选择移动通信覆盖范围内受辐射约束电缆

文摘

通常需要控制移动电话服务的地区完全沉默是预期的或强制性的,包括学校、宗教场所、医院和监狱。与传统的技术相比,如干扰器、法拉第笼,我们提出一种新的方法来选择性地控制在所需的区域内移动电话服务。我们的解决方案使该地区的门将允许手机在白名单免费使用移动服务不中断而拒绝服务的边界内的所有其他手机所需的控制领域。我们的解决方案使用基站控制器来识别所有移动设备位于控制的区域,而天线放置在区域吸引该地区所有移动设备连接到基站控制器。在以往的研究中,我们提出了一个系统,使用定向天线技术的吸引力。在这项工作中,我们表明,更换漏水的定向天线馈线天线使更精确控制的移动电话服务在区域控制。漏水的给料机技术的模拟和实验证实其精确控制所需的区域内移动电话服务。

1。介绍

在现代实时在线生活方式,几乎每个人都有某种形式的移动通信设备,如传统或智能手机。移动电话服务设备的采用意味着新的社会,安全,和etiquette-related复杂性出现地区预计沉默甚至是强制性的,比如在学校、大学、宗教场所、医院和监狱。在某些环境中,使用手机是不可取的,如会议室,敬拜的地方,和医院,而他们的使用必须控制在安全敏感地区根据安全计划(1- - - - - -3]。

沉默的问题手机在特定领域研究文献只是短暂的,包括审查提供的(3]。我们所知,迄今没有提出切实可行的解决方案和实现,而不需要更改网络级或移动站(MS)的水平。

在现有的移动通信网络,移动电话服务的控制可以通过多种方式实现各种水平的有效性:(1)完全控制在任何时候的任何服务的移动网络运营商的网络(MNO)。(2)合作控制,移动电话用户心甘情愿地激活/失活特性在电话上按照规定或建议他们当前的环境。(3)屏蔽使用法拉第笼或静电屏蔽(4]。(4)射频(RF)干扰器的使用。在[5- - - - - -7),提出了几种方法来解决这一问题,主要集中在抑制声音的电话,但是没有或很少的努力已经取得了控制服务提供给手机基于位置或基于时间的区域,这是本文的主题。

在我们以前的工作(8- - - - - -10),我们提出了一个系统有选择地控制移动电话服务在特定领域。选择移动服务可以控制基于用户的身份在白名单的基础上,白名单是定义为一个列表的海量存储系统(MSs)中,允许控制地区的某些服务(CA),而所有其他的海量存储系统(MSs)中,CA和不在白名单将白天否认某些服务在特定的时间(例如,在预定的祈祷时间做礼拜)或在一个特定的位置,比如会议室。系统由两个虚拟基地收发站(vBTSs),每一个都被连接到一个定向天线。vBTS是本系统配置中使用模拟常规的操作基本收发站(BTS)。第一天线安装在门口的CA和点向外CA,因此被称为外部天线,而另一个天线也安装在门口向内CA但点对CA和因此被称为内部天线。这个设计背后的动机是检测一个女士的身份当它穿过大门区域通过触发以下的事件序列。如果检测到女士首先由外部天线,然后通过内部天线,然后被认为是在CA和受到的移动服务强加的规则集的门将。当控制叶女士CA时,它会检测到外部天线系统又将被释放。

迫使每个女士,穿过大门进入CA连接到两个vBTSs安装在CA,信号比女士的信号接收从当前BTS传播的两个天线。这将连接到vBTS女士吸引,进而迫使女士将其国际移动站设备身份(IMEI)与国际移动用户身份(IMSI)信息来识别vBTS本身和营地。这使得vBTS完全控制了特别是女士vBTS将匹配IMEI和IMSI其数据基础。如果女士不在白名单,它会抓住女士并没有提供服务;如果女士在白名单,vBTS发送一个女士否认服务消息,当女士收到这个消息时,它将连接到另一个BTS,服务从其MNO [8]。

