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系统方案 System solutions

监狱&看守所

Prison and detention center
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监狱手机屏蔽系统通用解决方案

发布者:上海集科电子有限公司 发布时间:2018-07-27


集科手机信号屏蔽方案


(一) 监狱手机屏蔽系统需求


1. 屏蔽(管控)手机信号范围及作用


      作用于目前国内所有公众通讯标准手机CDMAGSMDCS3GCDMA2000/TD-SCDMA/WCDMA4G(TDD-LTE/FDD-LTE),且不得影响监狱内其他电子设备系统正常运行。

      杜绝一切人员通过手机(包括移动、联通、电信)在监狱范围内的非法通讯,为监狱管理及安全提供科技保障。


2. 屏蔽(管控)区域


      二大门以内,服刑人员生活和工作场所,如:监舍、习艺场、禁闭室、家属会见区等;独立建筑单体内或单体间隐蔽空间。


3. 屏蔽(管控)效果

      1) 监舍范围内(包括但不限于监房、走道、楼道、窗口等),有效屏蔽率应达到99.9 %以上。

      2) 生产区域内,有效屏蔽率应达到99 %以上。

      3) 密闭狭小空间(包括但不限于谈话室、储藏室、厕所等)及违规可能性较大的更加隐蔽的场所,有效屏蔽率应达到99.9 %以上。

      4) 非屏蔽区域(包括但不限于行政楼、武警楼及周边单位或居民生活场所等),确保可以顺畅通讯。

      5) 电磁辐射强度不得超过国家相关标准(GB 8702-88中华人民共和国辐射防护规定、GB 9175-88中华人民共和国环境电波卫生标准)。

      6) 系统必须集中供电或分区域集中供电,必须专设带锁装置开关箱,防止人为断电。

      7) 系统必须安全可靠,具有相当的防破坏和连续运行能力。

      8) 充分保留设备输出冗余,提高使用寿命并适应日后发展要求。



(二) 监狱手机屏蔽(管控)系统解决方案


1本方案采用4G (FDD-LTE1800Mhz公网或400Mhz专网) 伪基站十屏蔽方式

      根据监狱实际需求,在监狱总机房建立一套或多套(本方案设3套)伪基站信号源,分别送(3台一带八路光收发)近端设备,通过光纤将信号送入各建筑(共20台) 光纤远端设备,再混入原来屏蔽系统合路双工器,合伪基站信号和屏蔽信号一同通过天馈系统对相应区域进行覆盖。对各手机机号及卡号进行鉴别,从而达到黑名单(非法手机) 停留在虚拟基站系统中,不能进入公网使用;白名单(合法警务通手机) 返回公网可以利用公网合法使用。满足监狱警务通手机由电信公司提供的基于电信4G网络上运行的对讲、警务APP等功能

 

2系统拓扑示意:

系统拓扑图


3  实施方式

      监狱手机屏蔽系统必须以频谱分析仪现场勘测数据为设计依据,定量分析整个监狱内具体有哪些通信频段、手机信号强度和分布等情况,以便根据现场实际情况配置各区域屏蔽设备型号和参数。

      根据监狱手机屏蔽系统设计原则和监狱复杂的现实环境,监狱手机屏蔽系统建设做如下考虑:


1. 正确处理屏蔽强信号和减小对外干扰问题

      由于监狱环境复杂,为了准确屏蔽监狱内手机信号并避免对监外居民、办公区域等场所造成影响,应对多频段、多频点屏蔽信号经过系统搭配混合后,采用多分布天线合理地分别屏蔽各个区域。


2. 采用时隙同步跟踪TD导频信号进行屏蔽

      由于移动3GTD-SCDMA)采用时分双工,上行和下行同频,我们知道若干扰了基站的上行信号则会对基站产生有害干扰。

      移动3G制式(TD-SCDMA)必须采用同步装置,严禁采用干扰其上行时隙的方法,以免基站受到强烈干扰甚至瘫痪。


3. 频域点面结合覆盖技术,扫频与点频相结合

      对于来自基站方向的特强信号,采用点频跳频技术,跟踪其特强信号的频点以及信道的导频信号进行有效屏蔽,使手机与基站无法建立联系。由于点频跳频技术频点跟踪准确,不存在频点以外的电磁功率浪费,所以对于特强信号的屏蔽效率极高,而电磁辐射只有扫频方式的几十或几百分之一。

