广西《保密场景移动通信信号干扰防护效能评估技术规范》编制说明

广西地方标准《保密场景移动通信信号干扰防护效能评估技术规范》（征求意见稿）编制说明一、项目来源根据广西壮族自治区市场监督管理局《关于下达2021年第一批广西地方标准制定项目计划的通知》（桂市监函［2021］1141号），由广西壮族自治区国家保密局提出，桂林电子科技大学、广西壮族自治区国家保密局共同起草的广西地方标准《保密场景移动通信信号干扰防护效能评估技术规范》（项目编号：2021-0105）。二、项目背景及目的意义随着移动通信领域技术的迅速发展，手机使用普及率正在逐年提高。手机的通话、短信、上网等功能已成为人们现代生活中相互联系及沟通的重要方式，它极大地提高了人们的生活便利性。但是，涉密场所内的移动通信信号对涉密场所的保密工作带来重大的安全隐患，携带手机等便携式移动通信工具进入涉密场所，通过移动通信信号能刻意或不经意地将涉密场所内的声音、图像、文字等涉密信息向外传送，造成窃密、泄密等案件，给国家利益带来重大损失和无法弥补的不良影响。我国对电磁环境方面的研究起步较晚，还没有成熟的电磁环境预测、分析软件，虽然制定了《电磁辐射环境保护管理办法》、《电磁辐射防护规定》、《辐射环境保护管理导则》及《环境电磁波卫生标准》等标准规范，但是没有哪一个职能部门来对移动通信干扰器进行管理，且对干扰器的干扰防护评价主要是主观评价。经过与中国移动、联通、电信、无线电管理委员会联合项目研究，同时与保密单位、相关厂商进行市场调研，目前无线电管理委员会、保密单位、空管局、移动、联通、电信等行业，均对管理无线电和干扰信号效能评估存在需求，其在干扰防护的场景中大量使用各种各样的信号干扰仪，但是针对通信信号干扰效能评估的相关规范存在空缺，目前已有的防护效果效能检测仪器基本都是在仪器终端进行了简单的干扰信号强度检测，均未进行科学评估。当下在涉密场所安装移动通信信号干扰器后，在现场使用手机测试手机能否通话来人工评价防护效果，但由于各品牌手机的发射、接收信号的技术参数不同，同一地点有的手机不能通话而有的则能通话，这就造成涉密场所内干扰信号屏蔽死角，形成安全隐患。这也是长期困扰该技术领域待解决的技术难题。因此，使用人工方式评价屏蔽效果很难做到科学性和客观性，精确、定量的移动干扰信号预测算法及防护评估研究对网络优化和干扰防护评估具有重要意义。本文件突破原来效能评估只依靠干扰信号检测进行评估的瓶颈，并考虑到原场有用信号，利用干扰信号强度与有用信号强度比值刻画干扰效果，同时利用后台数据处理系统快速实时地对整个空间分布进行了预测。通过制定广西地方标准《保密场景移动通信信号干扰防护效能评估技术规范》，补充了国家保密标准关于保密场景移动通信干扰器相关标准中的检测和评估依据，规范保密场景移动通信信号干扰防护效能评估的测量要求、测量方案、测量过程、K近邻非参数核回归算法预测、预测精度评价、评估内容、评价指标、分级标准，通过结合干信比分布与实际效果制定的干扰等级分级标准，完善了涉密场景全空间信号强度检测评估内容，满足保密场所需求。三、标准编制过程（一）成立标准编制工作组广西地方标准《保密场景移动通信信号干扰防护效能评估技术规范》项目任务下达后，成立了标准编制工作组，制定了标准编写方案，明确任务职责，确定工作技术路线，开展标准研制工作，具体标准编制工作由桂林电子科技大学、广西壮族自治区国家保密局相关人员配合。（二）收集整理文献资料目前国内关于保密场景移动通信信号干扰防护效能评估的标准还未见相关报道，通过查阅参考了干扰器使用安装、电磁辐射的标准，具体列出如下：GB8702-2014《电磁环境控制限值》BMB9.1-2007《保密会议室移动通信干扰器技术要求和测试方法》BMB9.2-2007《保密会议室移动通信干扰器安装使用指南》HJ/T10.2-1996《辐射环境保护管理规则电磁辐射监测仪器和方法》DB4401/T7-2018《党政机关、涉密单位保密室建设规范》（三）研讨确定标准主体内容标准编制工作组在对收集的资料进行整理研究后，标准编制工作组召开了标准编制会议，对标准的整体框架进行了研究，并对标准的关键性问题进行了初步探讨。