概述
什麼是4G電子圍欄？
電子圍欄也叫無線熱點採集設備，實際爲採集手機SIM卡的IMSI 碼，在城市關鍵卡口和人員密集場所車站醫院等地方安裝設備，設備收集到IMSI碼信息後上傳到後臺服務器，管理平臺軟件進行大數據分析，碰撞分析、伴隨分析、車牌和IMSI碼碰撞分析等，實現流動人員實時監控。而4G電子圍欄就是主要採集4G手機IMSI碼的電子圍欄，當然也可以實現兼容2G，3G。
具體的設備大概是這樣的。
4G電子圍欄應用現狀
目前4G電子圍欄採集系統已經在多個省、市、地區公安系統使用。它以其優越直觀的性能，爲公安機關辦理案件提供了強有力的輔助，得到了公安系統的廣泛認可。
傳統的4G電子圍欄體積大、重量沉，一般依附於紅綠燈杆、監控抓拍杆、高速卡口等，普遍採用抱杆式安裝，對安裝環境有一定的要求，考慮到杆體的承重係數和圍欄自重，抱桿直徑過細時無法承載。例如街頭巷尾、車站碼頭的治安監控杆，直徑一般在10cm左右，杆體底部填埋較淺，承重係數低，安裝圍欄容易發生側傾危險。因此，傳統的4G電子圍欄組網、布控存在侷限性。
傳統的4G電子圍欄功耗大，覆蓋範圍廣，價格昂貴，而實際應用中，常常需要範圍小而精確的覆蓋，比如小區門口，公共通道口，在這些卡口布控監控即可實現人員監控。
針對傳統4G電子圍欄的不足，我們團隊自主研發了 “4G微熱點”，微熱點體積小、重量輕、低成本，與傳統4G電子圍欄功能相近，不受安裝環境的限制，適應性更強。微熱點採用雙載波設計，支持4G全制式採集，雙頻點同時廣播，可準確採集覆蓋範圍內的4G手機信息，並且不影響手機正常上網、通話。
4G組網方案分爲“同頻方案”和“異頻方案”。“同頻方案”是模擬公網的頻點設臵，廣播相同頻率的無線信號，從而誘使手機重選至電子圍欄的網絡中，實現信息採集；“異頻方案”是和三大運營協商一段話務量較小的頻率，供電子圍欄使用，並由運營商執行優先級的設置，從而誘使手機重選至電子圍欄的網絡中，實現信息採集。
針對行業內這兩種不同的組網方案，我們率先實行了同頻、異頻方案的融合設計，單臺電子圍欄同時支持同頻、異頻方案，通過服務器後臺遠程即可實現同頻、異頻的切換，省卻了因爲方案變更，導致設備換型的一切煩惱。
產品開發
技術原理
4G電子圍欄系統的IMSI提取方法，主要包括以下步驟：
1.解析當前區域內4G系統消息(System Information Block,SIB)，提 取主服務小區和鄰區的頻點號(ARFCN)、小區參考信號接收功率Qrxlevmeas值以及物理小區號(PCI)等信息；
2.根據步驟1得到的系統信息，選擇Qrxlevmeas值較高的多個小區爲模板，分別構造下行同步誘導信號，包括物理層主同步PSS信號和輔同步SSS信號以及包含SIB1信息的物理下行共享信道；同時在Linux系統上利用軟無平臺搭建虛擬基站下發該誘導信號，並適當調整虛擬基站的Tx_gain，使其Qrxlevmeas值高於區域內其它小區，誘導虛擬基站信號覆蓋範圍內的4G用戶重新發起小區 搜索流程接入虛擬基站；
3.在虛擬基站SIB1信息中修改跟蹤區域碼參數爲360，使其有區別 於公網基站跟蹤區域碼參數，迫使4G用戶經過小區搜索流程接入小區後觸發跟 蹤區域更新請求流程；
4.構造TAU reject信令並通過虛擬基站下發用戶，迫使用戶重新發起 附着流程在網絡端註冊並上報IMSI信息；
5.解析來自用戶的Attach request信令提取IMSI，同時構造Attach reject信令下發迫使用戶返回公網基站，從而在用戶無感知的情況下獲取IMSI信 息。
IMSI：國際移動用戶識別碼（IMSI：International Mobile Subscriber Identification Number）是區別移動用戶的標誌，儲存在SIM卡中，可用於區別移動用戶的有效信息。
產品組成
本產品包括2個部分：前端設備和後端服務器。
前端設備就是採集IMSI信息的4G電子圍欄，後端服務器是接收前端設備上傳的數據。設備作爲客戶端定時的向服務器上傳數據，上傳時間間隔可調。
4G電子圍欄
