SCIF および無線周波数で安全な施設の設計、パート 2

May 08, 2023

近年、機密区画情報施設 (SCIF) の設計とパフォーマンスの要件をめぐって、業界で混乱が増大していることに私たちは気づきました。この記事のパート 2 は、ICS/ICD-705[1] に従って設計された施設と、NSA 94-106[2] の性能要件を満たすことを目的とした施設との間の高周波 (RF) シールドのパフォーマンスの大きな違いを強調することを目的としています。また、パフォーマンスに大きな違いをもたらす設計および構築方法のいくつかについても取り上げます。

この記事のパート 1[3] で述べたように、ICS/ICD‑705 構造推奨事項を利用した SCIF 設計は、RF シールド性能とテスト中。パート 1 では、ICS/ICD‑705 で特定されている典型的な建設上の推奨事項、推奨される材料、および使用される典型的な設置方法を検討しました。この記事ではさらに、SCIF 設計と NSA 94-106 で特定された性能要件を満たすように設計された施設との間の一般的な構造の違いを特定し、それらの違いが RF シールド効果にどのような影響を与えるかについて説明しました。

この記事のパート 2 では、ICS/ICD‑705 で利用されている RF シールド性能を制限するいくつかの方法と、RF シールド性能を向上させる可能性のあるいくつかの代替方法に焦点を当てます。さらに、RF パフォーマンスの向上を実現せずにプロジェクトコストを増加させることが多い、その他の一般的な逸脱についても説明します。最後に、パート 2 では、ICS/ICD-705 工法に従って建設された施設と NSA 94-106 要件を満たすように設計された施設から収集された測定データを利用して、潜在的な RF 性能の大きな違いを文書化します。

物理的障壁から、音響ノイズを低減する工法を備えた RF シールドを使用して構築された施設に至るまで、特定のプロジェクトの SCIF 要件と建設仕様は、施設の目的、監視リスク、物理的な場所などの多数の要因に基づいています。 SCIF のリスクと脆弱性は、認定担当者 (AO) とサイトセキュリティマネージャー (SSM) によって評価される必要があります。この評価は、各 SCIF アプリケーションに必要な技術的手段の選択に役立ちます。プロジェクトの認定 TEMPEST 技術機関 (CTTA) が TEMPEST の要件を評価し、[4] RF シールド要件と設計に関する指示を提供します。

ICS/ICD‑705 では設計の方向性と一般的な構造に関する推奨事項に関する明確なプロセスが確立されているにもかかわらず、多くのプロジェクト文書は典型的な ICS/ICD-705 の方向性から逸脱しています。これらの逸脱は、代替シールド材料の指定から代替建設方法の利用、プロジェクトの設計ではサポートされていない RF 性能要件の確立まで多岐にわたります。これらの逸脱は、プロジェクトコストの増加からシールド要件をサポートしない設計に至るまで、さまざまな悪影響をもたらすことがよくあります。このため、施設所有者、施設設計者、ゼネコンを含むすべての関係者が、多くの場合プロジェクトの建設段階で、設計と指定された性能の間の乖離に対処しなければならないという難しい立場に置かれています。

この記事のパート 1 では、NSA 94-106 RF シールド性能要件が、ICS/ICD‑705 の壁の種類と建設方法を使用する SCIF のプロジェクト要件の一部として指定されることは珍しいことではないと述べました。さらに、多くのプロジェクトは、恣意的なパフォーマンス要件と思われるものを参照します。たとえば、ICS/ICD‑705 が RF シールド性能を指定していないにもかかわらず、プロジェクトの仕様では 1 GHz ～ 10 GHz で 60 dB の性能が必要な場合があります。さらに、ICS/ICD‑705 で概説されている一般的な構築方法は、IEEE 299⁵ や NSA 94-106 などのテスト仕様で定義されている RF シールド性能を定量化する業界標準の方法を利用して、特定の RF シールド性能を達成することを目的としたものではありません。

以前、ICS/ICD‑705 の設計推奨事項が NSA のパフォーマンス要件を達成できない理由をいくつか述べました。これらの理由には、通常 SCIF 用途に指定されているシールドフォイル材料に関するメーカーのデータが、その材料が NSA 94-106 シールド性能要件を達成できないことを明らかに示していることが含まれます。また、ICS/ICD‑705 の壁の推奨構造では、シールド材に大きな穴が開き、性能が低下することも判明しました。その他の要素には、天井や床でのシールドを必要とせず、フィルタ、機械用導波管、RF など、高レベルの RF シールド性能を達成するために重要な他の要素の使用を必要としない、一般的な ICS/ICD-705 設計推奨事項が含まれます。シールドドア。

