Устройство для сканирования радиочастот

Полезная модель относится к области беспроводной связи, а более конкретно к устройству для сканирования радиочастот и сбора параметров базовых станций.
В заданной области сканирования может содержаться большое количество базовых станций, кроме того, в этой области могут также находиться базовые станции с малой областью покрытия (например, устанавливаемые на предприятии или дома) или неработающие. В таких случаях существует необходимость в эффективном мониторинге базовых станций для возможности осуществления связи с ними.
Из уровня техники известно устройство сканирования частоты для захвата CDMA (RU 2331156, МПК Н04В 1/707, опубл. 10.08.2008), содержащее средство, предназначенное для измерения мощности на одной или больше частотах в частотном подпространстве; средство, предназначенное для поиска системы, для обнаружения системы на одной или больше частотах, когда измеренное значение мощности превышает первое пороговое значение; средство для настройки на одну или больше частот, на которых средство для оценки мощности измеряет принимаемую мощность, или средство для поиска обнаруживает систему; процессор, предназначенный для настройки средства для настройки на одну или больше частот; приема результатов измерений мощности из блока оценки мощности на одной или больше частот; сравнения принятых результатов измерений мощности с пороговой величиной; управления средством для поиска для выполнения поиска системы на одной или больше частотах; приема от него результатов поиска.
Недостатком данного устройства является отсутствие информации о качестве сигнала, типе модуляции и идентификаторов базовой станции.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа (патент RU 2478257, МПК Н04Н 60/78, опубл. 27.03.2013), является устройство для обнаружения и захвата малой базовой станции, содержащее: средство для осуществления доступа к хранимой информации о доступе для малой базовой станции, причем хранимая информация о доступе содержит поставляемую информацию для малой базовой станции и информацию о местоположении, соответствующую малой базовой станции, причем малая базовая станция ассоциирована с пользовательской зоной малой базовой станции, а пользовательская зона малой базовой станции ассоциирована с макросистемой; средство для определения близости к малой базовой станции на основании по меньшей мере информации о местоположении в качестве условия запуска для сканирования и захвата; и средство для сканирования и захвата малой базовой станции с использованием хранимой информации о доступе.
К недостаткам прототипа также можно отнести отсутствие информации о типе модуляции и идентификаторов базовой станции.
Таким образом, вышеописанные устройства позволяют поверхностно оценить загруженность радиоэфира и не подходят для детального анализа покрытия с различными параметрами качества сигналов.
Задача настоящей полезной модели заключается в мониторинге покрытия беспроводной связи в заданных диапазонах и стандартах, независимо от количества операторов сотовой связи.
Техническим результатом является детальный анализ покрытия с различными параметрами качества сигналов для установления статуса базовых станций за счет получения идентификаторов базовых станций.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для сканирования радиочастот содержит сканирующий приемник, выполненный с возможностью получения идентификаторов базовых станций, приемник сигналов системы позиционирования, блок приема и обработки информации, блок хранения информации, блок сравнения и блок принятий решений, который выполнен с возможностью установки статуса базовых станций
Полезная модель поясняется чертежами, на которых:
фиг. 1 - общий вид устройства для сканирования радиочастот, соединенного с компьютером;
фиг. 2 - структура устройства для сканирования радиочастот;
фиг. 3 - пример результатов сканирования в нескольких диапазонах стандартов связи.
Согласно полезной модели устройство для сканирования радиочастот (фиг. 2) содержит сканирующий приемник (1), приемник (2) сигналов системы позиционирования, блок (3) приема и обработки информации, блок (4) хранения информации, блок (5) сравнения, блок (6) принятий решений. Для вывода информации на экран устройство может содержать дисплей (на рисунке не показан) или может быть подключено к компьютеру беспроводным или проводным соединением (фиг. 1). Устройство для сканирования радиочастот может работать автономно, поскольку снабжено встроенным аккумулятором. Данное устройство также может быть расположено на разнообразных транспортных средствах, в частности, на беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) для сканирования удаленных и труднодоступных мест. Кроме того, устройство для сканирования радиочастот может иметь несколько режимов работы, например: быстрое сканирование, детальное сканирование или режим поиска ложных базовых станций. В режиме быстрого сканирования осуществляется получение основных данных по окружающим базовым станциям, в режиме детального сканирования происходит получение расширенных специальных параметров, в том числе и идентификаторов по окружающим базовым станциям. Режим поиска ложных базовых станций предназначен для непрерывного контролирования радиоэфира и оценки легитимности окружающих базовых станций.
