпоширенішої серед систем цифрового кодування мови з наступним шифруванням одержали системи, основним вузлом яких є вокодери з лінійним пророкуванням мови. Математичне подання моделі цифрового фільтра, використовуваного у вокодер і з лінійним пророкуванням має вигляд кусочно-лінійної апроксимації процесу формування мови з деякими спрощеннями, а саме: Кожний поточний відлік мовного сигналу є лінійною функцією попередніх відліків. Незважаючи на недосконалість такої моделі її параметри забезпечують подання мовного сигналу. У вокодері з лінійним пророкуванням аналізатор здійснює мінімізацію помилки пророкування, що представляє собою різниця поточного відліку мовного сигналу й середньо зваженої суми попередніх відліків, а вагові коефіцієнти є коефіцієнтами лінійного пророкування. Існує багато способів мінімізації помилки. Загальним для всіх є те, що при оптимальній величині коефіцієнта пророкування спектр сигналу помилки наближається до білого шуму й сусідні значення помилки мають мінімальну кореляцію. Відомі методи діляться на 2 категорії: послідовні й бічні (які одержали найбільше поширення). У вокодері з лінійним пророкуванням мовна інформація передається 3-ма параметрами: амплітудою, рішенням тон/шум, і періодом основного тону для локалізованих звуків. Відповідно до федерального стандарту США Т аналізованого відрізка мовного сигналу відповідає 22,5 мс, що відповідає 180 відлікам при частоті дискретизації 8 Кгц. Кодування в цьому випадку здійснюється 54 бітами, що відповідає швидкості передачі 2400 біт/с. При цьому 41 біт приділяється на кодування 10 коефіцієнтів пророкування, 5 біт на кодування величини амплітуди, 7 на передачу періоду основного тону, і 1 біт визначає рішення тон/шум. При здійсненні подібного кодування припускають, що параметри незалежні, але в реальній мові параметри корреліровані. І можливе зменшення передачі даних, якщо правила кодування оптимізувати із урахуванням залежності всіх параметрів. Такий підхід відомий за назвою векторного кодування. Його застосування до вокодеру з лінійним пророкуванням дозволяє знизити швидкість до 800 біт/с. Основною особливістю використання систем цифрового закриття мовних сигналів є необхідність використання модемів. У принципі можливі наступні підходи при проектуванні систем цифрового закриття мовних сигналів: Цифрова послідовність параметрів мови з виходу вокодерного пристрою подається на вхід шифратора, де піддається перетворенню по одному із криптографічних алгоритмів, і потім надходить через модем у канал зв'язку, на прийомній стороні здійснюються зворотні операції по відновленню мовного сигналу, у яких задіяний модем і дешифратор. Модем являє собою окремий пристрій для передачі даних по каналі зв'язку, по одному із протоколів рекомендованих МККТТ.
Похожие статьи
-
Способи модуляції - Захист інформації від витоку з телефонної мережі зв'язку
У модемах для телефонних каналів, як правило, використаються три види модуляції: частотна, відносна фазова (фазоразностна) і квадратурна амплітудна...
-
Підвищення вірогідності передачі При передачі даних по каналах зв'язку завжди виникають помилки. Причини їх можуть бути всілякі, але результат...
-
Канали витоку інформації - Захист інформації від витоку з телефонної мережі зв'язку
Системи, створені спеціально для передачі інформації використаються людьми в повсякденній практиці у відповідності зі своїм призначенням і є офіційними...
-
Основні параметри абонентських пристроїв - Захист інформації від витоку з телефонної мережі зв'язку
Оскільки модем є, по суті, абонентським пристроєм до нього повинні бути пред'явлені вимоги ДЕРЖСТАНДАРТ 7168-86, у якому регламентуються вимоги до АП...
-
Опис функціональної схеми модему - Захист інформації від витоку з телефонної мережі зв'язку
На рис. 7.2 представлена функціональна схема мікросхеми СМХ869, а в таблиці 7.1 наведено опис вхідних і вихідних сигналів. Рисунок 7.2 Функціональна...
-
Класифікація модемів - Захист інформації від витоку з телефонної мережі зв'язку
По області застосування. Сучасні модеми можна розділити на кілька груп: - для телефонних каналів, що комутирують; - для виділених (орендованих)...
-
Канали, що комутуються, надаються споживачам на час з'єднання на їх вимогу (заявці). Такі канали принципово містять у своєму складі комутаційне...
-
Аналогові й цифрові канали Під каналом зв'язку розуміють сукупність середовища поширення й технічних засобів передачі між двома канальними інтерфейсами...
-
Протокол V.42 - Захист інформації від витоку з телефонної мережі зв'язку
Стандарт V.42, прийнятий ITU-T у листопаді 1988 року, визначає процедуру LAPM (Link Access Procedure for Modems), схожу по можливостях з MNP4. Переваги...
-
Протоколи MNP - Захист інформації від витоку з телефонної мережі зв'язку
Одним з перших протоколів виправлення помилок став протокол MNP (Microcom Networking Protocol), розроблений фірмою Microcom. Він виявився настільки...
-
Цей канал, як і радіоканал, становить підвищену небезпеку. Електричний канал утвориться в технічних засобах і комунікаціях через паразитні зв'язки й...
-
Скремблювання - Захист інформації від витоку з телефонної мережі зв'язку
Двійковий сигнал на вході модему може мати довільну статистичну структуру, що не завжди задовольняє вимогам, пропонованим синхронним способом передачі....