      由于特强信号已被点频跳频技术所屏蔽,剩下其它较远基站过来的信号,虽然频点很多,但功率相对较弱,利用扫频方法,即可轻松屏蔽。

集科点频扫频技术


4. 室外大面积屏蔽为主,室内只作屏蔽薄弱处的补充

      一般手机信号均来自室外基站,所以未被其它建筑所阻挡的室外或窗口,手机信号较强,手机信号由室外传入室内时,受到建筑结构墙体等阻挡后开始大幅度衰减(单墙一般为10~15dB),如果以室内中间走道为屏蔽中心时,经过建筑内墙到达临近窗内或临近窗口外(这些都是一般屏蔽后犯罪分子容易找到的屏蔽薄弱点),势必造成中间屏蔽信号超过实际需要屏蔽信号强度的几十倍,造成中间电磁辐射较大和浪费屏蔽效率。

      采用室外在可尽可能与基站方向大体一致时,屏蔽信号与基站信号传入室内的路径相当,则传输损耗也相当,能做到手机信号强的区域屏蔽信号相应强,手机信号弱的区域屏蔽信号相应弱。

采用室外大面积屏蔽,屏蔽信号穿过建筑物墙体传到室内,以一层墙衰减10dB计算,则室内信号强度只有室外信号的十分之一,而混凝土墙衰减高达20dB以上,室外信号经过穿墙衰减后只有百分之一的功率传到室内,这就大大降低了电磁辐射可能对人体造成的影响。


5. 充分控制各种天线水平、垂直角度和距离

       根据不同环境要求,选择相应的天线、增益、方向,同等技术指标,同时结合现场建筑环境条件,合理选择架设位置、高度、方向,必要时增加相应的反射隔离板,控制天线投射方向和天线左右后的电磁功率,优于或达到国家环境电波卫生标准。

      例:天线前后比指标25dB,以20dB计算,则后向功率是前向功率的1/100,这个功率是微乎其微的。20dB=10log(前向功率/后向功率)则,前向功率/后向功率=100


6. 系统供电

     系统必须集中供电或分区域集中供电,必须专设带锁装置开关箱,阻止人为断电。


7. 利用联网报警模块实现故障联网监测(可选功能)

      各主机设备均添加故障报警模块,联网后在中心机房实时监测系统工作情况。



三、J&K手机屏蔽(管控)系统简介

J&K手机屏蔽系统工程项目流程图

集科手机屏蔽项目流程



J&K手机屏蔽系统拓扑图

J&K手机屏蔽系统拓扑图


四、 选型设备性能及参数


(一) 屏蔽系统


1    BLS-350I型屏蔽主机

BLS-350屏蔽主机

控制范围:直径60M左右(-60dB空旷环境下)  信号输出:50Ω N座(通讯系统工业标准)

工作方式:连续                                           发射功率:33dBm

环境温度:-40-55℃                                   相对湿度:30-95%

主机电源:AC 160-250V                               耗电量:功率为40W

模块安装位:5个                                         配套模块功率:2W

配套模块频段:

870-880 MHz    CDMA、CDMA2000               930-960 MHz    GSM

1805-1850 MHz  DCS                                  1850-1920 MHz  4G(FDD/TDD-LTE)

2010-2025 MHz  TD-SCDMA                         2110-2125 MHz  4G(FDD-LTE)

2130-2145 MHz  WCDMA                            2145-2170 MHz  4G(FDD-LTE)

2300-2390 MHz  4G(TDD-LTE)                     2555-2655 MHz  4G(TDD-LTE)



2 BLS-350II型屏蔽主机

手机信号屏蔽器BLS-350


外形尺寸:500×400×190(mm)                      重量:20kg

交流输入电压范围:AC 170~264V                     交流输入频率:40~63Hz

直流输入电压范围:DC 210~370V                     输出电压:DC 28V±10%

输出过流保护:105~120%,恒流限流自动恢复    最大输出电流:DC 16A

工作环境:-40℃~+40℃                                  模块安装位:3个

配套模块功率:20W100W可选

配套模块频段:

870-880 MHz    CDMA、CDMA2000                    930-960 MHz    GSM

1805-1850 MHz  DCS                                      1850-1920 MHz  4G(FDD/TDD-LTE)

2010-2025 MHz  TD-SCDMA                             2110-2125 MHz  4G(FDD-LTE)

2130-2145 MHz  WCDMA                                 2145-2170 MHz  4G(FDD-LTE)

2300-2390 MHz  4G(TDD-LTE)                          2555-2655 MHz  4G(TDD-LTE)



 (二) 伪基站系统


1、 伪基站主要技术指标

类别

 

技术指标

侦测指标

屏蔽指标

支持系统

CDMA825-835/870-880MHz

GSM889-915/934-960MHz

DCS18001710-1785/1805-1880MHz

FDD-LTE1745-1780/1840-1880

TD-F1885-1915MHz

TD-A2010-2025MHz

LTE-2.1G1920-1980/2110-2170MHz

TD-LTE 2.3G2320-2370MHz

TD-LTE 2.6G2575-2655MHz

CDMA825-835/870-880MHz

GSM889-915/934-960MHz

DCS18001710-1785/1805-1880MHz

FDD-LTE1745-1780/1840-1880

TD-F1885-1915MHz

TD-A2010-2025MHz

LTE-2.1G1920-1980/2110-2170MHz

TD-LTE 2.3G2320-2370MHz

TD-LTE 2.6G2575-2655MHz 

侦测灵敏度

GSM制式≤-95dBm

码分多址制式≤-90dBm

屏蔽输出功率

0-33dbm

室分型各系统10W

分布型各系统2W

侦测方式

上行数字解调侦测

支持TDD制式同步上行侦测

带外杂散

/

9KHz-1GHz-36dBm

1GHz-12.75GHz-36dBm

距离

130米范围可调

 



2、产品外观

光纤型远端屏蔽单元   近端单元


(3)LTE-FDD数字光纤直放站

序号

项目

指标要求

1

工作频段

前向

反向

1860MHz-1880MHz/

2110MHz-2130MHz

1765MHz-1785MHz/

1920MHz-1940MHz

2

标称最大输出功率

43dBm

-5dBm

46dBm

-5dBm

3

自动电平控制

(ALC)

当直放站输入信号电平增加小于10dB(含10dB)时,输出功率应保持在最大输出功率±0.5dB之内;

当直放站输入信号电平增加大于10dB时,输出功率应保持在最大输出功率±0.5dB之内或关闭。

4

最大增益

52±2dB

5

增益调节范围

≥35dB

6

增益调节步长

1dB 

增益调节误差

增益调节步长误差为≤±1dB/每步长

在0-10dB范围内总误差≤±0.5dB

10-20dB范围内总误差≤±0.5dB

在大于20dB范围内总误差≤±1.0dB

7

带内波动

有效工作带内波动≤2.5dB(峰峰值)

8

频率误差

及频率步进值

频率误差≤±0.005ppm;

频率步进值为30kHz(适用于具有频率设置功能的直放站类型)

9

传输时延

≤7.0μs

10

输入电压驻波比

≤1.5

输出电压驻波比

≤1.5

11

噪声系数

≤4dB(最大增益和最小增益同时满足)

最小增益为最大增益减小25dB;

12

带外增益

载波偏离

指标要求

0.2 MHz £ f_offset_CW <1.0 MHz

≤60dB

1.0 MHz £ f_offset_CW < 5.0 MHz

≤45dB

5.0 MHz £ f_offset_CW < 10.0 MHz

≤45dB

10.0 MHz £ f_offset_CW

≤35dB

13

杂散辐射

一般频段杂散发射指标要求  详见附表1-1

特殊频段杂散发射指标要求  详见附表1-2

14

阻塞

一般频段的阻塞要求  详见附表1-3

特殊频段的阻塞要求  详见附表1-4

15

矢量幅度误差(EVM)

≤5%(RMS)

16

频谱发射模板

频谱发射模板指标要求 详见附表1-5

17

输出互调

不超过杂散辐射和频谱发射模板的指标要求 详见附表1-6

18

整机效率

≥8%(5W设备)