经过研究，标准的主体内容包括术语和定义、符号、测量基本要求、预测过程、评估方法。调研、形成文本草案、征求意见稿2021年02月，标准起草工作小组进行了广泛实地调研工作，查阅了大量的国内外文献资料，对移动通信信号干扰防护效能评估的前人研究成果进行系统总结。形成了标准的基本构架，对主要内容进行了讨论并对项目的工作进行了部署和安排。2021年03月，在前期工作的基础之上，编制组内部召开了广西地方标准《保密场景移动通信信号干扰防护效能评估技术规范》的研讨会，会议就该标准制定的原则、框架、主要内容和具体分工等问题进行了讨论。通过对国内、区内保密场景移动通信信号干扰防护效能评估的研究资料和研究成果进行汇总整理，并征询同领域专家的基础上，按照简化、统一等原则编制广西地方标准《保密场景移动通信信号干扰防护效能评估技术规范》（草案）。2021年06月，根据广西壮族自治区市场监督管理局《关于下达2021年第一批广西地方标准制定项目计划的通知》（桂市监函［2021］1141号），广西地方标准《保密场景移动通信信号干扰防护效能评估技术规范》获立项批准。2021年07月至2021年09月，标准编制组与中国移动、联通、电信、无线电管理委员会联合项目研究，同时与保密单位、相关厂商进行市场调研，并针对保密场景移动通信信号干扰防护效能评估技术向无线电管理委员会、保密单位、空管局、移动、联通、电信行业技术人员征求意见，并从校园考场、礼堂等保密场所进行多点试验验证，从测量基本要求、预测过程、评估方法等方面进行实验研究，通过结合干信比分布与实际效果制定的干扰等级分级标准，完善了涉密场景全空间信号强度检测评估内容。标准编制组根据反馈意见及试验成果，多次召开会议，对标准草案进行反复修改和研究讨论，形成广西地方标准《保密场景移动通信信号干扰防护效能评估技术规范》（征求意见稿）和（征求意见稿）编制说明。四、标准制定原则1、实用性原则本文件是在充分收集相关资料和文献，突破原来效能评估只依靠干扰信号检测进行评估的瓶颈，并考虑到原场有用信号，利用干扰信号强度与有用信号强度比值刻画干扰效果，同时利用后台数据处理系统快速实时地对整个空间分布进行了预测。符合保密场景移动通信信号干扰防护效能评估的要求，有利于降低保密工作安全隐患，保障国家和人民的利益，具有较强的实用性和可操作性。2、协调性原则本文件编写过程中注意了与保密场景移动通信信号干扰防护效能评估技术相关法律法规的协调问题，在内容上与现行法律法规、标准协调一致。3、规范性原则本文件严格按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的要求和规定编写本标准的内容，保证标准的编写质量。4、前瞻性原则本文件在兼顾当前保密场景移动通信信号干扰防护效能评估现实情况的同时，还考虑到保密工作快速发展的趋势和需求，在标准中体现了个别特色性、前瞻性和先进性条款，作为保密场景移动通信信号干扰防护效能评估的指导。五、标准主要章节内容及确定依据广西地方标准《保密场景移动通信信号干扰防护效能评估技术规范》主要内容包括术语和定义、符号、测量基本要求、预测过程、评估方法。1术语和定义保密场景：使用干扰器进行屏蔽防护的场景。干扰器（屏蔽器）：采用同频段信号阻塞的方式来阻塞移动通信基站下行信号，在一定范围内，造成移动终端无法和基站进行通信的装置。回归分析：确定具有两种或者两种以上相互依赖的变量间定量关系的一种统计分析方法。（书名：概率论与数理统计；作者:德格奥特；出版社:高等教育出版社）是确定具有两种或者两种以上相互依赖的变量间定量关系的一种统计分析方法，它基于观测数据建立变量间适当的依赖关系，以分析数据内在的规律，并可用于预测、控制等问题，是应用极其广泛的数据分析方法之一。回归函数形式自由，受约束少，对数据的分布一般不做任何要求，适应能力强，稳健性高，回归模型完全由数据驱动，模型精度高，对于非线性、非齐次问题，有非常好的效果。干扰信号：干扰器打开后，使通信终端无法正常通信，导致与基站联络中断的信号。