淺析5G移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測

鈕朝霞

（上海市崇明區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，上海 202150）

隨著信息時代的加速到來，人們對移動通信的要求越來越高，而移動通信技術(shù)的研發(fā)及通信要以移動基站為基礎(chǔ)，移動基站數(shù)量越多，產(chǎn)生的電磁輻射也就越大，電磁輻射污染問題受到了越來越多的關(guān)注。繼水污染、空氣污染、土壤污染之后，電磁輻射成為我國又一大新的環(huán)境污染源。為了減少和避免這類污染的產(chǎn)生及影響，我們要對移動通信基站的運(yùn)行開展電磁輻射環(huán)境監(jiān)測，開展環(huán)境監(jiān)測可以把電磁輻射污染控制在有限的范圍內(nèi)，為環(huán)境污染管控提供有效的數(shù)據(jù)支撐。與此同時，應(yīng)盡快制定適應(yīng)的法律、法規(guī)及長效評價機(jī)制，確保在發(fā)展信息技術(shù)的同時使得環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益得到提升。

近兩年隨著5G通信技術(shù)的發(fā)展，5G移動通信基站的建造速度也隨之加快，為了完整掌握電磁輻射環(huán)境污染的情況需要通過環(huán)境監(jiān)測得到相關(guān)數(shù)據(jù)，下面簡單分析并探討5G移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測的相關(guān)問題。

1 我國移動通信技術(shù)的發(fā)展及5G的技術(shù)特性

1.1 我國移動通信技術(shù)的發(fā)展

我國移動通信技術(shù)在短短的幾十年里迅猛發(fā)展，從最初的1G（小區(qū)制模擬移動通信）時代過渡到2G（數(shù)字窄帶蜂窩移動通信）時代，再到之后的3G（數(shù)字寬帶蜂窩移動通信）時代，當(dāng)前移動通信已經(jīng)全面進(jìn)入了4G（高速移動寬帶）時代，同時5G（次時代超高速移動互聯(lián)網(wǎng)）時代也在加速到來。

從1G到如今的5G，各階段的升級都會令基站發(fā)射頻率產(chǎn)生較大幅度的變動。不同網(wǎng)絡(luò)制式基站的使用都會形成電磁輻射，但就現(xiàn)有的移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，都在我國的標(biāo)準(zhǔn)限值范圍內(nèi)，不必過分擔(dān)憂。

1.2 5G移動通信技術(shù)的特性

5G將是引領(lǐng)科技創(chuàng)新、實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)平臺。5G技術(shù)具有寬頻譜、安全性好、不易受天氣影響、容易布設(shè)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是其高頻率電磁波容易受障礙物影響，同時技術(shù)難度大，與現(xiàn)行的基站不兼容，需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致建造成本增加。

5G網(wǎng)絡(luò)除了高速率、高可靠低時延、大帶寬的特點(diǎn)，還具備低功耗、大連接兩個重要特性[1]，由此可見5G技術(shù)的運(yùn)用利大于弊，因此我國現(xiàn)階段在大力推廣5G移動通信技術(shù)的研發(fā)和使用。

2 5G移動通信基站環(huán)境監(jiān)測

2.1 監(jiān)測方法

在2G-4G移動通信時代，我國移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測的依據(jù)是《移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測方法》（HJ 972-2018）[2]。為了更好地對5G移動通信基站開展電磁輻射環(huán)境監(jiān)測，我國于2020年正式發(fā)布了《5G移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測方法（試行）》（HJ 1151-2020），替代《移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測方法》（HJ 972-2018）作為5G 及與其他網(wǎng)絡(luò)制式共址的移動通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)[3]。表1比較了上述兩個標(biāo)準(zhǔn)中監(jiān)測儀器、方法等各項不同處，便于在開展不同網(wǎng)絡(luò)制式基站監(jiān)測時更好地區(qū)分與選用。

表1 比較對照

2.2 對監(jiān)測儀器及人員要求

2.2.1 對監(jiān)測儀器的要求

在5G移動基站監(jiān)測方法中明確規(guī)定“監(jiān)測時，應(yīng)采用選頻式電磁輻射監(jiān)測儀。”[3]。明確了選頻式電磁輻射監(jiān)測儀電性能等基本要求，與其他制式移動通信基站監(jiān)測不同，5G基站應(yīng)選用選頻式電磁輻射監(jiān)測儀，監(jiān)測時天氣及溫、濕度的條件滿足儀器本身的性能要求即可。

