支配全球物流運輸網的秘密信號

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清晨時分,在布萊頓海灘,我們面朝大海坐在鵝卵石斜坡上。我們帶著一部筆記本電腦、幾米電纜和一根比小孩子高一些的天線。我們一邊向手持金屬探測器的人和一些巨大的海鷗揮舞示意,一邊瞇眼看著電腦屏幕,尋找無線電頻譜的特定峰值。我們正試圖觀察隱形的基礎設施,它們無處不在,與我們的現代生活息息相關。

在 21 世紀,我們生活的每個環節幾乎都離不開龐大的物流系統。服裝、食品、醫藥和手機等物品都要通過供應鏈、集裝箱船、飛機和火車構成的錯綜複雜的運輸線路才能來到我們身邊。約 85% 的國際貨運都要經過海運實現,運量高達近 100 億公噸。幾乎每架商用飛機都會搭載某類空運貨物,大多數都由波音 747 等大型「寬體」飛機承擔運輸。2013 年,僅英國機場就處理了約 240 萬噸貨物。在英國,火車每年運輸貨物約 65 億公噸。

基礎設施儘管很重要,但卻要設計為隱形的,而且它們要能順利、靜悄悄地工作。只有功能異常或發生故障時——如包裹遺失或火車發生晚點,我們才會注意到它們。

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Image caption 飛機容易追蹤,但飛機周圍卻常常有電磁干擾

我們建立了一個名為「Familiars」的項目,旨在發現這些系統中有多少允許人看到。我們針對附近的輪船、飛機和火車的移動情況和數據廣播製作了實時地圖。有大量應用和程序能夠跟蹤這些系統,但其中大多數目前只能管理和篩選數據,用戶無法通過它們直接訪問這些數據。

不過,有一種新型技術——軟件定義無線電系統(SDR)已經開啟了直接觀察這些系統的可能性。SDR 往往採用小型 USB 軟件狗(dongle)形式,可接收很大頻譜範圍的無線電信號。與傳統的單一功能、有限頻率的無線電硬件不同,SDR 裝置能接收並解碼很多無線電信號,從民用波段無線電到氣象衛星信號都不例外。

結合專門的開源軟件,SDR 接收器還能幫助我們跟蹤處於物流系統核心的十分古老的無線電技術信號。每艘輪船、每輛火車和每架飛機都要向網絡其他部分發送信息,說明自身的位置和工作狀況。無線電是跟蹤快速移動船隻的理想技術,因為它能在移動中保持通信。

我們發現,飛機最容易被跟蹤。在每架飛機的駕駛艙中,都有一個自動跟蹤監視廣播(ADS-B)收發機,負責發送和接收無線電信號。在全球定位衛星採集到有關信息後,飛機以 1090 MHz 的廣播頻率廣播其位置、高度、速度和前進方向,供其他飛機和地面控制系統接收。 有了置於適當位置的 SDR 接收器和適當的軟件,在英國的任何人都能合法採集和解碼這些無線電信號。

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Image caption 設計師表示,船隻發出的無線電信號可被人接收到,但人必須處於能與信號直線連接的地方

理論上,集裝箱船隻和油輪也應該便於跟蹤。像飛機一樣,它們也會公開發射其位置、速度和前往目的港等信息數據。這些數據通過船載自動識別系統(AIS)發出,發射頻率為 161.975 MHz 和 162.025 MHz。

但是實際上,我們在布萊頓海灘發現,要想接收這些信號,人就要處在能與輪船直線連接的地方。在幾天日益複雜的天線接收後,我們決定通過第三方獲取這些數據。在「Familiars」項目中,我們利用 vtexplorer.com 所提供的在線接口。這樣能使數據非常穩定,但意味著我們無法直接得知數據怎樣採集和改變。

有些傳輸數據我們幾乎完全無法訪問。2014 年,英國鐵路貨物運量又創新高,達到 227 億噸貨物,但直接跟蹤這些火車非常困難。在英國,火車司機主要通過全球鐵路移動通信系統 (GSM-R)實現通信,這是一種用於火車的移動電話網絡。

GSM-R 系統是一種閉環網絡,這意味著,根據英國電信法,對其中傳輸的信號進行解碼屬於違法行為。但是,火車每發送一條編碼信息,在附近的上行鏈路頻段 876 MHz-880 MHz 上都能檢測到峰值。因此,信息發出時,即使我們不知道信息內容或發送火車的詳細信息,我們也能夠知道有信息發出。

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Image caption 儘管火車數據受到保護,我們仍然能知道火車什麼時候發出信息

在觀察運輸系統中各組成部分之間怎樣進行通信時,我們還能了解到關於數據本身的一些情況。這種數據並非通過屏幕簡單調製,它們本身不是純粹的數字傳輸,而更像是分散在世界各地的一層混亂的材料。

獲得這些無線電波會受到天氣和電磁干擾的影響;具有諷刺意味的是,機場周圍會有大量這種干擾。自然地理狀況也會影響無線電的傳輸,如山脈丘陵和森林都會妨礙很多無線電波的傳輸。

數據經過時刻表和售票應用的篩選和調製後,有時就能得到火車發出的實時數據流,但要直接採集這些數據卻格外困難。頻段中,有些部分為公開的,有些部分則為編碼。儘管飛機發出的無線電信號是公開的,但是在英國,偷聽飛行員和空中交通管理員的對話屬於違法行為。要直接了解被刻意設計為不可見的物流基礎設施,我們就要違反一系列控制其可見性的監管規則,這也使我們認識到數據採集本身的政治性質。

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(責編:友義)

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