西汉王朝控制河西后，汉武帝为保障边郡人民生命财产的安全，耗费大量人力、物力在西北边郡设烽燧、置亭障、屯戍卒、修武备，构筑了一套行之有效的军事防御体系。

居延地区，是指南起甘肃省金塔县毛目一带，北至内蒙古额济纳旗金斯诺尔东北，长约350千米的黑河两岸区域。曾称为“瀚海”“大幕（漠）”“流沙”“弱水流沙”等。“居延”为匈奴语，意为“天池”或“幽隐”之意。因其特殊的地理位置，在汉代更是布防严密。根据出土汉简得知，居延地区的边塞设有四道防线。

第一道防线为天田。所谓“天田”，就是“以沙布其表，但视其迹，知匈奴来人。”根据居延地区实地考察，在塞墙的外侧，有一道沿塞墙走向伸延，宽3米～5米的平坦地带，用细沙填充，它就是天田。除沙布以外，也可利用边塞自然沙地来修制天田。天田有时亦可设置在河边，称“水中天田”，它是利用河岸沙地，侦察过往踪迹。所以，天田是用来侦察敌人袭击和士兵外逃的有效设施，是防卫胡羌入侵最外沿的一道防线。

第二道防线是栓柱和悬索。所谓“栓柱”，即直排立的木栓，上面系有悬索，形状类似今天的铁丝网。悬索较长，或单行，或数行，上面缀满示警设施，在当时防卫线上起着重要作用。敌人要侵入塞内，得先越过天田，冲过栓柱悬索网。因此栓柱和悬索便成了拦截敌人、通信报警的第二道防线。

第三道防线是塞墙，即长城，它像一道天然屏障捍卫着汉王朝边郡的安宁。居延长城有的用土筑，有的用石砌，有的利用自然天堑，形成一条绵亘不绝的防卫线。

第四道防线是城障烽燧外围的“虎落”，居延汉简中亦称“绳落”。在城障四周一般都埋设数排尖木桩，木桩高3.5米左右，间距0.7米左右，三角形排列。这是汉代居延人民针对匈奴骑兵入侵的特点发明的一种防御设施，当时在防卫敌人入侵方面起了一定的作用。

匈奴铁骑要冲过以上四道防线，才有可能与汉军短兵相接。居延汉塞防备甚严，一旦发现敌情，便主动出击，尽量把战火引向塞外，这可说是居延汉塞防御的一大特点。

除上述四道防卫线外，在汉代居延防御设施中还有以下几类：

“非常屋”所谓“非常屋”，是指候望戍卒在突发战乱的情况下用以藏身的密室或暗道。(www.daowen.com)

回门所谓“回门”，即曲折回转的门径、门户。汉代居延城障多在门外复筑一坚固的屏墙，挡住入口，形成曲折狭窄的门径，只有绕墙另走一条道路，才能进入堡屋之内。这一设施在军事防御中起着重要作用：一是从正面屏蔽保护门户；二是限制敌人的进攻方向；三是便于内部扼守，从多方面夹击敌人。

辟门蒺藜和自制蒺藜蒺藜是野生在沙地里的一种身长针刺的植物。居延戍卒把蒺藜填塞在坞门、堡户前方，可以阻止敌人冲击和破坏城门。同时他们还仿照蒺藜多刺的特点，用竹、木和金属制造出各种阻止和杀伤敌人的武器。自制蒺藜形状各异，制作小巧精制，有的两端锐尖，有的如两枚箭相连；有的十字形四尖，中心穿孔，数枚可穿插成长串；有的是短木棒上植竹木刺。这种自制蒺藜，既可以零星地散布在障隧门户及路径附近，又可以从城墙上面投向敌群，对刺伤敌人和战马有一定作用。

羊头石即大小如羊头的石头，羊头石的使用，主要在障坞顶部，居高临下，杀伤力极强，来源又很丰富，是边塞地区御敌的绝好武器。1973年居延考古队在破城子障门东侧发掘出一堆叠积整齐的羊头石。

马牛粪居延兵卒把人畜粪便、灰土污垢收集起来，用水调稀或晾晒成干粉，从城墙上面顺风浇洒攻城敌群，具有较强的杀伤力。因而马牛屎也成了防御中的武器，成为居延障塞常备之物。

转射这种设施是安装在居延边塞坞堠上用来可转动发射箭矢的装置。居延出土的转射，是用四根方木合成“Ⅱ”型的方框，高0.41米，控制转角在100°～150°，通过斜下的射孔，采用合理角度向城坞下瞄准发箭，亦可观察敌情。

深目常与转射并列，即可与转射配合使用，也可单独使用，是防御体系中不可缺少的器物。

望火头是居延兵卒为候望烽火而安装在坞堠之上的一种观察装置，形状为管状窥管，集视线于一固定点，便于寻找和识别由另一燧发出的信号。使用窥管不仅能预先对准候望目标，而且便利、准确，能够保证烽火传递无误。

总之，居延防御设施，是居延边塞地区广大戍卒聪明智慧的结晶。他们在条件艰苦、戍务繁重的条件下，克服各种困难，就地取材，创造出了独具特色的防御器械。这不仅对防范敌人的进攻、维护边塞的安宁、保障当地人民生命财产的安全起了很大作用，而且对巩固和加强汉王朝在边郡地区的统治，促进社会经济的发展也起了一定的作用。