Автор: MaFrance351
Больше интересных фотографий и комментариев в оригинальном материале
Здравствуйте, уважаемые читатели!
Историческое событие произошло 30 мая 2017 года в Котласе Архангельской области: была отключена последняя в мире базовая станция стандарта NMT-450. Этот день ознаменовал окончательный уход в прошлое не только данного стандарта, но и целой эпохи аналоговой мобильной связи, доступной широкой публике.
Спустя более шести лет у меня возник закономерный вопрос: а можно ли попытаться возродить такую сеть своими силами? Реально ли снова увидеть в работе редкие телефоны того времени и даже совершить с них звонок?
В этой статье мы подробно разберем, как в домашних условиях можно запустить базовую станцию стандарта NMT-450. Мы узнаем принципы работы таких сетей и найдем практические способы заставить их функционировать снова.
❯ Введение в тему
Многие из нас еще помнят громоздкие мобильные телефоны этого стандарта. Это были аналоговые устройства без SIM-карт, где все абонентские данные программировались оператором связи.
Сеть NMT-450 была невероятно популярна в отдаленных и труднодоступных регионах нашей страны. Ее главным преимуществом была феноменальная дальность связи: телефоны ловили сигнал там, где более современный на тот момент GSM был бессилен. Это позволяло совершать звонки буквально с лесной опушки. Кроме того, система считалась достаточно защищенной. Однако, как и все аналоговые сети, она имела ряд существенных недостатков (например, уязвимость к прослушиванию и клонированию), что в итоге и привело к ее полному вытеснению цифровыми стандартами.
Сегодня мы совершим путешествие во времени и попробуем оживить эти легендарные аппараты. Что удивительно, для этого эксперимента не потребуются дорогостоящие SDR-модули или другое профессиональное оборудование.
❯ С чего начать?
Давайте разберемся, как можно организовать такую сеть без специального телекоммуникационного оборудования.
Ключ к успеху — проект-аналог Osmocom, но для аналоговых сетей. Его автор реализовал эмуляцию ряда старых сотовых стандартов, включая интересующий нас NMT-450. Для работы достаточно всего одного аналогового передатчика и одного приемника — по сути, это минимум аппаратных средств.
Стоит отметить, что автор проекта — немецкий разработчик, поэтому основное внимание в его работе уделено национальным немецким сетям (A-Netz, B-Netz, C-Netz). Это может приводить к некоторым неточностям в реализации других стандартов. Тем не менее, на момент написания статьи это программное обеспечение является, пожалуй, лучшим решением для экспериментов с аналоговой мобильной связью.
Теперь о «железе». Выбор в пользу NMT-450 был сделан неслучайно — он работает в диапазоне частот около 450 МГц. На этих частотах могут передавать обычные УКВ-рации, что значительно упрощает задачу. Для наших целей подойдут даже недорогие китайские радиостанции. Конечно, будут ограничения: поскольку у нас всего один канал, одновременно сможет работать только одно устройство. Но для демонстрации и экспериментов этого вполне достаточно.
На фото — подходящие для нашей задачи рации модели Joker TK-450S. Это одна из самых распространенных моделей в своем сегменте, наряду с аппаратами Kenwood. Важно, что они поддерживают именно те частоты, которые нужны для NMT-450.
А вот пример неподходящих устройств. Эти рации используют стандарт PMR (Personal Mobile Radio) и не могут передавать сигнал на требуемых для NMT частотах.
❯ Галерея ретро-аппаратов
Давайте познакомимся с героями нашего эксперимента — телефонами, которые мы попытаемся вернуть к жизни.
Первый кандидат — Nokia 640, также известный как THF-13. Без преувеличения, это был один из самых популярных телефонов стандарта NMT-450. Его дизайн — классический для мобильников той эпохи.
К сожалению, аккумулятор этого экземпляра полностью вышел из строя и не принимает заряд, поэтому в активных испытаниях он участвовать не будет. Отмечу, что попытки запитать его от лабораторного блока питания также не увенчались успехом, хотя ранее с рабочим аккумулятором телефон функционировал.