两个缺点观察在使用定向天线系统架构。第一个是无法预测的泄漏功率CA之外地区的边界。第二,从内部天线射频信号传输导致信号反射在CA。第一个缺点导致不良控制附近的海量存储系统(MSs)中,碰巧CA。第二个缺点会导致多径衰落,进而导致无线电信号的衰减能力收到的海量存储系统(MSs)中在某些位置在CA。当这一现象发生在某个瞬间在特定的时间和地点,一个女士可能接收的信号功率vBTS BTS比从MNO接收信号弱。这将导致令人不快地营女士BTS MNO,从而释放它从我们的系统的控制。

在本文中,我们解决上述缺点,提出了一种简化的体系结构,提出了在8),通过替换两个定向天线的分布式天线系统(DAS),包括许多辐射天线(通常称为漏水的喂食器)内CA (11]。漏水的给料机的特点是其近场及其传输信号功率与距离迅速减少,允许更多的本地化控制CA (12]。

操作发射机设计成果酱或块无线通信(有源干扰器)是违法的在许多国家13- - - - - -17]。被动阻塞等另一方面还没有非法建筑的材料,屏蔽手机信号,也就是说,阻止信号过手机。阻塞是合法的,因为它只是屏蔽,不干扰任何用户屏蔽外部的区域。的概念,本文提出系统的操作是它将在非公开的私人性质的完全控制下的地区的饲养员。系统设计提出了工作保证最小或没有溢出的射频功率所需的CA之外避免阻塞任何MSs CA之外,在这方面可以视为实现被动阻塞的一种方式。该系统还可以在连接模式,在提供的细节(IMEI / IMSI)通过一个女士vBTS可以定向到一个中央服务器访问的MNO。所有的决策控制/释放MNO做的一个女士。MNOs,与CA的守护者,通过业务协议可以允许/不允许某些服务基于一个特定的属性来提供或不提供某些服务(语音或数据,例如)选择海量存储系统(MSs)中根据白名单,每天的时间,或位置8]。

本文的其余部分组织如下。节2,提出了系统架构和相关的设计。节3,系统原型和性能评价。节4仿真结果显示,在部分5我们得出我们的结论。

2。提出了系统架构

我们提出一个修改系统,提出了在8]代替内部定向天线的漏水的馈线天线(即。,radiating antennas) that are interconnected using a DAS connected to the inner vBTS [11]。外vBTS和相关的定向天线,被描述的方法(8建议修改后)不再是必要的。

在系统设计中,我们使用GSM BTS收发器vBTS Lyrtech Inc . (18),这是一个开发系统,可以用来开发小规模,短程,GSM BTS类型的家庭和小型办公室申请。然而,任何picocell BTS类型可用于拟议的系统。

一套漏水的馈线天线通过DAS互联是放置在CA监视和报告在海量存储系统(MSs)中,输入和/或离开CA,如图1,vBTS vBTS所代表的单位/ vBSC(虚拟基站控制器)的实体。vBTS设置克隆GSM(全球移动通信系统)内BTS MNO,使用功率控制。的漏水的馈电天线放置在CA,这样他们可以检测一个女士的身份进入CA。如果一个女士被DAS通过漏水的给料机,它被认为是一个女士在CA。被控制,它必须在CA和必须应对分页信号通过DAS vBTS天线。如果一个控制不再是女士被DAS /漏水的馈线组合,它被释放(控制)系统。随着女士自然而然地发生的影响下MNO BTS信号远离CA。vBTS驻留在CA,使用射频电缆连接到DAS (11]。

漏水的馈电天线的位置在CA完成vBTS信号的方式来达到最好的分配使用一组多个辐射电缆来实现最好的CA的报道,同时减少不必要的覆盖外部CA。

在整个系统配置,CA被定义为单个本地vBTS / vBSC组和相关的DAS,而不是两个vBTSs / vBSCs及其相关的定向天线,如系统提出了(8]。

CA可以被连接到一个中央管理服务器(CMS)通过TCP / IP连接(传输控制协议/互联网协议)。CMS将能够连接所有中科院部署在不同的位置。CMS将获得所有女士从每个CA的白名单收集的数据定义。CMS,数据来自一个CA女士的IMEI和IMSI号码,可以针对特定的CA的白名单检查来确定是否要控制女士。