（书名：移动通信；作者：李兆玉、何维、戴翠琴；2017年电子工业出版社出版）、（移动通信工程理论和应用(第二版；作者：WilliamC.Y.Lee；出版社：人民邮电出版社）干信比：干扰信号与屏蔽前的移动通信信号强度的比值，即屏蔽前后场强差值。干信比（JamtoSignalRatio，简称JSR），本规范中用干信比衡量干扰器的干扰效果。（注：本文件中用干信比衡量干扰器的干扰效果）。干扰等级：干扰信号对移动通信信号干扰效能的分级。（书名：移动通信；作者：李兆玉、何维、戴翠琴；2017年电子工业出版社出版）、（移动通信工程理论和应用(第二版；作者：WilliamC.Y.Lee；出版社：人民邮电出版社）2测量基本要求1）设备：频谱仪和全向天线：对信号强度的实测采用手持式射频分析仪和便携式宽带全向天线组合的方式。对实际环境的数据测量采用专业仪器，相比于手机测试，专业仪器测试得到的数据更为精准，经过计算后可以为屏蔽范围等提供更为精确的理论依据。2）测量：由于移动通信信号受雨衰影响明显，因此测量应选择在晴天进行，避免在潮湿环境下测量；要求测量高度固定，由于一般待测移动通信设备由人员携带，因此测量高度取人员坐下或站立的平均身高；测量观察时间应大于等于10s。3测量方案1）本技术规范是规定检测空间内的干扰效果，在人员携带移动通信设备的场景中，根据平均身高相对固定的情况，可简化为平面内检测。2）等距布点、均匀布点、菱形交叉布点区别。不同布点方式的区别在于在采用预测法测量信号强度时，预测精度不同。使用百米尺测量实际场景大小，在实际测量的过程中，测量点的选择不可能是无穷多个，所以要选择代表性的测量点。当目标区域较小，或者室内物体分布较均匀时，可以直接采用几何方法按照一定规则均匀布点即进行等距离布点。当目标区域较大，或者室内物体分布较复杂时，测量点的选择须考虑房间结构、仪器参数、所需精度等因素进行按座位布点。4预测1）通过检测点，得到预测点：窗宽（K选择2～7点的依据，扩大或缩小范围）。根据K近邻非参数核回归算法，窗宽的候选取值可为2,3,4，5,6,7，具体取值则根据下文的准确度进行选择。2）评估点数量根据需要人为选择。3）在实际中，由于电磁波信号的瞬时波动性，工程上预测值和实测值的差值小于2dB则认为误差可以接受。4）核函数选择：根据实测和预测结果分析，本预测模型中选择高斯函数。m式中：Xix,y——待求未知点的坐标；Rk----窗宽（kZ---已知的信号强度值；n——以待求未知点x,y为中心，2R5)根据K近邻非参数核回归算法，窗宽的候选取值可为2，3，4，5，6，7具体取值则根据下文的准确度进行选择。将步骤所预测出的测试点在6个窗宽下所对应的预测信号场强值与所测量出的测试点实测信号场强值进行比较，并统计出所有测试点在哪个窗宽Rk下所预测出的信号场强值的准确度最高（即预测值与实测值的误差值最小），则该窗宽Rk所对应的步骤所预测出的各个预测点的信号场强值即为该预测点的信号场强值。根据k（k=2,3,4,5,6,7）值预测得到所有点场强值，利用实测点场强值减去实测点对应位置预测出的场强值后取绝对值小于2dB的点数除以实测点数得到的百分比作为准确度，系统选取准确度最高时所用到Kopt值作为最优的k值，而相应的R=d（Kopt）值就为即为最终的窗宽，而最优的k值对应的预测出来的预测点场强值mxi,yi，即点xi,yi5评估方法1）利用干扰器的干扰效果如低风险、中风险、高风险进行干扰信号的增强，如若为高风险，那么需要在该区域增加一个干扰器靠近高风险区，或者干扰器天线朝向高风险区。2）使用小米、苹果、华为、三星、OPPO国内各大品牌均进行测试，不同等级的划分是基于大量的实测结果和三大运营商调研得到的。6针对本文件的研究过程1)移动通信信号干扰防护效能检测评估方法结合“电磁波传播理论”、“数理统计理论”等最新研究成果，构建出信号强度的预测模型，然后利用干信比进行对原空间原信号的干扰效能评估，即评估干扰作用的效能。针对复杂场景，使用专业仪器对实际信号强度进行测量，采用相关算法分别对信号强度进行预测，分析并校正数据，结合制定的干扰防护评估指标，从而判定移动通信信号干扰防护效果。计算所有点的屏蔽后与屏蔽前的干信比，转化为对数后即屏蔽后减屏蔽前的差值，再将各个点的干信比干扰防护效能差值分级标准进行对比，分析场景中各个评估点的干扰等级。