Следующий аппарат — Benefon Spika. Устройства этой финской компании славились отличным приемом сигнала и также пользовались большим спросом. Легендой же стал Benefon Delta с его уникальным семисегментным ЖК-дисплеем, но, увы, в моей коллекции его нет.
Интересная деталь: даже в те годы некоторые производители начали отказываться от трансформаторов в пользу импульсных блоков питания, что видно на фото.
Характерной чертой телефонов того времени были специальные кожаные чехлы с клипсой, позволявшие носить тяжелый аппарат на поясе.
И, наконец, самый интересный экспонат — Nokia 720, известная также как TMF-4SP. Это так называемый «автомобильный» или «транспортный» телефон, предназначенный в первую очередь для установки в машину. Однако он комплектовался аккумулятором и ручкой для переноски, так что мог использоваться и как переносной.
Существовала также модификация без трубки, но с разъемом для подключения к обычной телефонной линии. Это позволяло организовать стационарную связь там, где не было проводных линий и не ловил GSM. Поскольку передача была аналоговой, через такое устройство могли работать, например, факс-модемы. На фото показан линейный адаптер, который подключался вместо трубки.
Устройство состоит из базового блока TMF-4SP и трубки HSN-5K (из-за чего некоторые ошибочно называют весь аппарат Nokia HSN-5K). Сбоку расположена штыревая антенна, которую в автомобиле заменяли на внешнюю, устанавливаемую на крышу.
Вид на заднюю часть базового блока. Корпус полностью металлический, а вес устройства достигает пары килограммов. Даже сегодня оно производит впечатление основательности и качества, идеально передавая атмосферу 90-х годов.
Отдельного упоминания заслуживает никель-кадмиевый аккумулятор, который составляет примерно треть общего веса аппарата.
Внутреннее устройство. Трубку я не разбирал, но базовая часть очень интересна. На плате множество ВЧ-компонентов, усилитель мощности, реле (точное назначение которого мне неизвестно), кварцевые генераторы и микропроцессор. Связь между трубкой и базой осуществляется по фирменному протоколу MBUS, который, по сути, является полудуплексным UART с уровнями 5В. По тому же протоколу работали старые кабели для передачи данных от Nokia.
Половинки металлического корпуса. Помимо механической защиты, они выполняют роль радиатора для отвода тепла и экрана от электромагнитных помех.
❯ Принципы работы стандарта NMT-450
Прежде чем перейти к практической части, кратко рассмотрим архитектуру этого стандарта.
Аббревиатура NMT расшифровывается как Nordic Mobile Telephone, поскольку стандарт был разработан совместно телекоммуникационными администрациями скандинавских стран. Впоследствии он получил широкое распространение в Европе, России и на Ближнем Востоке.
По своей структуре NMT похожа на более поздние сотовые системы: она состоит из коммутаторов (MSC), базовых станций (BTS) и собственно телефонов. Существовало два основных частотных диапазона: NMT-450 и NMT-900.
Обратите внимание: ELECROW - заводские платы в условиях санкций.
Мы рассматриваем первый, как наиболее распространенный.Как следует из названия, рабочая частота находится в районе 450 МГц. Стандарт использует 180 дуплексных каналов (462,500 – 467,500 МГц для передачи от телефона и на 10 МГц ниже для приема) с частотной модуляцией (FM). Каждый канал мог использоваться как для голоса, так и для служебных сигналов, поэтому для минимальной конфигурации базовой станции достаточно всего одного трансивера.
NMT стал первым стандартом с поддержкой автоматического роуминга: при регистрации в новой сети телефон автоматически сообщал коммутатору свое местоположение.
❯ Как программировали телефоны?
Мне всегда было интересно, как в эти телефоны, не имевшие SIM-карт, заносились абонентские данные. Поиск по запросам вроде «настройка дилера NMT-450» не давал внятных результатов.
Поиск в тематических сообществах привел меня на сайт «Неофициальный НМТ». Сам сайт давно не работает, но его почти полная копия сохранилась в веб-архиве. Именно там удалось найти массу полезной информации: сервисные мануалы, контакты и сведения о программном обеспечении для программирования.
