5G移動通信基站對電磁輻射環境的影響探討

魏立

摘要：在城市中心區域的5G基站數則要比4G多3～5倍。面對5G基站數量的激增，5G的電磁輻射也成為了當前全社會非常關注的熱點話題之一。特別是針對社會上有關5G輻射超標和影響健康的各種傳言，公眾迫切需要認識與了解5G電磁輻射真相。下面本文就5G移動通信基站對電磁輻射環境的影響進行簡要探討。

關鍵詞：5G移動通信基站;電磁輻射;環境;

1 5G移動通信基站的類型及特點

通信基站是一種典型的無線電收發信電臺，它是構成移動通信網絡最基本的單元，能夠實現移動通信網和移動通信用戶之間的全方位管理，是一種綜合性節點。通信基站按類型劃分，可分為室外基站以及室內分布系統;按覆蓋功能劃分，可分為宏基站、微基站及室內分布系統。5G通信基站采用了一系列關鍵技術，例如多通道大功率的64T64R200WAAU，提供低時延的CU/DU分離能力，增強覆蓋的上下行解耦（SUL）和波束賦形（MassiveMIMO），從而能夠有效滿足增強移動寬帶，超高可靠超低時延，海量機器通信這三種場景的實際應用需求。但在5G基站建設的過程中，還面臨著諸多挑戰，例如超密集組網對站址資源的獲取存在困難，高功耗對基站選址和基礎供電體系提出一定的要求，高頻段以及多天線對室內深度覆蓋也會產生一定的影響，諸如此類的挑戰和困難需要通過技術創新逐一克服。

2 國際/國內5G輻射限值標準要求

2.1國際標準要求

國際上有兩大主流的射頻電磁場輻射限值標準：ICNIRP標準和IEEE標準，這兩個標準規定了5G通信頻段的要求公眾暴露環境下的輻射照射限值（功率密度）均為≤1000μW/cm2，具體如下。

2.1.1 ICNIRP2020導則

ICNIRP2020導則是國際非電離輻射防護委員會標準，也是WHO（世界衛生組織）推薦的標準。主要使用國家：歐洲主要國家、澳大利亞、新加坡、巴西、以色列以及我國的香港特區等，而意大利、盧森堡、瑞士、比利時、俄羅斯等則使用了比ICNIRP2020標準更嚴格的要求。

ICNIRP2020-ICNIRPGuidelinesforlimitingexposuretoelectromagneticfields（100kHzto300GHz）》：《限制100kHz～300GHz電磁場曝露的ICNIRP導則》，規定了職業暴露和公眾暴露的限值要求。

2.1.2 IEEEC95.1-2019標準

IEEEC95.1-2019是美國電氣與電子工程師學會標準：《IEEEStandardforSafetyLevelswithRespecttoHumanExposuretoElectric，Magnetic，andElectromagneticFields，0Hzto300GHz》：《關于人體曝露在0Hz～300GHz電場、磁場和電磁場的安全水平標準》（C95.1-2019）對公眾區限值。主要使用國家：美國、加拿大、日本、韓國以及我國臺灣地區等。

2.2中國國家標準要求

2.2.1限值評價標準

我國電磁輻射相關標準主要是參考IEEE、ICNIRP、IEC等機構的標準，總體上比國際標準趨嚴。其中《電磁環境控制限值》（GB8702-2014）是我國電磁輻射領域最基礎、最重要的質量評價標準，它規定了射頻電磁輻射的公眾曝露控制限值。

2.2.2國際、國內標準的輻射限值

少數國家的5G輻射限值比我國嚴酷，如波蘭、意大利為9.5μW/cm2（輻射功率密度），瑞士則為4.2μW/cm2（輻射功率密度），比我國嚴苛4～10倍，比歐美大部分國家嚴苛100～200倍。不過，目前波蘭等國家已放寬至1000μW/cm2。通過上述輻射限值對比，不同國家/地區的電磁輻射安全管制要求差異非常大，也可以說明電磁輻射功率對公共環境與公眾健康的實際影響，目前全球尚未有公認的統一確定標準。通信射頻電磁輻射屬于非電離輻射，低強度微波電磁輻射長期暴露是否能引起肌體的健康危害尚存在一定的爭議。不過，事實上移動基站從1G到2G、3G、4G近40年來，國際一直有不少機構如：世界衛生組織（WHO）、國際癌癥研究中心（IARC）以及我國科技部“973”項目《電磁輻射危害健康的機理及醫學防護的基礎研究》（2011年）等，對移動通信的射頻電磁輻射（弱物理因素）公眾暴露引發的健康效應進行了較長期的系統研究，目前還尚無確定性的研究結論、也沒有實際的案例可以證明基站輻射對公眾暴露產生確定性的健康影響。ICNIRP和WHO規定射頻電磁公眾輻射照射限值（功率密度）≤1000μW/cm2，也是基于射頻電磁場健康效應的長期研究尚未發現有確定性的健康影響而得出的一個安全限值。