產品實物圖如下：
接口
電源接口：12V3A，可見功率很小。
天線接口：採用內置天線，也可天線外置，外置天線的話，信號會好一點。
技術特點
1.提供TDD/FDD全制式4G-LTE 覆蓋，Band1、Band3、Band5、Band7、Band8、Band38、Band39、Band40、Band41等以及其他定製頻段，兼容2G，3G；
2.發射功率可以控制調整，對用戶正常通話和運營商網絡幾無影響；
3.獲取移動終端用戶標識碼，即IMSI等信息，該碼具有全球唯一性；
4.支持推送GSM網絡或者4G網絡功能；
5.支持黑白名單，區分後續上報與跟蹤行爲；
6.支持無線同步（與宏網絡）或GPS同步；
7.支持本地WEB管理；
8.開放式遠程管理接口，提供LTE信息採集與管理終端軟件的演示版本，支持客戶開發綜合的信息採集與管理系統。
設備構成
整個設備主要有3個部分組成：基帶板、控制板和4G路由器模塊,當然也可以根據功能擴展一下模塊，以下是結構框圖。
本產品採用的是最小模塊，即：基帶板+控制板+4G路由器。而核心的部分就是基帶板和控制版，4G路由器可以任意買一個，或者如果不需要4G功能時，可以不用。
設備內部結構圖
基帶板
規格性能
支持雙模式小區，主路和輔路同時工作。
提供兩個以太網接口
主路提供 USB 接口，支持無線數據卡和無線網卡連接
兩路各提供 2 路射頻收發支路，提供 2x2MIMO 或者收發分集通道
支持 FDD/TDD 兩種工作模式
提供收發同步信道控制支持 TDD 功放的打開與關斷
提供最大接收增益： 70db
發射功率 17dBm(單音)，不同制式下發射功率見各系統指標
CPU 爲 Intel Tarnsder2200*2：
ARM 雙核（Cortex A9 1G）
DSP 雙核（Ceva-XC323）
專有通信協處理器陣列（One MAP array, or FFT accelerator）
雙 FEC 加速器（One for Up Link for 3G and 4G， One for Down Link for 3G and 4G）
3基站信道板 UNI-B2-6000 規格書 2019-04-28
安全協議加速器和安全加密引擎（SPA &SEE） 等
內存： 2G Byte DDR3 SDRAM*2
Nor Flash： 64M Byte*2
RF 接口：
支持單收單發和 2X2MIMO
頻率 650MHz～2.7GHz（可升級到 70MHz～6GHz）
帶寬 200KHz～20MHz
1pps 秒脈衝輸入接口
工作狀態指示： LEDX4 *2
板卡尺寸： 120*90mm
功耗： 16W
控制板
其中AM3352是TI公司的工業級控制板。
限於篇幅，本文不詳細列出模塊的規格性能，詳細請參見具體的規格書。感興趣的同學可以找我要各模塊的規格書。
服務器
本服務器是作爲4G電子圍欄的演示版本，僅僅是採集使用，沒有集成數據分析，數據碰撞等功能，實際上集成的意義也不是很大，當然對於我們而言也是一個很大的挑戰，因爲我們是專業的設備提供商，具體的應用需求還是視客戶而定的。
當然我們可以提供完整的Json數據接口，以及採集Demo服務器的源碼。
查看數據
我們的服務器地址是：http://49.232.44.113:8080/index/imsi，當然也可以佈局本地服務器，那樣就不用購買服務器了。
以下是我們調試的時候採集的數據，靈敏度很高，採集覆蓋範圍可調，通常在10~50米。
服務器開發
本服務器很簡單，就是基於 Node.js 平臺，快速、開放、極簡的 Web 開發框架express。整個服務器代碼量不超過200行，以下是部分代碼截圖。
感興趣的同學可以到這裏下載整個服務器的源碼。weilanServer：https://download.csdn.net/download/wuxinyou1991/12503978
總結
本產品整體性能上基本滿足需求，也實現了我們的設計預期。不過目前還沒有產品化，因爲產品化需要市場的需求反饋，然後做出一些改變。