目前，我市多采用森馥OS-4P選頻式電磁輻射監(jiān)測儀，該設(shè)備適用于1 Hz～6 GHz低頻電磁場、中短波電磁場和射頻電磁場，是一臺多探頭組合選頻測量儀器，可接入1 Hz～60 GHz多種綜合場強(qiáng)測量探頭，并配套便攜式3.5 GHz射頻電磁場校準(zhǔn)器，內(nèi)置各移動通信運(yùn)營商5G、4G、3G、2G基站及廣播電視選頻測量，支持任意頻段積分，可自定義編輯選頻測量列表，滿足標(biāo)準(zhǔn)中的各項性能及指標(biāo)要求，可以用于5G及其他復(fù)址的移動通信基站監(jiān)測。

2.2.2 對監(jiān)測人員的要求

輻射環(huán)境監(jiān)測人員的專業(yè)技能水平直接影響著監(jiān)測報告的質(zhì)量。監(jiān)測人員應(yīng)具有輻射相關(guān)專業(yè)的教育背景及工作經(jīng)驗，通過輻射監(jiān)測技能培訓(xùn)，掌握輻射相關(guān)基礎(chǔ)知識，熟悉監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)和方法，了解監(jiān)測儀器的各項性能及使用，熟知儀器校準(zhǔn)和日常維護(hù)保養(yǎng)的方法等。

從事監(jiān)測的人員還須通過國家核技術(shù)利用輻射安全與防護(hù)培訓(xùn)并取得證書，上崗前還應(yīng)取得相關(guān)項目的上崗證方能開展監(jiān)測工作。

2.3 現(xiàn)場布點(diǎn)與監(jiān)測

與其他電磁輻射環(huán)境監(jiān)測相比，移動通信基站的電磁輻射環(huán)境監(jiān)測更具有特異性和針對性。移動通信基站的電磁輻射天線具有方向性特性，因此選擇合適的監(jiān)測點(diǎn)位對于提高監(jiān)測工作的合理性和效率具有重要意義[4]。

在對5G移動通信基站開展環(huán)境監(jiān)測前，監(jiān)測人員需提前收集基站的運(yùn)行及天線相關(guān)的基本信息，還可按照不同監(jiān)測任務(wù)的性質(zhì)，收集更為詳細(xì)的信息。對同一個存在其他網(wǎng)絡(luò)制式的基站也應(yīng)同時收集相同的信息，并且提前掌握基站附近分布的敏感點(diǎn)及其他相關(guān)情況，針對已掌握的信息，編制切實可行的監(jiān)測方案，方案中要明確各項細(xì)節(jié)。在開展監(jiān)測前，要對所用儀器的相關(guān)性能進(jìn)行確認(rèn)，保證儀器能夠滿足本次監(jiān)測的要求，在監(jiān)測完成后也應(yīng)進(jìn)行相關(guān)檢查，確保監(jiān)測儀器狀態(tài)正常并做好相應(yīng)使用校核記錄。

在戶外監(jiān)測時，應(yīng)將點(diǎn)位優(yōu)先選擇在基站天線覆蓋范圍內(nèi)主瓣方向上的電磁輻射環(huán)境敏感標(biāo)的處，也應(yīng)關(guān)注副瓣方向上易受影響的建筑物。在建筑物內(nèi)監(jiān)測時，宜布設(shè)在朝向基站天線方向的陽臺上，并注意監(jiān)測設(shè)備與電器設(shè)備所處的位置，防止其他源的干擾，并將距離控制在1 m外，高度設(shè)置在1.7 m左右。但在實際工作中，無法盡善盡美地完全按照標(biāo)準(zhǔn)開展監(jiān)測，因此根據(jù)不同的目的和情況，若出現(xiàn)特殊的監(jiān)測位置或高度時，要注意在監(jiān)測報告中注明并詳細(xì)說明情況。