CTTA はその評価に基づいて、推奨事項を提示したり、床や天井のシールドを要求したり、フィルター、処理された貫通部、RF ドアの組み込みを要求したりする場合があります。しかし、これは、ICS/ICD‑705 で提供される一般的な設計推奨事項を大幅に変更することなく、その設計が NSA 94‑106 の性能を満たすことを意味するものではありません。

この矛盾を強調するために、2 つの異なる SCIF 施設からデータが提供されています。最初の施設は、性能データが図 1 に示されており、NSA 94-106 に厳密に従って設計および建設されました。したがって、この施設は、10 GHz で 100 dB の減衰を含む、NSA 94-106 で特定された磁場、電場、平面波、およびマイクロ波の性能要件をすべて満たすシールド材料を使用して設計および構築されました。これには、適切に処理された貫通部、電気フィルター、および高性能シールドドアを備えた 6 面 RF シールドエンクロージャが必要です。

図 1: NSA 94-106 要件を満たす施設設計。減衰は IEEE 299 テスト手順を利用して測定されました。

2 番目の施設設計では、内壁と建物の外周に ICS/ICD-705 Wall A 構造を利用しました。施設設計では、RF ドア、電力および建物管理システム用の電気フィルター、HVAC RF 導波管、配管用の RF 導波管など、ICS/ICD-705 で特定されているものを超えるシールド強化が提供され、ICS/ICD-705 で提供される一般的な推奨事項よりも性能が向上しました。 ICD-705。最後に、この機能には窓も含まれていました。これは通常、ICS/ICD-705 では推奨されていませんが、SCIF 設計には含まれることもあります。この施設のプロジェクト要件では、90 MHz、900 MHz、および 6 GHz でのカスタム RF シールド性能と 10 dB ～ 30 dB の減衰要件が特定されました。

SCIF 施設の性能要件では、NSA 94-106 のテスト周波数と一致しない周波数が特定されたため、NSA 94-106 を満たすように設計された施設の 100 MHz、1 GHz、および 10 GHz のテスト周波数のみが、関連するテスト周波数を達成するために提供されました。可能な限り比較。パフォーマンスには明らかに大きな差があり、平均差は 55 dB 以上、ピーク差は最大 80 dB です。 ICS/ICD‑705 の壁 A では、シールド層を 2 層の乾式壁の間に挟むように要求していますが、これらの測定が記録された時点では乾式壁の仕上げ層が設置されておらず、一度設置されるとシールド性能はさらに低下する可能性があります。乾式壁が追加されます。

SCIF 設計で、天井や床にシールドがなく、RF ドア、処理された貫通部、またはフィルタリングされた電力がない ICS/ICD‑705 壁構造のみが必要な場合、RF 性能は大幅に制限されます。ただし、図 2 に示されているデータ (これらの要因の多くが除去されたケース) から、パフォーマンスを制限する追加の要因がまだ存在することが明らかです。

図 2: ICD‑705 壁 A を使用し、床と天井、RF ドア、フィルター、処理済み貫通部を追加した施設設計。減衰は IEEE 299 テスト手順を利用して測定されました。

この特定のアプリケーションでは、ウィンドウがパフォーマンスを制限する 1 つの要因となります。窓の保護には、RF フィルム、RF ガラス、RF 遮蔽スクリーンを組み込んだ RF 遮蔽窓など、いくつかの異なる種類があります。これらのテクノロジーは通常、特定の製品の性能に応じて 10 GHz で 40 dB ～ 80 dB に制限され、性能は 1 kHz ～ 10 GHz で異なります。

RF シールド性能を制限するもう 1 つの要因は、主に推奨されるシールド材料です。 SCIF 設計でよく使用される材料の例を図 3 に示します。メーカーのデータによると、最も頻繁に推奨されるシールド材料は、NSA 94-106 の RF シールド減衰要件を満たしています。ただし、メーカーのデータは、RF シールドされたエンクロージャでテストされた理想的なテスト条件下の少量のサンプルに基づいており、100 MHz から約 1.5 GHz まで 100 dB 以上で最適に動作します。メーカーのデータによれば、1.5 GHz を超えるとパフォーマンスが低下します。 100 MHz 未満のパフォーマンスも同様に低下するようで、周波数が低下するにつれて磁場 (H フィールド) の減衰は確実に大幅に減少します。