S2)干扰防护效能检测评估测试评估方案图1无线通信信号干扰防护效能检测评估针对实际场景即目标场景的数据测量主要包括场地及实测点位置测量和信号强度的测量两个部分。（1）场地及实测点位置测量使用百米尺测量实际场景大小，在系统中生成对应场景，根据现实场景的特征在系统中生成一套合理的布点方案，再使用米尺在实际场景中精确找到各个实测点的位置并做好标记。在实际测量的过程中，测量点的选择不可能是无穷多个，所以要选择代表性的测量点。当目标区域较小，或者室内物体分布较均匀时，可以直接采用几何方法按照一定规则均匀布点即进行等距离布点。当目标区域较大，或者室内物体分布较复杂时，测量点的选择须考虑房间结构、仪器参数、所需精度等因素进行按座位布点。测量高度通常为1.3m或1.7m。本次测试的测量高度为1.3m，实景图和布点图如图2所示。（2）信号强度测量在已标记的测试点位置使用手持式全频段频谱仪分别测得所有制式在干扰器开启前后各个实际测量点的信号强度，其中干扰器开启前测量的前实测信号强度类型为峰值功率P实测-before，干扰器开启后测量的后实测信号强度类型为最小值功率P实测-after。然后选定测试制式。由于对移动通信上行频段干扰直接造成移动基站系统信噪比恶化，通信质量下降，所以采用只对移动通信信号下行频段干扰的干扰器进行测试。不同制式所阻断的下行频段具体为：CDMA(870MHz-880MHz)、GSM(935MHz-960MHz)、DCS(1805MHz-1850MHz)、TD-SCDMA(PHS)(1880MHz-1920MHz)、TD–SCDMA(2010MHz-2025MHz)、CDMA2000(WCDMA)(2110MHz-2145MHz)、WIFI(2400MHz、2483.5MHz)等。本项目选用MA-2006型保密场所移动通信干扰器（如下图所示），该屏蔽器通过阻断移动通信下行信号，实现在一定范围内阻断移动电话的正常通信。干扰设备：MA-2006型保密场所移动通信干扰器；检测设备：频谱仪和全向天线。（3）无线数据传输使用手持式全频段无线监测频谱仪完成场景内各个实测点的数据测量后，将数据按测试顺序导入到装有无线传输模块的U盘中，打开U盘的WiFi，后台系统连接该WiFi读取数据到后台数据库，对数据进行预处理，每个制式每个实测点的屏蔽前后信号强度分别取200ms扫描实践内的屏蔽前峰值功率和屏蔽后最小值功率。（4）根据上述方法计算出所有预测点的信号强度，再利用这些预测点数据和实测点数据反过来预测实测点的信号强度，对被预测的实测点需将屏蔽前屏蔽后的信号强度数据置空，即使用18820个预测点数据加49个实测点数据来预测一个实测点的信号强度，对每一个实测点均预测一次，将预测得到的信号强度与实测值作差取绝对值求误差，误差小于2dBmV的视为合格，将准确率最高的k值对应的数据作为输出结果。4）干扰防护方法实际测试（1）该干扰防护评估结果展示可以分为总览、细节展示和信号强度轨迹线。（2）为了更好的对数据进行分析，k近邻非参数回归预测采用以下四组实验数据进行对比，其中四组实验均在3205实验室进行，实验室大小为8.48m*5.5m，误差为2dBmV：1）使用50个实测点，步长设置为0.25m2）使用50个实测点，步长设置为0.05m3）使用150个实测点，步长设置为0.25m4）使用150个实测点，步长设置为0.05m表23205实验室4组实验结果准确率对比50点步长0.2550点步长0.05150点步长0.25150点步长0.05屏蔽前屏蔽后屏蔽前屏蔽后屏蔽前屏蔽后屏蔽前屏蔽后移动2GGSM90074%58%86%80%74.67%72%87.33%82%移动2GDCS180052%58%82%72%75.33%79.33%91.33%80.67%移动4GTDDLTE148%34%82%72%80%71.33%91.33%79.33%移动4GTDDLTE382%54%90%74%74%73.33%82%85.33%联通2GDCS180064%44%86%66%79.33%74.67