在本文中描述的系统,CMS集中并没有实现。因此,白名单由业务逻辑自动创建和管理软件实现每个CA。

强迫一个女士进入CA连接到vBTS安装在CA,“克隆”信号(信号通过相同MNO BTS),比女士最初的信号连接是通过DAS。这将吸引女士连接到vBTS广播信号越强,进而将迫使女士将其IMEI和IMSI信息识别在本地vBTS本身和营地。vBTS将女士能够收集所需的数据,并通过可选的CMS的二元同步通信服务器进行验证和进一步决策。

控制在CA女士服务是通过保持连接到本地vBTS CA女士和没有提供任何MNO服务如果女士不允许MSs的白名单。然而,如果女士在白名单,然后当地vBTS CA释放女士否认它的位置更新请求在空闲模式的重新选择。通过这种方式,重新连接时,女士MNO BTS,继续函数,因为它通常会11]。

与我们之前的工作(8),业务逻辑的软件只是检查白名单和尝试匹配的IMEI / IMSI组合标识用户。与之前的系统[8),系统提出了不依赖于检测步骤的控制信号传输,换句话说,它不需要每个女士吸引了“外”vBTS紧随其后的是一个“内部”vBTS。这意味着系统更容易实现,不依赖管理3 gpp(第三代合作伙伴项目)协议控制空闲模式的重新选择。表中描述的系统需要的行动1。

应该注意的是,在8)如果一个女士经过网关的两个定向天线CA处于关闭状态,随后打开内部CA,女士不会控制即使是不包括在白名单,因为系统不会认为它是在CA。相比之下,在这工作,如果女士有任何入口进入控制区处于关闭状态,随后打开内部CA,那么它仍然是管理时漏水的馈线和信号强度最优配置。

我们定义一个灰色地带的概念(GA)作为区域外部CA不必要的信号功率泄漏vBTS足够高的原因,或者维护,不良控制海量存储系统(MSs)中,位于外部CA如图2。的主要优势之一漏水的喂食器的使用在这个工作,相比使用定向天线按[8),是他们使这个GA的更好和更精确的管理。在我们评估拟议的系统,减轻不良反应在海量存储系统(MSs)中遗传算法的性能评估指标,用来衡量我们的成功设计。

应该注意的是,遗传算法也存在于我们之前的设计,提出了在8),但在这种情况下,因为不规律的使用定向天线远场反射和消退。出于这个原因,信号从“内部”和“外部”天线女士可能导致不正确的分类(即。外,手机所需的CA是令人不快地控制)。

相比之下,漏水的喂食器可以故意设计,以确保外部CA任何泄漏的信号很弱,不太可能吸引之外的海量存储系统(MSs)中连接到vBTS CA。因此,不受欢迎的控制外部海量存储系统(MSs)中减少而得到完全控制在海量存储系统(MSs)中CA。

3所示。系统原型和绩效评估

为了部署该系统在一个地区,一个无线电调查必须在CA进行测量射频信号水平和其他参数需要设置系统。特别是,这些参数将用于配置vBTS模仿BTS MNO的操作。每个MNO BTS广播使用一个或多个固定绝对射频通道数字(ARFCNs)。下面的广播控制信道(BCCH)参数监测分析和细胞克隆的选择:BCCH分配(BA)列表,位置区号(LAC),细胞重新选择抵消(CRO)值,细胞重新选择滞后(CRH)值,计算细胞(C2)重新选择值,移动网络代码(跨国公司),移动国家代码(MCC)、网络颜色代码(NCC),细胞ID (CID)和基站标识代码(BSIC)。这些值在系统信息(SI)的消息广播定期在BCCH各种bts。女士只能连接到一个BTS符合特定的条件,这是详细描述(8]。

的参数,然后必须收集的信息进行分析,以确定适当的克隆值必须使用配置vBTS。这个过程通常是当一个新的CA进行定期委托和可以重复之后显著变化时观察到在周围射频环境。

