1.3. Расчет риска отказа в обслуживании абонентов базовой станции беспроводной системы связи

После проведенной оценки рисков с помощью двухфакторной и трехфакторной модели основанной, на экспертных оценках было выявлено, что стандартные средства защиты информации БТКС не позволяют обеспечить требуемый уровень защищенности от угроз отказ в обслуживание. Пример реализации угроз данного типа - радиоэлектронное подавление базовой и мобильной станций 802.11. Рассмотрим риск от угроз данного типа более подробно. Для этого оценим степень воздействия передатчиков помех на средства БТКС. В качестве критерия оценки будем применять дальность подавления приемников связи, которая соответствует заданному снижению зоны обслуживания. Зона обслуживания при наличии помех определялся из условия обеспечения требуемого каче­ства связи, соответствующего техническим характеристикам рассматриваемой системы связи.

В основе беспроводных ТКС лежит использование широкополосных сигналов. Одним из важнейших достоинств широкополосных систем связи, является высокая устойчивость по отношению к широкому классу помех, как искусственного, так и естественного происхождения. Принцип радиоэлектронного подавления базовой и мобильной станции заключается в создании мощных узкополосных помех, мощность которых на входе приемного устройства превосходит его границы динамического диапазона.

Проведем расчет мощности полезного сигнала базовой станции на входе приемника в зависимости от расстояния. Конфигурация системы представлена в табл. 1.16

Мощность полезного сигнала базовой станции БТКС на входе приемника рассчитывается по формуле 1.4:

(1.4)

где Pпр – мощность полезного сигнала базовой станции на входе приемника мобильной станции, дБ;

Pперед – выходная мощность передатчика базовой станции БТКС, дБм;

Gперед, Gпр - коэффициенты усиления передающей и приемной антенн, дБ;

λ - длина волны (0.125м);

d – дальность связи, м;

Lдоп - дополнительные потери, обусловленные целым комплексом причин, включая ослабление сигнала в соединительных разъемах, потери из-за несовпадения поляризации антенн и т.п.

Z - запас помехоустойчивости к внешним помехам, величина которого определяется электромагнитной обстановкой в районе, где «прокладывается» радиолиния, задается в пределах от 5 до 15 дБ (табл. 1.16).

Таблица 1.16

Конфигурация передатчика и приемника

Конфигурация системы	Значение
Мощность передатчика базовой станции Pперед, дБм	20
Коэффициент усиления передающей антенны, дБ Gперед	15
Коэффициенты усиления приемной антенн, дБ Gпр	16
длина волны λ, м	0,125
дополнительные потери Lдоп, дБ	15
запас помехоустойчивости к внешним помехам Z, дБ	15

Таблица 1.17

Мощность сигнала от расстояния

Дальность связи, км	Мощность полезного сигнала базовой станции БТКС, дБм
1	-42.922
2	-48.943
3	-52.465
4	-54.964
5	- Продолжение табл. 1.17 56.902
6	-58.485
7	-59.824
8	-60.984
9	-62.007
10	-62.922
11	-63.750
12	-64.506
13	-65.201
14	-65.845
15	-66.444
16	-67.005
17	-67.531
18	-68.028
19	-68.497
20	-68.943

Графически мощность сигнала Pпр представлена на рис. 1.8. В соответствии с пороговыми значениями чувствительности приемника мобильной станции (табл. 1.16), определим максимальную зону обслуживания базовой станции ТКС стандарта 802.11 с заданным качеством обслуживания.

Рис. 1.8. Мощность полезного сигнала базовой станции БТКС стандарта IEEE 802.11 в зависимости от расстояния

Таблица 1.18

Чувствительность приемника для диапазона 2400МГц

Скорость передачи данных Мбит/c	Чувствительность приемника, дБм
1	-94
2	-91
5.5	-89
11	-85

В соответствии с пороговыми значениями чувствительности приемника мобильной станции (табл. 1.18), определим максимальную зону обслуживания базовой станции ТКС стандарта 802.11 с заданным качеством обслуживания.

