Radiostörningar alstras dels naturligt av alla elektroniska system, dels via illegala störsändare som idag säljs till låg kostnad via Internet. Att kontinuerligt övervaka radiostörningsmiljön vid kritiska system blir därför allt viktigare ur EMC-synpunkt. Kontinuerlig mätning av radiostörningsmiljön blir snabbt kostnadskrävande om man använder dyra mätsystem och om personal behövs hela tiden.

I denna artikel visas resultaten av ett försök där lågkostnadsteknik anpassats för att genomföra kontinuerlig fjärrövervakning av radiostörningsmiljön vid samhällskritisk infrastruktur.

 

Kontinuerlig övervakning

Antalet mobilabonnemang i världen passerade 6 miljarder under 2012 men redan 2010 hade Sverige fler mobila än fasta bredbandsabonnemang. Den snabbt ökande användningen av trådlös teknik sker även inom kritiska samhällsfunktioner. Detta trots att civil trådlös teknik är mycket känslig för störningssignaler.

Förmågan att effektivt utnyttja denna känslighet har tidigare enbart funnits hos militära aktörer men sprider sig till civila aktörer i och med att avancerade störutrustningar nu säljs öppet och till låg kostnad via internet, se figur 1. Redan idag används störsändare för att slå ut vitala kommunikations-, positionerings- och larmsystem, bland annat i samband med upplopp och kriminell verksamhet.

Oavsiktliga radiostörningar alstras naturligt av all elektronisk utrustning och det finns gott om incidenter där sådana radiostörningar orsakat påverkan på samhällsviktig infrastruktur. I takt med att samhällsviktiga funktioner blir alltmer beroende av trådlös teknik så ökar behovet av att hålla kontroll på radiostörningsmiljön inom och i anslutning till kritisk infrastruktur.

 

 

En sådan kontroll ökar möjligheten att tidigt lösa EMC-problem som orsakar radiostörningar. Kvalificerad övervakning av radiostörningar kräver dock i regel både kvalificerad personal och tillgång till kvalificerade instrument för övervakning. För att kontinuerligt kunna kontrollera radiostörningsmiljön på ett kostnadseffektivt sätt så krävs därför att man har tillgång till portabel utrustning som kan fjärrövervakas.

Detta samtidigt som kostnaden måste vara rimlig. För att möta ovanstående krav har försök genomförts med syftet att undersöka om dessa mål kan nås genom att nyttja kommersiellt tillgänglig lågkostnadsteknik. Försöken har genomförts i samverkan mellan Totalförsvarets forskningsinstitut (FOI) och Swedavia [1]. En portabel utrustning för fjärrövervakning har konstruerats med hjälp av hårdvaran USRP2.

 

Försöksutrustningen anpassades till mätning av radiostörningar i GPS-bandet, men hårdvaran kan anpassas till andra frekvensområden efter behov. Försökssystemet har utvärderats i operativ miljö och visat sig vara ett fungerande lågkostnadsalternativ för kvalificerad övervakning av radiostörningsmiljön.

Systemuppbyggnad

I figur 2 visas systemuppbyggnaden för fjärrövervakning av radiostörningsmiljön i GPS-banden. Mätmottagaren är uppbyggd kring en kommersiell GPS-mottagare (ublox) och på mjukvaruradion USRP2 (från Ettus) [2] som kan anpassas för aktuellt frekvensband och mottagarbandbredd. Mottagaren placeras på aktuell, mätplats där den kontinuerligt loggar GPS-statusen och letar efter radiostörningshändelser.

När en händelse detekterats så lagras kontinuerligt en tidssignal av den registrerade händelsen på systemdatorn för vidare analys. Samtidigt registreras påverkan på GPS-mottagaren så att det går att avgöra hur den registrerade störningen påverkat GPS-funktionen. Överföringen av mätdata från mätsystemet till mätdatorn görs via krypterad Internetförbindelse varför ingen personal behöver finnas vid mätsystemet. I Figur 3 visas hur systemet är anpassat för en mätsituation där inte fast Internetförbindelse finns varför mobilt Internet används.

Mätresultat

Exempel på mätresultat ut från systemet visas i figur 4. Vänstra diagrammet visar hur signalnivån varierar över tiden. Högra delen visar mottagen signaleffekt som funktion av frekvens. Tidssignalen lagras enbart för misstänkta incidenter och belastar därmed inte systemet kontinuerligt. Systemet möjliggör både detektion och klassificering av störningssignaler och skickar daglig epost med information om hur många incidenter som inträffat senaste dygnet. Systemet har, efter prototypförsök i laboratoriemiljö, slutligen testats i operativ miljö på en flygplats där den under flera månaders tid övervakat radiostörningsmiljön utan att behöva något instrumentunderhåll samtidigt som den levererar data enligt användarens parameterinställningar.

Genom att anpassa mjukvaran i systemet så kan anpassad signalbehandling göras av mätdata så att användaren får stöd om man exempelvis vill försöka finna orsaken till det detekterade radiostörningsproblemet. På så sätt kan man exempelvis avgöra om en detekterad störsignal sannolikt härrör från en mikrovågsugn, spänningsomvandlare, frekvensomriktare etc.

Slutsatser

De genomförda försöken visar att det är möjligt att använda kommersiellt tillgänglig lågkostnadsteknik för att kontinuerligt genomföra EMC-mätningar av radiostörningar. Försöken har även visat att detta går att göra med fjärrövervakning av mätutrustningen utan att kvalificerad mätpersonal behöver finnas vid mätutrustningen och utan att annat systemunderhåll behöver genomföras.

 

 Mikael Alexandersson, Patrik Eliardsson, Björn Gabrielsson , Peter Stenumgaard

Totalförsvarets forskningsinstitut (FOI)

Pär Weilow, Ann-Kristin Larsson

Swedavia

 

Referenser

1. Mikael Alexandersson, Patrik Eliardsson, Björn Gabrielsson , Peter Stenumgaard, Pär Weilow, Ann-Kristin Larsson, “Portabel detektor för övervakning av radiostörningar i samhällskritisk infrastruktur”, Proceedings of TAMSEC 2013, National Symposium on Technology and Methodology for Security and Crisis Management, November 13-14, 2013, Kista, Sweden
2. http://www.ettus.com