В сервисных руководствах также были скриншоты используемого софта. Для телефонов Nokia это была программа WinTesla, которая использовалась для настройки целого ряда старых аппаратов; необходимо было лишь подключить соответствующую DLL-библиотеку для поддержки конкретной модели. В ней задавались все необходимые коды: абонентский номер, идентификаторы сети и другие параметры.
Естественно, программное обеспечение имело защиту от копирования в виде аппаратного ключа (HASP), а для подключения телефона к компьютеру использовался кабель MBUS -> RS-232, схему которого также можно было найти на сайте. Саму WinTesla на сайте не было, но ее вполне можно отыскать на открытых ресурсах вместе с патчами.
С другими телефонами, например Motorola, все было сложнее, так как для связи с ПК использовались специальные адаптеры с собственным микроконтроллером.
❯ Вопросы безопасности сети
Главной головной болью для операторов NMT было клонирование трубок. Поскольку абонентские данные передавались в эфире в открытом виде, их можно было перехватить, а затем ввести в другой телефон и совершать звонки за чужой счет.
Позже эту проблему попытались решить введением в стандарт NMT-450i так называемых SIS-кодов (Subscriber Identification Security). Однако фрикинг (взлом телефонных сетей) не исчез полностью, поскольку код можно было считать, ненадолго получив физический доступ к устройству. Тем не менее, количество мошеннических операций снизилось до приемлемого уровня.
❯ Установка и настройка программного обеспечения
Перейдем к практической части. Начнем с программного обеспечения. Для его работы потребуется компьютер с операционной системой Linux или виртуальная машина с ней. Не рекомендую использовать Live CD, так как могут возникнуть проблемы с доступом к звуковым устройствам для записи и воспроизведения. Если используете виртуальную машину, лучше выбрать VirtualBox.
Готовые сборки программного обеспечения я приведу в конце статьи.
❯ Первый запуск эмулятора
Открываем папку с исходным кодом `src/nmt` и запускаем нашу виртуальную базовую станцию командой:
./nmt -k 1 -Y SE,2
О параметрах команды мы поговорим чуть позже, а сначала убедимся, что программа запускается без ошибок.
Если все сделано правильно, в терминале появится ASCII-графика в виде флагов скандинавских стран, а из динамиков компьютера раздастся характерный звуковой сигнал. Это будет означать, что программная часть готова к работе.
❯ Подключение радиостанций к компьютеру
Важное предупреждение: подключать рацию напрямую к линейному входу звуковой карты компьютера нельзя. Выход рации может быть слишком мощным и способен перегрузить или даже повредить чувствительную входную цепь. Аналогичная ситуация и с подключением выхода компьютера ко входу рации.
Для согласования уровней сигнала необходимо собрать простейший аттенюатор (ослабитель). Я использовал схему на двух потенциометрах.
Принцип прост: на один крайний вывод потенциометра подается сигнал, на другой — общий провод (земля), а с подвижного среднего вывода снимается ослабленный сигнал.
Настройка: включите на компьютере музыку, установите обе рации на один канал и, вращая потенциометр на стороне передатчика, добейтесь четкого и неискаженного звука в эфире. Для настройки приемника запустите программу для записи звука (например, Audacity) и аналогично отрегулируйте уровень, разговаривая в микрофон рации.
❯ Важность кода страны сети (MCC)
Отдельно стоит остановиться на коде страны сети (Mobile Country Code, MCC). Если он выбран неверно, базовая станция будет работать, но телефон ее просто не увидит или не зарегистрируется в ней.
Необходимо найти в настройках вашего телефона, какой код страны в нем прописан, а затем либо указать его при запуске программы, либо изменить в ее конфигурации на поддерживаемый. Некоторые телефоны поддерживают автоматический выбор страны сети.
❯ Запуск сети и первый звонок
Итак, пришло время для главного эксперимента.