设置界限吸引/释放一个女士从系统定义vBTS报道限制)(因此,CRO的C2和CRH值可配置在vBTS如图3。吸引系统中的vBTS女士,我们必须配置的C2值vBTS(例如,通过12 dB)高于C2和CRH值之和的BTS MNO服役。女士的释放系统或退出CA,它必须从vBTS MNO BTS, C2值高于C2和CRH值之和vBTS。这个过程自然当女士离开CA空闲模式重新选择。

CA是用于测量有以下规格:一个办公空间,大约13米宽14米长,也有一些内部干墙,如图2。CA是由0.225米厚砖墙外部有界的顶部和两侧,在外部访问GA也可用于测量。左边和底部墙是干壁类型和没有有效的射频信号的衰减,所以测量都集中在两边的砖墙。CA的边界与砖墙被认为是有益的对于两种衰减的MNO BTS信号内部CA和CA之外vBTS信号的衰减,这有助于最小化。

CA平面图如图4分为1 m街区。不可能调查每一个块的数量占据了这些块家具或货架和无法访问我们的测量。因此,7代表组成的网格块12块每一调查(例如,从1 _1多达_12和从7 _1 7 _12)。同样,在GA,一些代表性的行或列的1米块标记为调查(例如,从8 _1 8 _12从12 _1 12 _12)。用于测试的尼莫女士被放在一个木架子上大约1.2米层创建测试条件一致。仔细选择每个vBTS发射机(Tx)电源设置在CA和CRO的值,所以vBTS C2值大约是12 dB在CA比MNO更高。

在这个配置中,漏水的喂食器安装离墙约10 - 15厘米的高度2米。注意,顶部和右边墙0.225米厚砖墙几扇窗户,但左边和底部墙是干墙施工。GA认为在顶部的调查和正确的砖墙外,提供良好的射频衰减。

尼莫方便测试[女士19)是用来调查中的每个块CA和GA图中描述4测量C2值不同。用来代替电表是因为它提供了一个吸引的净结果概率根据实际C2女士平均测量和计算结果由一个典型的GSM-type手机空闲模式的重新选择。因此,是否有下行衰减/干扰等等MNO或漏水的支线在最后的分析中,这是让女士的决定比较计算的平均测量/ GSM vBTS C2和C2的相关MNO BTS的女士。当C2差异值是正应该吸引,当它是-它不应该吸引(忽略CRH滞后可以用来影响)。

C2的不同价值观和CA的物理映射图所示5显示测量结果。高积极C2(红色)值表示强吸引力vBTS比低的积极价值。通常,负的C2差异值(蓝色)会导致MNO BTS选择而不是vBTS女士的选择。

测量,C2为细胞之间的差值和第一个邻居细胞显示(以dB);如果vBTS不是一个细胞或一个邻居,我们会因此忽视它,因此不会有C2值,可用于计算C2区别BTS和vBTS位置。分析,C2值MNO BTS始终从vBTS C2值减去。这种简化没有实质性影响的结果。应当指出,“没有价值”GA在图所示5最有可能是一个“女士不是控制”的立场,因为vBTS不是排名第一或第二的邻居列表(即。vBTS的接收功率,位置很弱)。

这是一个相当典型的案例,显示良好的CA有显著降低影响的报道。例如,C2差异值如图5块4(11.0,15.1,11.7,3.0,6.6,11.6,14.8,14.6,和7.3 dB),表明可能吸引的vBTS(理想的女士non-whitelist控制)和C2差值(−−3.1和5.7 dB)表示可能吸引的MNO BTS(这不是想要的)。这些地方差异可以归因于射频衰减等等,但可以减少副作用通过添加一些CRH(即现实世界。vBTS滞后),设置(大概6 dB)。

GA,相反的情况是可取的,这意味着- C2差异值需要防止MSs vBTS吸引。因此,如图58和9块,只有积极的(4.4,1.2,和3.6 dB)值显示可能的吸引力vBTS(这是一个意想不到的结果),而其他值显示可能的吸引力MNO(等海量存储系统(MSs)中控制以确保所需的海量存储系统(MSs)中仍然附着在MNO)。