-
Вступ - Захист інформації від витоку з телефонної мережі зв'язку
На сучасному етапі, коли відбулася корінна переоцінка цінностей, багато традиційних ресурсів людського прогресу втрачають своє першорядне значення. Але...
-
Застосування багатопозиційної КАМ у чистому виді сполучено із проблемою недостатньої завадостійкості. Тому у всіх сучасних високошвидкісних протоколах...
-
Пристрій може виявляти й декодувати сигнали малої амплітуди. Для досягнення цього DVDD, AVDD і VBIAS повинні бути розв'язані, а тракт прийому ?...
-
Будова модемів, Загальні відомості - Захист інформації від витоку з телефонної мережі зв'язку
Загальні відомості Один з варіантів виконання модему можна представити у вигляді, зображеному на рис. 5.1. Рисунок 5.1. Пристрій сучасного модему Модем...
-
Введемо слідуючі елементарні події: А) - відсутність підключення до лінії, використання її хазяїном і по призначенню, В - наявність підключення або...
-
Акустичні канали - Захист інформації від витоку з телефонної мережі зв'язку
Важко оцінити значення мови в житті людини. Це мабуть основний спосіб обміну інформації людського суспільства. Поширеністю такого виду комунікації й...
-
Модель системи зв'язку - Цілісність і доступність інформації
В наслідок впливу завад та шумів результуючий сигнал SРез(t) на виході каналу зв'язку є сумою (для адитивних завад, які, як правило, домінують в каналах...
-
Візуально-оптичні канали - Захист інформації від витоку з телефонної мережі зв'язку
Візуально-оптичні канали утворяться як оптичний шлях від об'єкта конфіденційних устремлінь до зловмисника. Для утворення візуально-оптичних каналів також...
-
Імовірнісний характер інформації (де, коли, які повідомлення, скільки їх), імовірнісний характер перешкод потребують переходу від детермінованої моделі...
-
Більшість пристроїв інформаційних систем відносяться до класу лінійних систем, які представляються у вигляді чотириполюсника з передатною функцією K(iщ)....
-
Загальна схема системи зв'язку - Теорія інформації як основа інформаційних технологій
Вона складається з 5 частин: 1. Джерело повідомлень, що створює повідомлення або послідовність повідомлень, які повинні бути передані. Повідомлення...
-
Останнім часом зарубіжних системах зв'язку інтенсивно розвивається напрямок, пов'язаний з використанням так званих MIMO-технологій (Multiple Input -...
-
Необхідність подальшого удосконалення військових засобів РР зв'язку та їх основних частин На озброєнні в підрозділах і частинах ЗС МО України знаходиться...
-
Доступ користувачів до мережі Internet. - Оперативні способи зв'язку
Для роботи в мережі необхідно: Фізично приєднати комп'ютер до одного з вузлів мережі Internet; Одержати IP-адресу на постійній або тимчасовій основі;...
-
Математичні моделі сигналів - Математичний опис джерел інформації, сигналів, завад і каналів зв'язку
Відеосигнали u(t), розглянуті в 1, не є основними переносниками інформації. Вони переносять її по внутрішніх ланцюгах. Переносниками інформації на далекі...
-
Джерела інформації мають фізичну природу, відрізняються по виду формованих повідомлень, енергетичній активності, імовірнісним характеристикам. Для...
-
Звичайно джерела передають повідомлення з деякою швидкістю, витрачаючи в середньому час Т на передачу одного повідомлення. Продуктивністю джерела...
-
Особливістю нинішнього етапу розвитку інформаційних систем армій економічно розвинених держав є повсюдне впровадження нових стандартів цифрової обробки...
-
Особливості обробки сигналів в системі мобільного зв'язку з ЦДУ Як відомо, ємність СМЗ обумовлена кількістю абонентів, які вона може обслужити, є дуже...
-
Дискретизация речи с последующим шифрованием (цифровое скремблирование) - Кодировщики голоса
Альтернативным аналоговому скремблированию методом передачи речи в закрытом виде является шифрование речевых сигналов, преобразованных в цифровую форму,...
-
Сьогодні практично всі сучасні телекомунікаційні технології передбачають використання цифрових методів обробки й передачі інформації, побудову...
-
При організації багатопрограмного цифрового ТМ мовлення надто важливо правильно вибрати швидкості передачі відео - і звукоданних, оскільки від цього...
-
Стандарт MPEG-l предназначений для запису відеоданних на компакт-диски (CD ROM) і передачі ТВ зображень по низькошвидкістним каналам зв'язку (швидкість...
-
У техніці інформацією вважається будь-яка послідовність символів, що зберігається, оброблювана або передана. Часто використовують простий і грубий спосіб...
-
Математичні моделі завад - Математичний опис джерел інформації, сигналів, завад і каналів зв'язку
Природа завад різноманітна: шуми космічних об'єктів, атмосферні процеси, завади від сусідніх станцій, індустріальні завади й т. д. Сигнал, що надійшов на...
-
Проблема забезпечення безпомилковості (цілісності, достовірності) передачі інформації в мережах має дуже важливе значення. Якщо при передачі звичної...
-
Даний етап курсового проекту передбачає визначення типів міжвузлових цифрових трактів та способів їх найбільш оптимальної реалізації. Аналогічно...
-
У даному розділі ми представляємо основні параметри системного проектування W-CDMA і даємо короткий тлумачення більшості з них. Основні параметри,...
Цифрові скремблери - Захист інформації від витоку з телефонної мережі зв'язку