分布式無線信號智能屏蔽系統(tǒng)的設(shè)計

洪攀峰 徐亞雪

摘要

隨著移動通信產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，電信運營商為了最大程度地滿足用戶的需求，導(dǎo)致移動通信信號幾乎無處不在，信息技術(shù)突飛猛進和移動互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展帶來通信安全方面的問題;司法、監(jiān)所、會議等地方都存在著信息泄露的風(fēng)險，會造成政治經(jīng)濟等多方面的損失本文描述了分布式無線信號智能屏蔽系統(tǒng)，實現(xiàn)了對手機信號的智能屏蔽，極大的降低了生產(chǎn)生活中的信息泄密風(fēng)險。

【關(guān)鍵詞】信號屏蔽 智能 分布式

1 監(jiān)獄司法屏蔽現(xiàn)狀

傳統(tǒng)功率壓制型“被動式”信號屏蔽方式雖然在一定階段、一定程度上解決了監(jiān)獄手機信號管控需求，但尚存在如下問題：

（1）傳統(tǒng)屏蔽采用功率壓制方式，大規(guī)模部署、高功率發(fā)射帶來較高輻射，影響身體健康;

（2）在3G、4G時代，擴頻制式下要通過功率壓制方式實現(xiàn)屏蔽，需要非常高的功率。甚至當(dāng)管控區(qū)域公網(wǎng)信號強度超過-40dbm時，傳統(tǒng)屏蔽方式無法有效實現(xiàn)屏蔽，出現(xiàn)屏蔽死角、盲點;

（3）通信制式的演進、運營商網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整，都會帶來傳統(tǒng)屏蔽的失效，且傳統(tǒng)屏蔽系統(tǒng)面對通信制式的升級，無法做到便捷的升級方式，只能重新部署，投資得不到保障;

（4）眾多屏蔽場所位于城市密集區(qū)，傳統(tǒng)屏蔽，精度控制差，帶來周邊干擾，引來投訴。

監(jiān)獄作為一個國家的刑罰執(zhí)行機關(guān)，擔(dān)負著維護穩(wěn)定、懲罰和改造罪犯，保衛(wèi)社會主義經(jīng)濟建設(shè)的任務(wù)，迫切要求自身建設(shè)現(xiàn)代化。為了適合新形勢的需要，提高監(jiān)獄科技防范能力，推動數(shù)字化監(jiān)獄建設(shè)，對監(jiān)獄內(nèi)手機信號進行科學(xué)有效的控制和防范，杜絕因違法使用手機帶來的安全隱患已刻不容緩。

2 分布式無線信號屏蔽基本原理

本系統(tǒng)除了天線與設(shè)備之間采用同軸電纜連接，其他設(shè)備之間采用光纖連接，系統(tǒng)采用軟件無線電技術(shù)，數(shù)字化信號傳送，解決了射頻信號傳送隨著距離增大損耗大的問題，同時光纖還可以同時傳送控制信號及時鐘信號等，智能屏蔽單元外部的接收天線收取附近基站的射頻信號通過同軸電纜進入智能屏蔽單元經(jīng)智能屏蔽單元內(nèi)的低噪聲放器放大，之后下變頻濾波進ADC數(shù)字化再進FPGA作軟件無線電處理得到該頻段射頻信號的基帶信號，該基帶信號通過編碼后由光纖傳送到接入單元。GPS也被接收進GPS專用芯片處理得到GPS時鐘供給各級系統(tǒng)使用。接入單元的作用是控制中心，對屏蔽信號來說，接入單元把智能屏蔽單元來的基帶信號傳送到遠端單元或者擴展單元，屏蔽遠端單元內(nèi)部包含存儲單元可以把分時傳送下來的各頻段的數(shù)字基帶數(shù)據(jù)存儲進存儲器，然后按各自的周期輪回轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)送并經(jīng)過射頻放大到足夠功率發(fā)送到射頻輸出端口，通過外部同軸電纜送達發(fā)射天線，通過天線把屏蔽射頻信號發(fā)送到空中來屏蔽基站過來的手機信號。多臺屏蔽遠端單元之間通過接入單元的控制協(xié)同同步發(fā)射以達到更大的屏蔽區(qū)域。