在上面的测量中,67年的共有84家(79.8%)1米的街区,C2的不同价值观是积极的,因此成功vBTS所吸引,而其余17(20.2%)不受欢迎地BTS MNO所吸引。另一方面,在40的48例(83.3%)1 m GA的街区,C2差值是负的,因此成功不是vBTS所吸引,而其余8(16.7%)不受欢迎地vBTS所吸引。

注意变化多达15分贝RSSI信号水平有时看到相邻测试职位,即使他们相距只有1米,这可能是引起的衰落。重要的是,这种行为是观察到即使vBTS和漏水的喂食器关闭,只有MNO信号监测。结果表明,良好的覆盖和控制是通过使用漏水的供料系统,尽管这种变化,但在CA之间总是会有取舍的控制和减少泄漏到GA。因此有效地管理使用所示的GA漏水的馈电阵列在规定的条件下。

4所示。仿真结果

比较的有效性DAS漏水的给料机配置和定向天线配置中描述(8),研究不同DAS漏水的馈电位置我们模拟天线辐射模式使用CST天线设计工具。

模拟天线辐射模式补丁定向和漏水的馈电天线都是见图6。辐射模式的模拟是用来模拟收到1平方vBTS力量在每一块。

这些天线放置在CA在不同位置如图7。在数据7(一)- - - - - -7 (c),三个不同的CA平面图位置配置DAS漏水的支线(配售,,)所示,图7 (d)显示了补丁定向天线放置在CA平面图。基于这些模拟,我们可以计算出所有DAS C2差异值漏水的馈电位置和定向天线的情况。

我们模拟一个场景,MSs 84 CA和GA 48海量存储系统(MSs)中,我们在每1毫秒平方块如图4。然后我们计算的海量存储系统(MSs)中成功的CA vBTS所吸引。我们也计算了GA的海量存储系统(MSs)中,不受欢迎地vBTS所吸引。

上述仿真场景中重复的定向天线配置,以及三个不同的漏水的馈电位置如图7。模拟的结果显示在表的表格形式2。

当比较不同漏水的馈电位置3,,,我们可以看到,放置收益率CA最吸引人的同时保持最低的吸引力。配售和在CA但位置显示同样的性能在GA略好如表所示2。

在表2,我们也基于模拟结果吸引使用定向天线中描述(8]。当比较这些结果的任何漏水的馈电位置,不同位置的DAS漏水的支线在仿真中考虑表现方面的定向天线数量的海量存储系统(MSs)中,CA vBTS。尽管定向天线可以提供一个完整的报道CA如果传输能量增加,海量存储系统(MSs)中举行的数量的vBTS GA可以很高。另一方面,漏进料器的位置可以提供优秀的设计覆盖在CA,同时最小化指覆盖在GA,产生更好的性能。

5。结论

在本文中,我们提出了一个系统控制移动通信服务的地区完全沉默是预期的或强制性的,包括学校,大学,敬拜的地方,医院,监狱。我们提出了利用漏水的馈电天线在控制区和显示性能优越的系统在控制移动服务提供海量存储系统(MSs)中位于CA,同时减轻不必要的射频信号能量溢出外部CA。因此阻止不受欢迎的控制的移动服务提供海量存储系统(MSs)中外部CA和最小化GA的大小。

在未来的工作中,我们要找到方法来确保新发布的海量存储系统(MSs)中仍然可以vBTS所吸引,由我们的系统控制。是很重要的扩展系统支持UMTS / LTE。3 g / 4 g MSs可以捕获在UMTS / LTE然后搬到GSM vBTS系统使用一个inter-RAT(国际电台访问技术)交接机制GSM的后续管理中,如本文所述。因为额外的安全措施在UMTS / LTE系统中,不可能完全管理3 g MSs UMTS / LTE域。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

承认

这项工作是支持由阿卜杜勒阿齐兹国王科技城项目设计和开发移动电台服务等级系统,第二部分,国家科学、技术和创新计划(NSTIP)批准号32 - 691。

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版权

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