図 3: ICS/ICD‑705 RF シールドバリアの設置例

一部の周波数範囲での性能の制限を克服するために、一部の設計ではより厚い銅箔またはアルミニウムシートを指定します。ただし、指定された材料が性能要件として特定された場合でも、NSA 94-106 を満たしていない可能性があります。さらに、この記事の次のセクションでは、RF シールド性能を低下させ、異なる材料を指定する利点を制限するいくつかの構造上の課題を特定します。

また、RF 性能にとって重要な設計において多くの問題が見落とされ、その結果、RF シールド性能が徐々に低下することもよく見られます。一般的な問題には、フィルタリングが必要なすべての項目が特定されないことが含まれます。電力、通信、データ、建物管理システムのいずれに使用される場合でも、導電性のケーブルやワイヤを含む、または使用するコンポーネントは、シールドシステムの RF 性能を最大化するためにフィルタリングする必要があります。

すべての電源をフィルタリングしているが、データが地盤上のスラブである床から入力されているため、すべてのデータラインをフィルタリングしないことを選択した施設の例が複数あります。ただし、ケーブルやワイヤーがどこから入っているかは関係ありません。導電性がある場合は、アンテナと同様に信号を伝送し、放射する能力があります。同様に、重要な信号や保護された信号は、それらのケーブルやワイヤに結合され、安全なスペースから離れる危険があります。場合によっては、この保護の欠如により、データフィルターや通信フィルターに関連するコストが懸念される場合があります。ただし、費用対効果の高い解決策は、安価な RF 導波路または一連の RF 導波路を介してシールドを貫通できる安全な空間で光ファイバーを使用することかもしれません。

その他の一般的な設計上の問題には、SCIF に固有ではない未処理の機械や配管が SCIF RF シールドを貫通して通過してしまうことが含まれます。これは単に、RF 信号が SCIF に出入りする可能性がある追加のポイントを作成するだけです。繰り返しますが、目的が RF シールドのパフォーマンスを最大化することである場合は、シールドされた空間への侵入またはシールドされた空間からの侵入を適切に処理する必要があります。潜在的な RF パフォーマンスの問題を回避するには、SCIF の RF シールドスペースで使用されているアイテムのみが RF バリアを通過し、施設の他のエリアに電力を供給するその他のアイテムはシールドスペースの外にルーティングすることをお勧めします。もちろん例外もありますが、それらはコストや RF パフォーマンスへの影響などのさまざまな要因に基づいて個別に評価する必要があります。

ICS/ICD‑705 に詳細が記載されている推奨壁では、乾式壁の 2 層または乾式壁と合板などの基材の間に RF シールド材が挟まれていることが示されています (図 4 を参照)。乾式壁の 2 番目の層は壁に固定する必要があり、これは通常、乾式壁をネジで機械的に固定することによって実現されます。しかし、この方法は RF シールドを貫通するため、RF シールドの漏洩の可能性が生じます。

図 4: 合板下地と仕上げ乾式壁の間の RF バリアを示す ICS/ICD-705 壁 C

前のセクションで述べたように、一部の設計では、代替シールド材料の使用が特定されます。しかし、この構築方法では、指定されたシールド材料に関係なく、潜在的な RF シールド漏れが発生します。したがって、代替のシールド材を設置しても RF シールド性能が必ずしも向上するとは限らず、結果として RF シールド性能には何のメリットもなく追加のプロジェクト費用が発生する可能性があります。

SCIF を構築する際のその他の一般的な建設上の課題には、天井のシールド、RF シールドされたドア、特定の RF 性能要件が設計要件の一部として特定されている場合の貫通部の処理などがあります。多くの SCIF 設計では、天井が金属パンデッキである場合、壁フォイルが SCIF の周囲で天井に重なって配置されることが必要な場合があります。ただし、RF 性能は金属デッキの既存の貫通によって制限されます。

さらに、プロジェクトによっては、天井にシールド材を適用する必要があることが特定される場合があります。ほとんどの場合、天井は、配管や HVAC などの電気および機械システムやコンポーネントをサポートするためにも使用されます。これは多くの場合、天井に取り付けられたネジ付きロッドまたはアングルを使用して行われます。例を図 5 に示します。

