Merhaba, ben Nayif ÜZÜM. Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü öğrencisiyim. Bu yazıda, Elfatek Teknoloji A.Ş. Ar-Ge departmanında gerçekleştirdiğim uzun dönem staj kapsamında yürüttüğümüz yazılım tanımlı radyo, RF sinyal analizi ve kablosuz haberleşme güvenliği çalışmalarından bahsedeceğim.

Staj sürecinde HackRF One ve GNU Radio kullanarak farklı frekans bantlarını inceledik, sinyalleri görselleştirdik ve çeşitli haberleşme yapılarını kontrollü laboratuvar ortamında değerlendirdik. Bu çalışmalar sayesinde üniversitede teorik olarak öğrendiğimiz haberleşme ve sinyal işleme konularını gerçek donanımlar üzerinde uygulama fırsatı bulduk.

Görsel 1: HackRF One

Yazılım Tanımlı Radyo (SDR) Nedir?

Yazılım Tanımlı Radyo, geleneksel radyo sistemlerinde donanım tarafından gerçekleştirilen birçok sinyal işleme işleminin yazılım ortamına taşındığı bir haberleşme yaklaşımıdır. Bu yöntem sayesinde aynı donanımı, farklı yazılım ayarlarıyla çeşitli frekans bantlarını incelemek ve farklı haberleşme uygulamaları geliştirmek için kullanabildik.

Çalışmalarımızda temel donanım olarak HackRF One kullandık. GNU Radio Companion üzerinde ise sinyal kaynaklarını, filtreleme ve demodülasyon işlemlerini ve görselleştirme araçlarını bir araya getirerek uygulamalarımıza uygun akış şemaları oluşturduk.

Oluşturduğumuz blok yapıları sayesinde sinyallerin frekans ve zaman alanındaki davranışlarını daha anlaşılır biçimde gözlemledik. Aynı zamanda farklı ayarların sinyal kalitesi üzerindeki etkilerini karşılaştırarak temel RF ve sayısal sinyal işleme konularında deneyim kazandık.

Görsel 2: GNU Radio üzerinde oluşturduğumuz örnek bir alıcı blok şeması

Gerçekleştirdiğimiz Uygulamalar

Çalışmalarımızın ilk aşamasında FM radyo yayınlarını HackRF One ile alarak GNU Radio üzerinde çözümledik. Oluşturduğumuz akış şemasıyla farklı radyo kanallarını gözlemledik ve alınan sinyalleri ses çıkışına dönüştürdük. Bu uygulamada örnekleme, filtreleme ve demodülasyon gibi temel kavramları uygulamalı olarak ele aldık.

Daha sonra uzaktan kumandalar ve çeşitli kablosuz cihazlarda yaygın olarak kullanılan 433 MHz ISM bandını inceledik. Bu banttaki sinyallerin frekans spektrumunu ve zaman içerisindeki değişimini gözlemleyerek farklı sinyal yapıları arasındaki farkları değerlendirdik.

Laboratuvar ortamında PMR446 haberleşmesinin spektral yapısını da inceledik. FM radyo yayınlarına göre daha dar bantta çalışan bu sinyaller üzerinde uygun filtreleme ve demodülasyon yöntemlerini uyguladık. Böylece farklı haberleşme türlerinin neden farklı sinyal işleme yapılarına ihtiyaç duyduğunu daha net biçimde gördük.

Bir diğer çalışmamızda Wi-Fi, Bluetooth ve benzeri kablosuz teknolojilerin kullandığı 2,4 GHz bandını gözlemledik. Bu bandın diğer frekanslara göre daha yoğun ve değişken bir sinyal ortamına sahip olduğunu spektrum ve şelale grafikleri üzerinden inceledik.

Görsel 3: İncelediğimiz frekans bantlarından birine ait spektrum veya şelale grafiği

Kontrollü Güvenlik Değerlendirmeleri

Çalışmalarımızın ilerleyen bölümünde, Ar-Ge laboratuvarındaki izinli test düzenekleri üzerinde kablosuz haberleşme güvenliğine yönelik değerlendirmeler gerçekleştirdik. Sabit ve değişken kodlu haberleşme yapılarının temel çalışma prensiplerini, parazitli ortamlardaki davranışlarını ve daha önce iletilmiş sinyallerin yeniden kullanılmasına karşı uygulanabilecek güvenlik yaklaşımlarını inceledik.

Bu çalışmaların amacı herhangi bir sistemin izinsiz kullanılmasını sağlamak değil, kablosuz haberleşme tasarımlarında güvenliğin neden önemli olduğunu kontrollü deneylerle anlamaktı. Bu nedenle kullanılan kodlar, ayrıntılı uygulama adımları, iletim ayarları ve ürünlere özgü test sonuçları bu yazıda paylaşılmamıştır.

Yaptığımız değerlendirmeler, güvenli bir kablosuz haberleşme sisteminin yalnızca bir kod eşleştirmesinden oluşmadığını gösterdi. Kimlik doğrulama, haberleşme bütünlüğü, tekrar kullanımına karşı koruma ve parazit farkındalığı gibi konuların birlikte ele alınması gerektiğini gözlemledik.

Bu Süreçte Neler Öğrendik?

Staj süresince gerçekleştirdiğimiz uygulamalarda şu konular üzerinde çalıştık:

• HackRF One donanımının alıcı ve verici özelliklerinin kullanılması
• GNU Radio Companion üzerinde blok tabanlı akış şemalarının hazırlanması
• Frekans spektrumu ve şelale grafiklerinin yorumlanması
• Filtreleme, örnekleme ve demodülasyon işlemlerinin uygulanması
• Farklı frekans bantlarına uygun anten seçiminin değerlendirilmesi
• STM32 ve RF modülleriyle prototip test düzeneklerinin kurulması
• Kablosuz haberleşme sistemlerinde güvenlik odaklı düşünülmesi
• Gerçekleştirilen çalışmaların teknik olarak belgelenmesi

Bu uygulamalarla teorik bilgilerimizi gerçek sinyaller ve donanımlar üzerinde pekiştirdik. Aynı zamanda karşılaştığımız sorunları analiz etme, uygun çözüm yöntemlerini araştırma ve elde ettiğimiz sonuçları teknik açıdan değerlendirme becerilerimizi geliştirdik.

Sonuç

Elfatek Teknoloji A.Ş. Ar-Ge departmanında gerçekleştirdiğimiz bu çalışmalar, RF teknolojileri ve kablosuz haberleşme alanında önemli deneyimler kazanmamızı sağladı. Temel spektrum gözlemleriyle başladığımız süreçte, farklı haberleşme yapılarını inceleyerek kontrollü güvenlik değerlendirmelerine kadar ilerledik.

HackRF One ve GNU Radio ile gerçekleştirdiğimiz uygulamalar sayesinde sinyallerin yalnızca teorik ifadelerden oluşmadığını; uygun donanım ve yazılımlarla gözlemlenebilen, işlenebilen ve mühendislik açısından değerlendirilebilen yapılar olduğunu gördük.

Staj sürecinde bilgi ve deneyimlerini paylaşarak çalışmalarımızda bize yardımcı olan Elfatek Teknoloji Ar-Ge ekibine teşekkür ederim.

Nayif ÜZÜM
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
Elektrik ve Elektronik Mühendisliği