%89.33%86.33%联通3G80%36%90%68%80%70.67%94%84%联通4GTDDLTE276%44%94%68%82.67%75.33%92%86%联通4GFDDLTE158%42%82%66%76.67%76%93.33%81.33%联通4GFDDLTE268%100%90%100%77.33%96.67%92%100%电信2G88%92%96%98%82%93.33%89.33%95.33%电信3G84%96%98%96%84%94.67%91.33%94.67%电信4GFDDLTE164%40%90%68%76.67%75.33%92.67%84%电信4GFDDLTE266%46%92%68%82%75.33%91.33%83.33%由上表对比可看出，150个实测点使用步长0.05插点这组数据的所有制式准确率基本都是所有实验中最高的，故可得相同步长的情况下，实测点越多准确率越高；相同测试点的情况下，步长越小准确率越高，若想提高准确率可以添加实测点和减小预测步长。为了证实上述这个猜想，又在8309教室进行一次测试，同样是四组实验数据的准确率进行对比，布点图如图4、5所示。图48309教室50点布点图图58309教室150点布点图表38309教室4组实验结果准确率对比50点步长0.2550点步长0.05150点步长0.25150点步长0.05屏蔽前屏蔽后屏蔽前屏蔽后屏蔽前屏蔽后屏蔽前屏蔽后移动2GGSM90058%52%82%72%84.67%84.33%90%85.33%移动2GDCS180056%44%80%74%84.67%79.33%88.67%80%移动4GTDDLTE168%38%84%72%90.67%82%93.33%85.33%移动4GTDDLTE364%70%84%88%92%88.67%93.33%88%联通2GGSM90074%62%98%78%97.33%84.67%99.33%84.67%联通2GDCS180068%52%84%68%92%78.67%95.33%84%联通3G82%58%94%74%94.67%82%98%90%联通4GTDDLTE292%58%96%76%94.67%84.67%97.33%85.33%联通4GFDDLTE170%56%90%66%96%80%98%84%联通4GFDDLTE280%100%92%100%95.33%99.33%98.67%100%电信2G98%98%100%100%96%98.67%99.33%99.33%电信3G98%100%100%100%96.67%98.67%99.33%98.67%电信4GFDDLTE186%68%90%76%94%87.33%98%85.33%电信4GFDDLTE284%36%92%68%95.33%82%98%84.67%以3205实验室的干扰防护评估为例，分别对所有制式进行屏蔽效果说明，屏蔽器以对角线朝向摆放在场景中的坐标原点，摆放高度为1.3米，通过各种制式的分析，发现屏蔽器的对角区域屏蔽效果均较差，各制式屏蔽效果说明分析如下：移动2GGSM900移动2GDCS18005）手机测试（1）手机型号：小米note21.移动2GDCS1800屏蔽效果：绿色区域内手机无服务。黄色区域内手机偶尔能接收到微弱的基站信号，但均无法呼出和上网。白色区域内手机偶尔能接收到微弱的基站信号，在有信号的状态下能断断续续呼出但不能上网，图移动2GDCS1800中左下角出现的白色区域内手机持续无服务，经轨迹线图核查判断为测试时间段中屏蔽器不稳定及收到异常信号导致，但不排除风险可能性。测试点13轨迹线图2.移动4GTDDLTE3屏蔽效果：绿色区域内手机无服务。黄色区域内偶内能接收到基站信号，大部分时间内是无服务，在有信号的状态下无法呼出和上网。白色区域内偶尔能接收到基站信号，在有信号的状态下能断断续续呼出和上网。图移动4GTDDLTE3中1号、2号和3号区域内手机持续无服务，经轨迹线核查判断为屏蔽器不稳定所导致，但不排除风险可能性。（2）手机型号：iPhone8联通2GGSM900屏蔽效果：手机在全域内持续无服务，图