3 5G外場輻射監測結果分析

3.1 監測應用場景與監測

依據5G（Sub6G）的主要應用有eMBB（增強型移動寬帶）、uRLLC（超高可靠與低延遲通信）、mMTC（海量機器類通信）等三大類業務場景，具體包括：數據傳輸、視頻交互、游戲娛樂、虛擬購物、智慧醫療、工業應用和車聯網等應用場景，可以根據監測目的選擇不同的應用場景。本文重點在探討5G電磁輻射安全的符合性，監測商用5G外場的電磁輻射水平情況無疑是最有說服力的實踐，而5G最廣泛和最典型的應用場景是eMBB，其中又以下行速率達1～1.2Gbit/s的高速下載方式為5G電磁輻射環境監測的最嚴酷加載應用場景。依據國家生態環境部制定的HJ1151-2020《5G通信基站電磁輻射環境監測方法（試行）》以及GB8702-2014《電磁環境控制限值》等強制性標準，中國電信研究院2020年對現網各種5G基站（含5G共享基站）的外場電磁輻射水平進行了抽測。

3.2 eMBB監測結果

在5G單用戶或多用戶同一方向上，根據5G基站各種現網配置模式，持續6分鐘高速加載業務（下行速率600Mbit/s～1.2Gbit/s）的嚴酷應用場景下，以基站天線為圓心、半徑為約26～160m的環境敏感區域內，監測并統計了5G天線法線方向上（波瓣/波束寬度覆蓋范圍內）的電磁輻射劑量（功率密度）。監測結果表明eMBB應用場景下不同的下行速率，對監測讀數影響較大，通常下行速率越大則敏感區域內的監測輻射數值也越大。天線覆蓋的敏感區域內監測到的輻射最大值不超過21μW/cm2（功率密度，6分鐘平均值），遠低于國家標準GB8702-2014規定的不超過47μW/cm2（頻段3.4～3.5GHz）限值要求，更是遠遠低于國際標準ICNIRP和世衛WHO所規定的不超過1000μW/cm2限值要求。需說明的是，盡管5G電磁輻射摸底監測來源于實際的商用現網環境下進行的，但現網5G基站數量龐大，安裝環境十分復雜，不僅架設高度、天線下傾角都有不同，基站覆蓋范圍內還存在建筑物遮擋、反射、繞射等影響，摸底監測樣本難于兼顧基站所有安裝場景。因此，在樣本基站選擇中，考慮了密集商業區、城市居民區、郊區等三種不同的典型建站環境，來監測環境敏感區域的5G電磁輻射水平，確保了監測選點具有較好的代表性和普遍性。此外，監測布點在5G基站天線下傾角及天線波瓣寬度覆蓋范圍內的電磁環境敏感目標處，避免由于監測布點不規范而導致的監測數據結果差異過大問題，確保了監測數據的合理性和客觀性。

結束語

綜上所述，本文分析了5GmMIMO波束賦形具有的波束指向性、用戶隨動特點以及業務需求與波束輻射強度的關系，同時對比了國際國內5G輻射限值標準要求，并根據HJ1151-2020《5G通信基站電磁輻射環境監測方法（試行）》，分析了eMBB應用場景下的5G商用現網外場的電磁輻射水平結果，對5G電磁輻射的安全符合性進行了評估，認為5G（Sub6G）電磁輻射水平整體上符合國家標準GB8702-2014《電磁環境控制限值》要求。今后對于密集城區/居民區處的5G基站選址時，做到科學規劃和合理設站，同時加強建站前的電磁輻射影響預評估以及建成投入運行前的監測，5G電磁輻射風險可以得到有效管控，天線覆蓋范圍內敏感區域的輻射水平將有效控制在國家標準GB8702的限值之下，因此，公眾無需對5G（Sub6G）基站的電磁輻射感到擔憂。最后希望通過本文的介紹，能有助于公眾消除對5G電磁輻射問題的誤解與顧慮，促進公眾進一步加深認識5G、理解5G、擁抱5G，并支持5G的建設發展，推動打造一張綠色環保、百姓放心的高質量5G網絡。

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