≥8%(10W设备)

≥10%(20W设备)

≥15%(40W设备)

19

光路动态范围

≥15dB

(远端机和近端机间最大拉远距离不低于20km)


附1-1:  一般频段杂散发射(偏离工作频带边缘10MHz之外)

杂散辐射(偏离工作频带边缘10MHz之外)

频率范围

指标要求

9kHz~150kHz

≤-36 dBm/1kHz

150kHz~30MHz

≤-36 dBm/10kHz

30MHz~80MHz

≤-36 dBm/100kHz

80MHz~1GHz

≤-36 dBm/100kHz

1GHz~12.75GHz

≤-30 dBm/1MHz


附1-2:  特殊频段杂散发射

频率范围

杂散发射限值

测量带宽

备注

703 - 803 MHz

-52 dBm

1 MHz

 

824  835 MHz

-61 dBm

100 kHz

 

869 - 880 MHz

-57 dBm

100 kHz

 

885 - 915 MHz

-67 dBm

100 kHz

 

930  960 MHz

-57 dBm

100 kHz

 

1710 - 1785 MHz

-49 dBm

1 MHz

 

1805 - 1880 MHz

-52 dBm

1 MHz

不适用于1.8G设备

1885 - 1915 MHz

-53 dBm

100 kHz

不适用于1.8G设备

-45dBm

1 MHz

仅适用于1.8G设备

1920 - 1980 MHz

-49 dBm

1 MHz

 

2010 - 2025 MHz

-52 dBm

1 MHz

 

2110 - 2170 MHz

-52 dBm

1 MHz

不适用于2.1G设备

2300 - 2400 MHz

-52 dBm

1 MHz

 

2500 - 2690 MHz

-52 dBm

1 MHz

 

3400 - 3600 MHz

-52 dBm

1 MHz


附1-3:一般频段的阻塞

干扰信号频率

干扰信号电平

干扰信号类型

F1-20MHz~F1-10MHz和F2+10MHz~F2+20MHz

-40dBm

LTE FDD信号

9kHz~F1-20MHz和F2+20MHz~12.75GHz

-15dBm

CW信号

注:F1、F2分别为上行接收频段下、上边缘


附1-4:特殊频段的阻塞

干扰信号频率(MHz)

干扰信号电平(dBm)

干扰信号类型

备注

854~880

-6

CW信号

1.被测直放站系统工作频段所在的干扰信号频段不作要求

2.被测链路的工作频段边缘与特殊频段边缘的间隔不大于20MHz,则该特殊频段阻塞不作要求。

930~960

-6

CW信号

1805~1850

-6

CW信号

806~835

-6

CW信号

885~915

-6

CW信号

1710~1765

-6

CW信号

2010~2025

-6

CW信号

2300~2400

-6

CW信号

1790~1805

-25

5MHz LTE信号

仅适用于1.8G直放站

1885~1915

-25

5MHz LTE信号

仅适用于2.1G直放站

注:1.在上述干扰的情况下,直放站增益降低不得高于6dB,EVM不超过6%;
      2.对与信源直接耦合的直放站系统的下行链路不作要求。



附1-5:频谱发射模板

测试滤波器3 dB下降点频率偏移Df

与载波中心频率的偏移f_offset

指标要求

测量带宽

0 MHz £ Df < 0.2 MHz

0.015 MHz  £ f_offset < 0.215 MHz

-14 dBm

30 kHz

0.2 MHz £ Df < 1 MHz

0.215 MHz £ f_offset < 1.015 MHz

30 kHz

(Note 3)

1.015 MHz £ f_offset < 1.5 MHz

-26 dBm

30 kHz

1 MHz £ Df < 10 MHz

1.5 MHz £ f_offset <
10.5 MHz

-13 dBm

1 MHz

10 MHz £ Df £ Dfmax

10.5 MHz £ f_offset < f_offsetmax 

-15 dBm

1 MHz

NOTE 1: Frequencies and bandwidth are given in MHz.

