5G移動通信基站對電磁輻射環(huán)境的影響

苗書一

(遼寧省大連生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 大連 116023)

1 引言

電磁輻射不僅會影響正常的廣播、電視、儀器儀表的正常工作，造成設(shè)備失誤或者失靈，較強(qiáng)的電磁輻射還會危及人體健康[1～3]。2016年，《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》提出“積極推進(jìn)第五代移動通信(5G)和超寬帶關(guān)鍵技術(shù)研究，啟動5G商用”。2020年，工信部發(fā)布《關(guān)于推動5G加快發(fā)展的通知》要求“全力推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、應(yīng)用推廣、技術(shù)發(fā)展和安全保障，充分發(fā)揮5G新型基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)模效應(yīng)和帶動作用，支撐經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展”。近年來，隨著5G技術(shù)的飛速發(fā)展，5G基站的建設(shè)數(shù)量和分布范圍也逐步增加。5G是新一代移動通信技術(shù)發(fā)展的主要方向，是信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。與4G相比，它具有更高的速率、更低的時延及更廣的覆蓋范圍，對實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)起著的至關(guān)重要作用[4～6]。

5G基站作為電磁波的發(fā)射和接收裝置，仍是一種電磁輻射污染源，會對周邊環(huán)境造成一定的影響[7]。為研究基站對周邊環(huán)境的影響，本文對某5G基站周邊的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行研究，以科學(xué)地評價基站對居民生活的影響程度。

2 電磁輻射現(xiàn)場監(jiān)測

2.1 監(jiān)測方法

由于與前幾代基站相比，5G基站在架構(gòu)、發(fā)射天線、發(fā)射頻率等方面有很大的改變，因此現(xiàn)行的《移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測方法》(HJ972-2018)無法用于對5G基站的電磁輻射環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。2020年4月26日生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《5G移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測方法(征求意見稿)》，規(guī)定了5G移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)容、方法等技術(shù)要求，本文在監(jiān)測時參照該方法執(zhí)行。

2.2 監(jiān)測儀器

監(jiān)測儀器采用德國NADAR公司的SRM-3006型選頻電磁輻射分析儀，該儀器具有各向同性，可對目標(biāo)頻率范圍的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行全向性測量，量程和分辨率等滿足5G移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測要求[8]。選用天線的頻率測量范圍為420 MHz～6 GHz。儀器支架為不易受潮的非導(dǎo)電木質(zhì)三腳架。

2.3 監(jiān)測點(diǎn)位

被測基站安裝于一棟商業(yè)樓樓頂，距地面高度為18 m，基站對面為一棟居民樓，周邊人流量較大。監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)在基站天線覆蓋范圍內(nèi)的電磁輻射環(huán)境敏感目標(biāo)處，選取距基站不同水平距離和垂直距離的居民室外密集活動處以及住宅樓內(nèi)的多個點(diǎn)位。共設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)位5個，監(jiān)測點(diǎn)位分布見圖1。

圖1 監(jiān)測點(diǎn)位分布

2.4 監(jiān)測條件

監(jiān)測時，被測5G移動通信基站處于正常工作狀態(tài)。監(jiān)測儀器頻率范圍設(shè)置為5G基站發(fā)射天線工作狀態(tài)時的下行發(fā)射頻段,這是因?yàn)橐苿油ㄐ呕緦χ車h(huán)境的影響主要是由下行頻段范圍內(nèi)的電磁波輻射。測量儀器天線距地面高度為1.7 m；監(jiān)測儀器檢波方式為方均根檢波方式；監(jiān)測項(xiàng)目為電磁輻射功率密度；結(jié)果類型為平均值，每個點(diǎn)位監(jiān)測連續(xù)6 min的積分值為測量值；監(jiān)測時有5G電信終端在應(yīng)用，且應(yīng)與被測5G移動通信基站建立連接；監(jiān)測儀器探頭(天線)尖端與操作人員之間軀干距離不少于0.5 m，且與5G電信終端設(shè)備呈水平正向布置并保持在1～3 m范圍內(nèi)。

3 結(jié)果與分析

3.1 監(jiān)測結(jié)果

被測基站安裝于一棟商業(yè)樓樓頂，距地面高度為18 m，下行發(fā)射頻率為2515～2615 MHz。監(jiān)測時，基站運(yùn)維人員通過筆記本電腦與基站建立連接，并進(jìn)行數(shù)據(jù)下載操作，以保證有5G終端在應(yīng)用。各監(jiān)測點(diǎn)位功率密度范圍為0.00227～0.03102 W/m2，監(jiān)測結(jié)果詳見表1。

表1 電磁輻射監(jiān)測結(jié)果

3.2 評價標(biāo)準(zhǔn)

對于公眾曝露的電磁環(huán)境中電磁輻射評價標(biāo)準(zhǔn)為《電磁環(huán)境控制限值》(GB8702-2014)，該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了電磁環(huán)境中控制公眾曝露的電場、磁場、電磁場(1Hz～300GHz)的場量限值、評價方法和相關(guān)設(shè)施(設(shè)備)的豁免范圍[9]。該標(biāo)準(zhǔn)適用于電磁環(huán)境中控制公眾曝露的評價和管理。但不適用于控制以治療或診斷為目的所致病人或陪護(hù)人員曝露的評價與管理以及無線通信終端、家用電器等對使用者曝露的評價與管理，也不能作為對產(chǎn)生電場、磁場、電磁場設(shè)施(設(shè)備)的產(chǎn)品質(zhì)量要求。本文所監(jiān)測的5G通信基站頻率為2515～2615 MHz，對應(yīng)的限值見表2。

表2 公眾曝露控制限值

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，100 kHz以上的頻率，在遠(yuǎn)場區(qū)，可以只限制電場強(qiáng)度或磁場強(qiáng)度，或等效平面波功率密度。本文的監(jiān)測點(diǎn)位均位于遠(yuǎn)場區(qū)，因此只需評價功率密度。由表1 的監(jiān)測結(jié)果可見，各點(diǎn)位的電磁輻射功率密度均遠(yuǎn)小于國家標(biāo)準(zhǔn)限值，最大值僅為國家標(biāo)準(zhǔn)限值的7.8%。位于基站下方、距離基站水平距離最近的1#點(diǎn)位功率密度值卻最小。這是由于基站天線發(fā)射的電磁波有一定的方向性，電磁波主要由主瓣主射方向發(fā)射至遠(yuǎn)方，而旁瓣方向的發(fā)射場強(qiáng)較小[10]?；鞠路絽^(qū)域位于旁瓣方向，因此電磁輻射強(qiáng)度最小[11]。

為研究電信終端對環(huán)境電磁輻射的影響，本文還監(jiān)測了各點(diǎn)位在開啟電信終端未工作時的電磁輻射功率密度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)功率密度數(shù)值很小，僅為18.58～40.23 μW/m2，遠(yuǎn)小于有電信終端工作時的監(jiān)測值，說明電信終端工作時對周圍的電磁輻射環(huán)境影響較明顯。

4 結(jié)論

電磁輻射只有在超過國家安全標(biāo)準(zhǔn)后，才會構(gòu)成電磁輻射污染，才可能會對人民的生活造成不利影響。本文研究表明，5G基站對周邊環(huán)境的影響較小，各監(jiān)測點(diǎn)位電磁輻射功率密度均遠(yuǎn)小于國家標(biāo)準(zhǔn)限值。在周圍沒有電信終端與基站進(jìn)行通信時，所測頻段的功率密度更是微乎其微。受基站電磁波發(fā)射方式影響，基站下方區(qū)域的電磁輻射強(qiáng)度相對低于基站前方區(qū)域。