Сканирующий приемник (1) служит для получения информации о базовых станциях в определенной зоне и выполнен с возможностью получения идентификаторов базовой станции. Сканирование может проводиться как для одного, так и для нескольких стандартов связи, в частности 2G (GSM), 3G (UMTS), 4G (LTE). Устройство для сканирования радиочастот может содержать и несколько сканирующих приемников (1), каждый из которых может быть настроен для сканирования определенного диапазона частот. В процессе сканирования ведется поиск базовых станций выбранных стандартов и фиксируются их параметры, в частности:
для GSM сетей: МСС - идентификатор страны оператора сотовой связи, MNC - идентификатор сети оператора сотовой связи, LAC - код зоны базовой станции, CID - идентификатор базовой станции, ARFCN - номер радиочастоты, С1 - критерий запаса мощности, С2 - критерий перевыбора соты;
для UMTS сетей: МСС - идентификатор страны оператора сотовой связи, MNC - идентификатор сети оператора сотовой связи, UARFCN - номер радиочастоты, LAC - код зоны базовой станции, СЮ - идентификатор базовой станции;
для LTE сетей: МСС - идентификатор страны оператора сотовой связи, MNC - идентификатор сети оператора сотовой связи, EARFCN - номер радиочастоты, PCI - физический номер базовой станции, ТАС - код зоны базовой станции, CID - идентификатор базовой станции.
Как было указано в процессе сканирования происходит получение идентификаторов базовых станций в определенной частоте, при этом одновременно сканирующий приемник (1) также выполнен с возможностью получения информации о соседних базовых станциях, что необходимо для выявления свободных частот, а также для минимизации времени сканирования альтернативных частот.
Полученные данные об идентификаторах базовой станции передаются в блок (3) приема и обработки информации. Эти данные могут отображаться на дисплее устройства или на компьютере, кроме того, для более яркой иллюстрации каждому идентификатору может быть присвоен свой цвет. Также на основе полученных данных могут быть построены разнообразные графики, например, график уровня мощности сигнала базовой станции или карта покрытия сигналов сети оператора, которые можно сравнить с ранее полученными данными от базовых станций. В указанном блоке полученная информация форматируется и анализируется, кроме того, может происходить кодирование или декодирование информации.
Приемник (2) сигналов системы позиционирования запрашивает географические координаты базовых станций для уточнения координат. Если в результате анализа было определено появление новой базовой станции, то запрашивается информация с приемника (2) сигнала системы позиционирования для определения географических координат базовой станции. В качестве приемника (2) сигнала системы позиционирования могут быть использованы GPS или GLONASS антенны.
На основе данных о полученных идентификаторах базовых станций можно получить информацию, касающуюся качества сигнала, пропускной способности, мощности базовой станции, дальности действия сигнала базовой станции, частоту на которых вещает базовая станция, а также дополнительную информацию об окружающих базовых станциях. Полезная информация, которая характеризует базовую станцию, передается в блок (4) хранения. При этом один или несколько идентификаторов, характеризующих базовую станцию, передаются в блок (5) сравнения. В указанном блоке осуществляется сравнение идентификаторов базовых станций с ранее сохраненными или с заранее заданными значениями. Результаты сравнения направляются в блок (6) принятий решений, где происходит установка статуса базовой станции, например: работающая, неработающая или ложная. В данной заявке под неработающей базовой станцией понимается та станция, у которой есть ограничения, например: нет связи, базовая станция работает только на исходящие вызовы или какой-либо тип трафика мобильных устройств проходить не может (например пакетная передача данных). Под ложной базовой станцией понимается искусственная станция, это та станция, которая заведомо завышает параметры, при анализе которых мобильное устройство примет решение о подключении к ней.
Данные результатов сканирования в блоке (3) приема и обработки информации могут быть экспортированы в различные форматы, например: csv, txt, els для продолжения работы в других программных продуктах. Также эти данные могут быть направлены в блок (4) хранения или в блок (5) сравнения для последующего использования или сравнения данных.
Далее описан пример работы устройства для сканирования радиочастот. При включении устройства для сканирования радиочастот осуществляется выбор диапазонов сканирования. Сканирующий приемник (1) настраивается на возможность проведения поиска базовых станций только в интересующих диапазонах стандартов сотовой связи, например: 2G (GSM), 3G (UMTS), 4G (LTE) или в нескольких диапазонах одновременно. После настройки сканирующего приемника (1) осуществляется выбор режима сканирования. В зависимости от выбора режима сканирования происходит получение разного количества данных об окружающих базовых станциях. В режиме быстрого сканирования устройство работает быстрее, но происходит получение небольшого числа идентификаторов базовых станций. В режиме детального сканирования устройство работает медленнее, но происходит получение большого числа данных о базовых станциях. Режим поиска ложных базовых станций предназначен для непрерывного контроля радиоэфира и выявления ложных базовых станций.