NOTE 2: If the repeater input signal consists of E-UTRA signals with a channel bandwidth of 1.4 MHz or 3 MHz placed so that the channel edge is less than 200 kHz from the pass band edge, the requirements in Table 9.1.2.1.2-3 supersedes Table 9.1.2.1.2-2 for applicable frequency offsets.

NOTE 3: This frequency range ensures that the range of values of f_offset is continuous


附1-6:输出互调 (不超过杂散辐射和频谱发射模板的指标要求)

测试类别

测试值

指标要求

有用信号

最大信道带宽为BWChannel 的E-UTRA 信号

满足LTE FDD频谱发射模板要求

干扰信号

信道带宽为5MHz的E-UTRA 信号

干扰信号电平

较有用信号平均功率等级低30dB

干扰信号中心频率与有用信号载波中心频率的偏移

-BWChannel /2 - 12.5 MHz

-BWChannel /2 - 7.5 MHz

-BWChannel /2 - 2.5 MHz

BWChannel /2 + 2.5 MHz

BWChannel /2 + 7.5 MHz

BWChannel /2 + 12.5 MHz

:部分或全部位于设备下行通带之外的干扰信号被排除在外,考虑互调产物的带宽,测量可以限制在三阶和五阶互调产物出现的频段范围,


一般频段杂散辐射(偏离工作频带边缘10MHz之外)

频率范围

指标要求

9kHz~150kHz

≤-36 dBm/1kHz

150kHz~30MHz

≤-36 dBm/10kHz

30MHz~80MHz

≤-36 dBm/100kHz

80MHz~1GHz

≤-36 dBm/100kHz

1GHz~12.75GHz

≤-30 dBm/1MHz


频率范围

杂散发射限值

测量带宽

备注

集科小功率屏蔽器

前向链路特殊频段指标要求

703 - 803 MHz

-52 dBm

1 MHz

 

824  835 MHz

-61 dBm

100 kHz

 

869 - 880 MHz

-57 dBm

100 kHz

 

885 - 915 MHz

-67 dBm

100 kHz

 

930  960 MHz

-57 dBm

100 kHz

 

1710 - 1785 MHz

-49 dBm

1 MHz

 

1805 - 1880 MHz

-52 dBm

1 MHz

不适用于1.8G设备

1885 - 1915 MHz

-53 dBm

100 kHz

不适用于1.8G设备

-45dBm

1 MHz

仅适用于1.8G设备

1920 - 1980 MHz

-49 dBm

1 MHz

 

2010 - 2025 MHz

-52 dBm

1 MHz

 

2110 - 2170 MHz

-52 dBm

1 MHz

不适用于2.1G设备

2300 - 2400 MHz

-52 dBm

1 MHz

 

2500 - 2690 MHz

-52 dBm

1 MHz

 

3400 - 3600 MHz

-52 dBm

1 MHz


(三) 屏蔽、管控合用器材


1  合路器

CDMA、GSM、DCS、TD-SCDMA、WCDMA、TDD-LTE、FDD-LTE 合路器


技术特性

端口

PORT1

PORT2

PORT3

PORT4

PORT5

PORT6

PORT7

频率范围(MHz)

870880

930960

18051920

2010-2025

21102170

23002390

25552655

插入损耗

≤0.7 dB

≤0.7 dB

≤0.7 dB

≤0.7 dB

≤0.7 dB

≤0.7 dB

≤0.7 dB

波动范围

≤0.5 dB

≤0.5 dB

≤0.5 dB

≤0.5 dB

≤0.5 dB

≤0.5 dB

≤0.5 dB

驻波比

≤1.3

≤1.3

≤1.3

≤1.3

≤1.3

≤1.3

≤1.3

最大输入功率

≥100 W

≥100 W

≥100 W

≥100 W

≥100 W

≥100 W

≥100 W

互调产物

≤-120dBc@2×43dBm

接口阻抗

50Ω

连接器

SMA-F

尺寸(mm)

198×120×40

颜色

黑色或灰色

重量(g)

2400

工作湿度

595%

工作温度()

