Учебно-лабораторный стенд «Архитектура сетей сотовой связи GSM и 4G LTE» GSM-BS-КОНСОЛЬ

Учебно-лабораторный стенд «Архитектура и безопасность сетей сотовой связи GSM и 4G LTE» – инновационная программно-аппаратная платформа, созданная для практического изучения и исследования принципов работы сетей GSM и 4G LTE. Этот стенд, построенный на основе программно-аппаратной платформы, предоставляет широкий спектр возможностей и инструментов для изучения и экспериментов в области сотовой связи.

Стенд позволяет эмулировать базовые станции GSM и 4G LTE, что даёт возможность изучения всех уровней работы сетей, оценки аспектов безопасности, механизмов защиты от злоумышленников. Студенты и исследователи имеют возможность изучать аппаратно-программные блоки, из которых состоит сотовая связь: интерфейсы и протоколы, используемые в сотовых сетях, осуществлять настройку и управление базовой станцией, проводить реальные вызовы (только в GSM сети) и передачу данных. Это позволяет изучить реалии работы сотовых сетей и исследовать архитектуру сети.

Особый акцент обучения сделан на получении знаний о защите данных в GSM-сетях, включая алгоритмы шифрования, методы установления связи и аппаратные/программные атаки на сети, а также аспекты безопасности для абонента и базовой станции. Присутствует возможность исследования передаваемых данных на всех уровнях сети: от данных на сим-карте, до беспроводной авторизации абонентов со стороны базовой станции. Отдельно следует отметить возможность анализировать протоколы передачи и передаваемые данные.

Платформа также предоставляет мощный инструментарий для мониторинга и анализа работы базовых станций GSM и 4G LTE, позволяя отслеживать активность и загрузку сотовых пользователей, анализировать пропускную способность и качество связи, а также проводить диагностику и исправление ошибок. Это полезно для тех, кто желает более глубоко понять процессы и проблемы, возникающие в работе сотовых сетей, а также методику защиты от преднамеренной подмены данных или работы в условиях электромагнитных помех.

Еще одной значимой возможностью этой платформы является ее гибкость и персонализация. Пользователи получают возможность изменять частоту, мощность передачи, настраивать сетевые параметры и прочее, чтобы оценить влияние этих параметров на качество и безопасность связи. Такой подход позволяет проводить различные эксперименты и исследования, адаптируя платформу к конкретным потребностям.

Установка позволяет

1. Изучить архитектуру сотовой сети: создать собственные базовые станции GSM и 4G LTE и на их основе изучать и экспериментировать с протоколами и интерфейсами, использованными в сотовых сетях.
2. Провести исследование безопасности сотовой сети с точки зрения абонента, путем подключения логического анализатора к сим-карте и анализа протокола обмена.
3. Провести исследование безопасности сотовой сети с точки зрения базовой станции, предоставляя возможность перенаправления коммуникации между базовой станцией и абонентским устройством на уровне пакетной передачи в специальную программу и анализа протоколов передачи и передаваемых данных.
4. Производить мониторинг и анализ работы сотовых сетей: позволяет отслеживать активность пользователей, анализировать пропускную способность и качество связи, а также диагностировать и исправлять ошибки.
5. Осуществлять гибкую настройку параметров: настраивать частоту, мощность передачи, сетевые настройки и другие атрибуты базовой станции в соответствии с конкретными задачами и сценариями.
6. Проводить исследование и эксперименты: исследования в области сотовой связи, адаптируя платформу к конкретным потребностям.

Структура стенда

1. Вычислительный узел.

   Является программно-аппаратной платформой, позволяющей соединить модули, перечисленные ниже, воедино. Обладает программными инструментами для запуска базовой станции GSM, инструментом захвата трафика базовой станции, логического анализатора для доступа к протоколу SIM-карты, программного комплекса для работы с радиосигналами.

   Таким образом, позволяет изучить архитектуру сети на практике, начиная от создания собственной базовой станции до осуществления связи абонентскими устройствами со средствами доступа к низкоуровневым инструментам анализа сети.

   • Модуль «Приёмопередатчик GSM/4G LTE»

     Модуль включает универсальный программно-конфигурируемое SDR устройство, которое обеспечивает широкий спектр возможностей в области радиосвязи. С возможностью настройки частот, полосы пропускания и мощности передачи, позволяет пользователю гибко работать с различными радиосигналами. Он поддерживает различные радиочастотные диапазоны и протоколы связи, такие как GSM, Bluetooth, WiFi и многое другое.

     С его помощью можно проводить исследование безопасности сотовой сети со стороны базовой станции.

   • Модуль «Сотовая связь GSM»

     Устройство «Безопасность в сотовых сетях» предназначено для практического изучения алгоритмов взаимодействия между устройствами GSM и базовыми станциями. Встроенный логический анализатор позволяет также изучать алгоритмы взаимодействия между SIM-картами и телефонами для анализа процесса установления связи.

     Таким образом, с помощью модуля возможно провести исследование безопасности сотовой сети со стороны абонента.

   • Модуль «Смартфон Android»

     Устройство «Смартфон Android» содержит в своём составе смартфон под управлением операционной системы Android.

     Предназначено для практического изучения и применения алгоритмов взаимодействия между устройствами GSM/4G LTE и базовыми станциями, осуществления подключения к ним и передачу голосовых и пользовательских данных. Присутствует возможность проводить анализ энергопотребления смартфона, входящего в состав модуля.

Состав стенда и комплектации

1. Вычислительный узел (1шт.)
2. Модуль «Приёмопередатчик GSM/4G LTE», интегрирован в комплектации GS-MOHO в одном устройстве с вычислительным узлом (1шт.)
3. Модуль «Сотовая связь GSM» (1шт.)
4. Модуль «Смартфон Android» (1шт.)
5. Программируемая сим-карта 4G LTE (3шт.)
6. Программатор для сим-карт (1шт.)
7. Антенны для различных диапазонов сотовых сетей (4 шт.)
8. Интерфейсный кабель USB (1 шт.)
9. Интерфейсный кабель USB 3.0 (1 шт.)
10. Кабель питания (1 шт.)
11. Флэш-диск с образом ОС вычислительного узла (1 шт.)
12. Учебно-методическое пособие.

Список лабораторных работ

1. Архитектура и устройство GSM сетей, их приёмников и передатчиков. Диапазоны передачи. Измерения уровней сигналов и алгоритмы выбора базовых станций.
2. Развёртывание GSM/GPRS сети и подключение к ней с помощью мобильного телефона.
3. SIM-карта как устройство для идентификации абонентов сетей. Протоколы обмена, анализ возможности подмены данных.
4. Осуществление голосовых вызовов внутри собственной развёрнутой GSM-сети.
5. Отправка и получение текстовых сообщений через службу SMS внутри собственной GSM-сети. Анализ протоколов и передаваемых данных.
6. Выход в интернет с использованием режима пакетной передачи данных GPRS с пользовательского устройства (смартфона).
7. Работа с сим-картами. Создание собственной абонентской сим-карты с помощью программатора, регистрация в сети 4G LTE.
8. Выход в интернет с использованием стандарта LTE с пользовательского устройства (смартфона).