図 5: 天井の銅布シールド材を貫通するネジ付きロッドを備えた HVAC、電気、および配管のサポート角度

残念ながら、この手法では、数千ではないにしても数百回の天井貫通が発生し、RF 漏洩の可能性が生じる可能性があります。 RF シールド会社は、RF シールドのパフォーマンスを最大化するためにこれらの接続を処理する方法を知っていますが、RF シールドの経験がない HVAC 請負業者や配管工は、貫通部の管理方法を知らない可能性があります。いずれにしても、シールドのこうした追加の貫通は、全体的な RF シールドのパフォーマンスに悪影響を与える可能性があります。

壁を貫通する未処理の貫通部がある場合もあります。導管、配管、HVAC ダクトなどの貫通部が導電性材料で作られている場合、シールド性能を最大化するために、シールドを貫通部に接着することが推奨される場合があります。ただし、この推奨事項は RF シールドのベストプラクティスを表すものではなく、全体的なシールドパフォーマンスが低下する可能性があります。さらに、これらの貫通部には建築物の破片や塗料が付着している可能性があり、適切に清掃しないと導電性が制限される可能性があります。最後に、貫通部は導電性ではなく、PVC または他の非導電性材料でできている場合があります。これらの貫通部は、RF シールド性能を大幅に低下させる可能性のある追加の領域を表します。例を図 6 に示します。

図 6: シールド材を通過する未処理の貫通部は、シールド性能が著しく低下する可能性がある点を示しています

NSA 94-106 または SCIF アプリケーションの他のレベルのより高い RF 性能基準を参照する場合、ドアにも重大な影響があります。現在、SCIF の典型的な音響要件と、NSA 94-106 で要求される高レベルの RF 性能を満たす RF ドアは市場に存在しません。さらに、セキュリティ要件を満たすには、X10 ロックなどの特定の高セキュリティロックが必要です。 100 dB の RF 減衰レベルを維持するには、通常、ロックを分解し、RF ドアに統合するように改造する必要があります。ただし、この手順により、ロックのセキュリティ評価が無効になります。

NSA 94-106 では、これらの問題は、必要なセキュリティロックを備えた音響ドアと RF 性能要件を満たす独立した RF ドアを収容する前室または拡大されたドア枠を作成することで解決されます。ほとんどの SCIF 設計にはこのタイプのドア設計が含まれておらず、SCIF プロジェクト文書で NSA 94-106 またはその他の高いレベルの RF 性能 (10 GHz で >60 dB) が特定されている場合、重大で高価な建設上の問題が発生します。

この記事のパート 1 で説明したように、プロジェクトの一部として ICD/ICS‑705 と NSA 94-106 の両方を参照すると、プロジェクト要件に関して大きな混乱が生じる可能性があります。この記事のパート 2 では、ICD/ICS-705 で示されている構造に関する推奨事項と、NSA 94-106 で特定されている要件との間のパフォーマンスの違いに焦点を当てています。さらに、ICD/ICS‑705で提供される建設推奨事項を利用してプロジェクト固有のパフォーマンス要件を達成するのは難しい可能性があることを強調しました。 ICD/ICS-705 を利用するプロジェクトに特定の RF 減衰要件を課すことは、RF 性能要件が確実に満たされるようにプロジェクトの設計が慎重にレビューされていない場合、プロジェクトを危険にさらす可能性があります。

最後に、プロジェクトの設計が RF パフォーマンス要件を満たしていないことが判明することは珍しいことではありません。このため、プロジェクトチームは、予期せぬ大幅な追加コストを吸収しながら、設計とプロジェクトのパフォーマンス要件の間でどこで妥協するかを決定しなければならないという不安定な立場に置かれています。

これらの問題を軽減するために、SCIF 設計チームは、プロジェクト仕様または見積依頼が最終決定される前に、CTTA で実際の要件をレビューすることをお勧めします。また、RF シールド設計の調整を支援し、完成した構造が性能要件を満たしていることを確認するために、設計チームに RF シールドコンサルタントを含めることもお勧めします。

設計Joel Kelloggradio周波数RFrfシールドSCIF

Joel Kellogg は、ETS-Lindgren のヘルスケア、産業、政府向けビジネス開発ディレクターであり、20 年以上の設計、生産、管理の経験があります。

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