Включаем телефон и рации, подключаем все провода. Важно отключить на компьютере все системные звуки и уведомления, а также не слушать музыку во время эксперимента (иначе она будет транслироваться в эфир). Устанавливаем передатчик на частоту 463.000 МГц, а приемник — на 453.000 МГц (разнос 10 МГц). Запускаем программу командой, указанной выше. Параметр `-k` задает номер канала (в нашем случае 1), параметр `-Y` определяет код страны и идентификатор соты (например, SE,2 для Швеции).
Включаем передачу на рации и ждем. Через некоторое время телефон должен обнаружить сеть. Набираем любой номер и пытаемся совершить вызов. В окне программы появятся логи, а в трубке заиграет мелодия ожидания. В логах также будет виден абонентский номер, под которым зарегистрировался телефон. Чтобы совершить звонок на компьютер, можно просто нажать клавишу `d` в окне терминала — телефон зазвонит.
В своем эксперименте я пробовал убрать внешние антенны у раций, но, как видно, это не сильно повлияло на качество связи на короткой дистанции.
То же самое успешно работает и с телефоном Nokia.
❯ Организация голосовой связи
Чтобы не просто слушать мелодию, а полноценно разговаривать, необходимо подключить к компьютеру вторую звуковую карту (например, внешнюю USB-звуковую карту или гарнитуру).
Сначала выполним команду для просмотра списка аудиоустройств:
arecord -l
В терминале появится список звуковых карт в системе.
Затем запускаем сеть с указанием дополнительного устройства для голосового трафика:
./nmt -k 1 -Y SE,2 -c hw:XXX,YYY
Здесь `XXX` — номер звуковой карты, а `YYY` — номер устройства. Чаще всего это будет что-то вроде `hw:2,0`. После этого можно подключить к компьютеру наушники с микрофоном и принимать звонки прямо на ПК.
Важно: звуковая карта с индексом `0,0` используется для обмена данными с рациями, поэтому ее нельзя использовать одновременно для голосовых звонков.
❯ Работа с SMS
Некоторые модели телефонов NMT поддерживали отправку и прием SMS-сообщений. Принцип работы был следующим: для отправки SMS телефон звонил на специальный номер SMS-центра и передавал данные через голосовой канал. При приеме SMS, наоборот, вызов инициировался центром. Теоретически, такой центр можно было развернуть даже на обычном ПК с модемом, что позволяло, например, отправлять электронные письма с телефона, даже если оператор изначально не предоставлял услугу SMS.
Рассматриваемое программное обеспечение также имеет функцию отправки SMS. Для ее работы необходимо, чтобы в телефоне был прописан номер SMS-центра, обычно это 767. Если изменить его нельзя, можно запустить программу с параметром `-S`, указав нужный номер. Узнать его можно, отправив пробное SMS и посмотрев в логах, на какой номер осуществляется вызов.
Для отправки тестового сообщения создаем файл:
echo "1234,1234567,SMSTestSMS" > /tmp/nmt_sms_deliver
Где первое число — номер отправителя, второе — номер получателя, а далее — текст сообщения.
❯ Итоги эксперимента
Таким образом, используя относительно простое оборудование, можно запустить рабочую ячейку мобильной сети стандарта, давно ушедшего в историю, и увидеть в действии телефоны, которые в обычных условиях уже никогда бы не смогли совершить звонок.
Однако тем, кто захочет повторить этот эксперимент, советую быть готовым к нестандартным ситуациям и ошибкам, ведь мы имеем дело со старым аналоговым оборудованием и эмуляцией.
Таковы результаты нашего погружения в историю связи.
❯ Полезные ссылки и ресурсы
Аналог Osmocom для аналоговых сетей. По ссылке вы найдете подробные инструкции по сборке, установке и запуску программы, а также архив документации.
Архив сайта «Неофициальный НМТ». Кладезь информации по стандарту, телефонам и сервисному обслуживанию.
Подробный обзор Nokia Talkman 720 (TMF-4SP).
Техническое описание стандарта NMT на сайте «Радиосканер».
Тематическая группа ВКонтакте, посвященная NMT-450.
Статья об отключении последней коммерческой сети NMT.
Больше интересных статей здесь: Гаджеты.
Источник статьи: Поднимаем сотовую сеть NMT-450 в домашних условиях.