Для определения дальности связи, необходимо рассчитать суммарное усиление тракта радиолинии беспроводной ТКС. Усиление тракта Y определяется по формуле 1.5, при условии, что в состав радиолинии входят внешние антенны без усилителей.

(1.5)

Для определения дальности связи полученное значение Y сравнивается с графиком на рис. 1.9 Значение суммарного коэффициента усиления тракта радиолинии Y составляет 134 дБ, что соответствует дальности радиосвязи в 15 км.

Таким образом, базовая станция беспроводной ТКС с параметрами, описанными в табл. 1.16. обеспечивает максимальную дальность связи 15 км. Определим мощность сигнала помехи на входе приемника базовой станции. Конфигурация передатчика помехи отображена в табл. 1.19.

Рис. 1.9. Дальность связи

Таблица 1.18

Конфигурация передатчика помехи

Конфигурация системы	Значение
Мощность передатчика помехи Pпп, дБм	10
Коэффициент передающей антенны, дБ Gпп	10
Коэффициенты усиления приемной антенн, дБ Gпр	14
дополнительные потери Lд, дБ	1
Расстояние между Базовой станцией и передатчиком помехи, км	1,5,10,15
запас помехоустойчивости к внешним помехам Zп, дБ	10
Дополнительные потери Lд, дБ	1

Мощность сигнала помехи определятся формулой 1.5:

(1.5)

Результаты представлены в табл. 1.19.

Таблица 1.19

Мощность сигнала помехи

Мощность сигнала помехи, дБм	Расстояние между базовой станцией и передатчиком помех, км
-63.444	15
-62.845	14
-62.201	13
-61.506	12
-60.750	11
-59.922	10
-59.007	9
-57.984	8
-56.824	7
-55.485	6
-53.902	5
-51.964	4
-49.465	3
-45.943	2
-39.922	1

Критерий подавления базовой станции беспроводной ТКС - прекращение ее функционирования с заданным качеством обслуживания. Этот параметр определяется величиной чувствительности приемника мобильной станции. Для беспроводных ТКС стандарта IEEE 802.11 данный параметр описан в табл. 1.16. Следовательно, для обеспечения функционирования БТКС на минимальной скорости передачи данных в 1Мбит/c необходимо обеспечить значение полезного сигнала базовой станции в -94 дБ.

Определим зону обслуживания сектора (60 градусов) базовой станции беспроводной ТКС.

Рис. 1.10. Мощность помехи в зависимости от расстояния от базовой станции БТКС

Т.к. максимальная дальность связи d в соответствии с полученными данными равна 15 км, зона обслуживания сектора базовой станции составляет

(1.5)

Используя значения таблицы 1.16 и 1.19 определим значение снижения зоны обслуживания, в зависимости от расположения передатчика помех относительно базовой станции. При условии прямой видимости в секторе.

Результаты расчетов представлены в табл. 1.20.

Таблица 1.20

Снижение зоны обслуживания базовой станции беспроводной ТКС стандарта IEEE 802.11

Снижение зоны обслуживания Базовой станции беспроводной ТКС стандарта IEEE 802.11, %	Расстояние между передатчиком помех и базовой станцией беспроводной ТКС стандарта IEEE 802.11 км
12.88	14
24.889	13
36	12
46.22	11
55.556	10
64	9
71.556	8
78.222	7
84	6
88.889	5
92.889	4
96	3
98.222	2
99.556	1

В данном случае риск от угрозы отказ в обслуживании представляется формулой:

(1.6)

P – вероятность реализации угрозы отказ в обслуживании;

C – ущерб от реализации угрозы;

Ущерб можно выразить, как

C = N*D (1.7)

N – количество абонентов в заданном секторе, D – среднее количество передаваемых ими данных;

Рис. 1.11. Снижение зоны обслуживания Базовой станции беспроводной ТКС стандарта IEEE 802.11