3 系統(tǒng)的組網(wǎng)方式

系統(tǒng)由智能屏蔽設(shè)備、接入設(shè)備、擴展設(shè)備、遠端設(shè)備和偵測/專網(wǎng)基站組成（如圖1所示）：

3.1 智能屏蔽單元

產(chǎn)生信令級碼道干擾信號。

3.2 接入設(shè)備

支持屏蔽信號、覆蓋信號和偵測信號的接入。

3.3 擴展設(shè)備

用于支持多個信號管控遠端單元;強大的組網(wǎng)能力保證系統(tǒng)可以通過靈活的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)適應(yīng)復(fù)雜多變的實際應(yīng)用環(huán)境。

3.4 屏蔽遠端單元

實現(xiàn)全制式公網(wǎng)信號的屏蔽。

3.5 偵測/專網(wǎng)基站

偵測基站信號用來在偵測屏蔽區(qū)域的手機。專網(wǎng)基站信號用來連接屏蔽區(qū)域的專網(wǎng)手機。

3.6 屏蔽系統(tǒng)管理后臺

可以管理多套屏蔽系統(tǒng)，包含用戶管理，網(wǎng)絡(luò)通信配置，屏蔽系統(tǒng)配置，屏蔽系統(tǒng)管理，日志管理，告警管理，故障管理，軟件維護等。

4 智能屏蔽功能

4.1 屏蔽制式和干擾方式

包括三大運營商2G、3G和4G全制式，即中國移動GSM、DCS、TD-SCDMA、LTE，中國聯(lián)通GSM、DCS、WCDMA、LTE，中國電信CDMA 1X、EV-DO、LTE;采用信令級碼干擾方式，保證了能夠在低輻射的要求下實現(xiàn)對運營的信號屏蔽。

4.2 屏蔽效果與精度

管控區(qū)內(nèi)的有效通信管控率理論上可達到100%;監(jiān)獄內(nèi)通信管控系統(tǒng)無線信號嚴(yán)格控制泄露，實現(xiàn)精準(zhǔn)屏蔽，屏蔽信號外泄不超過10m，常規(guī)狀態(tài)下不超過5m。

4.3 可擴展可擴容

通過增加設(shè)備或模塊進行擴展可以支持運營商未來開通的頻段和制式。各系統(tǒng)的干擾由各自獨立的模塊完成，可單獨打開或關(guān)斷對任一系統(tǒng)的通信阻斷功能，可單獨打開或關(guān)閉任一系統(tǒng)的頻點的阻斷功能，可單獨對任一模塊的輸出功率進行調(diào)節(jié)?；谌珨?shù)字、分布式和小功率的設(shè)計理念，具有超強的多場景適用性，有助于降低設(shè)備維護的復(fù)雜度，從而提升運維效率和客戶感知。

4.4 自適應(yīng)調(diào)整

屏蔽系統(tǒng)實時根據(jù)運營商無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化自適應(yīng)調(diào)整，避免運營商網(wǎng)絡(luò)調(diào)整導(dǎo)致屏蔽系統(tǒng)失效。設(shè)備開通以后幾乎不需要人為干預(yù)，能夠根據(jù)運營商信號的變化智能調(diào)整屏蔽信號，不需要專業(yè)人員維護，極大的降低的用戶的維護成本。

4.5 多網(wǎng)協(xié)同

同時支持2G、3G、LTE（TDD/FDD），在一套系統(tǒng)設(shè)備實現(xiàn)多制式多頻段屏蔽，有利于用戶實現(xiàn)快速部署并減少工程時間。

4.5 節(jié)能高效

采用三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，利用數(shù)字光纖延伸，便于網(wǎng)絡(luò)快速部署和調(diào)整。以小功率多點發(fā)射為設(shè)計理念，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的均勻覆蓋，對指定區(qū)域外的信號影響最小;采用智能碼干擾方式，系統(tǒng)整體能耗低。

5 結(jié)語

分布式信號智能屏蔽系統(tǒng)采用智能信號處理，完成基站信號的解調(diào)，根據(jù)解調(diào)信息，重構(gòu)偽裝信號，能有效屏蔽中國移動、中國聯(lián)通、中國電信的所有信號制式，處于屏蔽區(qū)域的用戶，語音通信和數(shù)據(jù)通信均被有效禁止，從而起到了安全保密作用。

參考文獻

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