-25+60

腔体材料

内腔

注:上表未包含定制特殊规格、屏蔽十伪基站、纯伪基站个性化定制。


电桥

电桥

频率  800-2700MHz               插损  ≤0.4dB

耦合度  3±0.4dB                   相位平衡  5°

驻波  ≤1.2:1                      隔离度  ≥20dB

阻抗  50Ω                            接头  N-50K

承受功率  100W                   工作温度  -40℃ ~ +70℃


       3dB电桥主要是采用在同网多信号合路的情况下,用与提高输出信号的利用率的合路器件,广泛应用室内覆盖系统中对基站信号的合路。

      主要特点:插损小、抑制高、带内波动小、隔离度大、驻波比小。



2  功分器
功分器

频率范围:   900~2700MHz         连接端口:   FL10-75ZY(输入,输出) 
隔 离 度:   ≥20dB                      输入/输出:  1入/2出、4出、6出(路路供电) 
平 坦 度:  ≤±0.5dB(整个频带)      回波损耗:  ≥17dB(输入口和输出口) 
接入损耗:  ≤4.0B(2功分)、 ≤8dB(4功分)、≤12.0.0dB(6功分)


3 耦合器


指标型号

-5dB

-7dB

-10dB

-15dB

-20dB

-30dB

-40dB

频率范围

800-2700MHz

耦合度

5±0.6dB

7±0.6dB

10±1.0dB

15±1.0dB

20±1.0dB

30±1.0dB

40±1.5dB

驻波比

≤1.25

耦合插损

1.65dB

0.97dB

0.46dB

0.14dB

0.044dB

0.004dB

0.004dB

插入损耗(Max

(不含耦合损耗)

≤0.5dB

≤0,3dB

隔离度(Min)

25dB

27dB

30dB

35dB

40dB

50DB

60dB

三阶互调

≤-120dBc(+43dBm×2)

承载功率

200W

接头类型

N-K(Female)

工作温度

-25+55

工作湿度

595%

    量

230g

外形尺寸

120mm×40mm×16.5mm(不含接头)



4  50欧姆同轴电缆

1) 50欧姆同轴电缆结构性能参数

 

5D-FB

8D-FB

1/2”

结构参数

内导体(Dia.mm

1.80-

2.80

4.80

外导体(Dia.mm

5.90

8.80

13.80

外护套(Dia.mm

7.50

10.40

15.80

电气性能

最大衰减(20 oC

(dB/100m)

150 MHz

7.60

4.90

2.67

280 MHz

10.90

7.00

3.73

350 MHz

12.10

8.10

4.13

400 MHz

13.00

8.80

4.50

800 MHz

19.00

13.10

6.46

900 MHz

20.40

14.00

6.87

1500MHz

27.50

19.20

9.09

1900 MHz

31.80

22.20

10.40

2200MHz

35.60

25.10

11.10

内导体电阻Ω/km.≤

7.05

2.92

2.92

绝缘电阻MΩ .km.≥

5000

耐电压 AC V/min.≥

1000

4000

特性阻抗Ω

50±2

50±1

回波损耗dB≥

VHF

20

UHF

18


50欧姆7/8泄漏同轴电缆性能参数

产品结构

内导体:材质及其结构/直径,mm

铜管/9.0

外护套:直径,mm

27.5

电气性能

直流电阻@20Ω/km

内导体

0.77

外导体

1.80

标注电容(pf/m

76

特性阻抗(±2Ω

50

速比(%

88

电压驻波比(VSWR

≤1.3

传输衰减与耦合损耗

传输衰减

@20dB/100m

900MHz

4.54

1800MHz

10.40

2200MHz

12.90

耦合衰减@2mdB

系统损耗,dB/km

900MHz

66/74 111

1800MHz

62/70 166

2200MHz

61/69 190



5  天线


(1)室内平板天线


    室内壁挂天线同样必须具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。 室内壁挂天线具有一定的增益,约为G = 7 dB


(2) 室内全向天线


(3)室内、外全频对数天线

集科天线

频率范围-MHz: 800~2700         增益-dBi: 9.5
水平面波瓣宽度-°: 80                垂直面波瓣宽度-°:60
前后比-dB: ≥20                         驻波比: ≤1.5
输入阻抗-Ω: 50                          极化方式: 垂直
最大功率-W: 100                       接头型号: N型或用户指定


(4)室外高增益板状天线


注:联系客服可索取完整方案;QQ:2664218553  电话:021-50319119


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