Рассмотрим пример, когда сканирующий приемник (1) настроен для работы только в одном диапазоне, например, в 2G (GSM). В результате сканирования в диапазоне GSM осуществляется получение идентификаторов характерных для этого диапазона, а именно: МСС - идентификатор страны оператора сотовой связи, MNC - идентификатор сети оператора сотовой связи, LAC - код зоны базовой станции, CID - идентификатор базовой станции, ARFCN - номер радиочастоты, С1 - критерий запаса мощности, С2 - критерий перевыбора соты, а также получение более детальной информации об окружающих базовых станциях: CRH - гистерезис уровня приема сигнала, требующийся для перевыбора соты, CRO - параметр смещения критерия перевыбора соты, RLAM - параметр, характеризующий минимальный уровень сигнала для подключения к базовой станции, Т3212 -параметр контроля периодичности проведения МПО (мобильное пользовательское оборудование) абонента процедуры обновления местоположения (Location Update), сведений о базовых станциях, работающих в конкретных радиочастотных диапазонах и др. Если сканирующий приемник (1) настроен для работы в другом диапазоне, то происходит получение идентификаторов характерных для него. Кроме того, в процессе сканирования сканирующий приемник (1) одновременно выполнен с возможностью получения информации о соседних базовых станциях, например: CRH, CRO, RLAM, Т3212, сведений о базовых станциях, работающих в конкретных радиочастотных диапазонах. Таким образом, можно определить на каких частотах работают базовые станции, и определить свободные частоты. Полученные данные об идентификаторах базовой станции передаются в блок (3) приема и обработки информации, также эти данные могут быть отражены на дисплее устройства или, если устройство для сканирования подключено к компьютеру, то на его экране. Например, если устройство работает в режиме поиска ложных базовых станций, то происходит непрерывное сканирование данных. Эти данные могут быть выведены на экран дисплея в виде графиков разных цветов. Каждому идентификатору может быть присвоен свой цвет. Данные результатов сканирования в блоке (3) приема и обработки информации могут быть экспортированы в различные форматы, например: csv, txt, els. В указанном блоке может происходить кодирование и декодирование результатов сканирования, что повышает удобство обработки информации при сравнении данных, которые в дальнейшем будут переданы в блок (6) принятий решений для установки статуса базовых станций. Если в результате анализа обнаружены идентификаторы новой базовой станции, то запрашивается информация с приемника (2) сигнала системы позиционирования для определения географических координат базовой станции. В процессе работы также запрашивается информация для уточнения координат других базовых станций. Часть информации, которая характеризует базовую станцию, например: МСС, MNC, ARFCN базовой станции может быть направлена в блок (4) хранения информации. Другая часть информации, например: CID, LAC, C1, С2 может быть направлена в блок (5) сравнения для сравнения идентификаторов базовой станции с ранее сохраненными или с заранее заданными значениями. Результаты сравнения могут быть направлены в блок (6) принятия решения, на основе которых происходит установка статуса базовых станций. Для определения работоспособности базовой станции может быть отправлен пакетный трафик. Если пакетный трафик не будет принят станцией, то она работает с ограничениями. Как было указано сканирующий приемник (1) выполнен с возможностью получения идентификаторов соседних базовых станций. При этом, если базовая станция не сообщает информации о своих соседних станциях, хотя это должно происходить в условиях плотного покрытия, то это может свидетельствовать о том, что базовая станция ложная. Также о том, что базовая станция является ложной, может указывать изменение номера канала при неизменной паре CID и LAC или то, что частота осталось неизменной при смене CID или LAC, или анонсирование заведомо завышенного CRO. Все это может указывать, что базовая станция является ложной, так как ложная базовая станция маскируется под неиспользованную частоту уже существующей базовой станции или ложная станция занимает существующую частоту, при этом предоставляя более сильный сигнал, чем оригинальная станция. При работе в других стандартах сети происходит анализ и сравнение параметров характерной для этой сети, при этом необходимо отметить, что задача любой ложной станции в любом стандарте сети добиться от телефона регистрации (Location Update) для получения с него нужной информации. Также общим является, что ложная станция не сообщает информацию об соседних станциях.
Данные результатов сканирования могут быть сохранены в отдельном файле или экспортированы в различные форматы для дальнейшего использования. Также результаты сканирования могут быть отображены на дисплее или на экране компьютера. Так может быть отражена сеть базовых станций в определенном диапазоне или в нескольких диапазонах (фиг. 3) в зависимости от того, как настроен сканирующий приемник, при этом каждому статусу базовой станции также может быть присвоен свой цвет. Таким образом, на дисплее или на экране компьютера может быть отражена полная сеть базовых станций. Так работающие базовые станции могут быть помечены зеленым цветом, неработающие - красным, а ложные - оранжевым. Также могут быть загружены старые результаты сканирования, чтобы было удобнее сравнить результаты и проследить об изменениях. Так удобно проследить какие новые базовые станции были обнаружены, или узнать об изменении местоположения ранее работавших базовых станций.
Таким образом, происходит детальный анализ покрытия с получением полных данных, характеризующих базовые станции, а именно: качество сигнала, пропускная способность, мощность базовой станции, дальность действия сигнала базовой станции, частота на которых вещает базовая станция.