監(jiān)測時，被監(jiān)測基站應(yīng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，5G終端設(shè)備與被測基站至少要創(chuàng)建一種連接。一般情況下每個點(diǎn)監(jiān)測6分鐘，也可以適當(dāng)延長監(jiān)測時間，結(jié)果選用平均值，及時記錄并保存數(shù)據(jù)，同時保存頻譜分布圖。

在日常監(jiān)測中可以發(fā)現(xiàn)，無論使用哪種應(yīng)用場景，測量結(jié)果都與數(shù)據(jù)流量有關(guān)，流量越大，電磁輻射測量結(jié)果越大。不同場景、不同數(shù)據(jù)流量下，測量值有很大的差異。應(yīng)采用相同的場景，在該場景下，數(shù)據(jù)流量較可控。綜合來說，使用數(shù)據(jù)傳輸方式容易控制總的數(shù)據(jù)流量。

2.4 監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄及監(jiān)測報告編制

2.4.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄

監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)及時記錄并保存，應(yīng)注意記錄整個監(jiān)測期間的環(huán)境溫度、濕度和天氣狀況，以區(qū)間形式記錄更為合理。除了標(biāo)準(zhǔn)中明確要記錄的基站信息外，還須畫出現(xiàn)場監(jiān)測布點(diǎn)圖，包括基站天線與監(jiān)測點(diǎn)、其他源、敏感物之間的位置關(guān)系，一般以垂直及水平距離標(biāo)注，同時注意點(diǎn)位描述的準(zhǔn)確性和完整性。

2.4.2 監(jiān)測報告編制

監(jiān)測報告編制時除了以上記錄的各種數(shù)據(jù)和信息外，還須運(yùn)用到校準(zhǔn)證書中的值對測量值進(jìn)行修正，如對頻率響應(yīng)修正，若頻率響應(yīng)中沒有給出頻點(diǎn)，則應(yīng)該在相鄰的兩個頻點(diǎn)之間差分，算出校準(zhǔn)因子。

在測量大場強(qiáng)時需要考慮線性度修正，如果證書中給出了該頻點(diǎn)的線性度，則可以直接采用該頻點(diǎn)和幅度對應(yīng)的校準(zhǔn)因子，不然則需先進(jìn)行修正，再選擇與測試頻點(diǎn)最接近的有線性度測試的頻點(diǎn)，以該頻點(diǎn)測量場強(qiáng)的校準(zhǔn)因子與20 v/m的校準(zhǔn)因子的相對偏差進(jìn)行修正，需要注意的是，各向同性通常是無法修正的。

2.5 質(zhì)量措施

5G電磁輻射環(huán)境監(jiān)測須從人、機(jī)、料、法、環(huán)這幾個環(huán)節(jié)出發(fā)做到質(zhì)量控制，以符合檢驗檢測機(jī)構(gòu)計量認(rèn)證（CMA）體系管理要求。

為了保證測量數(shù)據(jù)的一致性和可重復(fù)性，在實操中，建議對流量做出相應(yīng)的規(guī)范，不要一味追求最大流量。5G移動通信基站的監(jiān)測方法中沒有統(tǒng)一指定哪一種固定的應(yīng)用場景，通常可以選擇數(shù)據(jù)下載，下載一個固定大小的文件，在需要進(jìn)行比對時建議限定6分鐘內(nèi)的總下載流量，這樣才能保證數(shù)據(jù)的一致性。

開展5G電磁輻射環(huán)境監(jiān)測的基礎(chǔ)是選擇合適的量程。一般儀器的動態(tài)范圍是固定的，按照標(biāo)準(zhǔn)要求動態(tài)范圍應(yīng)大于60 dB。量程設(shè)置高了，則底噪會上升，極端情況下，底噪會達(dá)到1 v/m以上。設(shè)置一個比預(yù)期中5G基站的電磁輻射場強(qiáng)稍大一點(diǎn)的量程最合適，一般來說可以設(shè)置1 v/m或10 v/m，這在日常監(jiān)測時尤其要注意。

同時在采購新設(shè)備或每次完成設(shè)備儀器送檢后還要注意校準(zhǔn)證書是否涵蓋頻率響應(yīng)、各向同性和線性度這三項指標(biāo)，判斷各個指標(biāo)是否滿足標(biāo)準(zhǔn)以及廠家的要求，再確定儀器是否合格，能否將不能正常開展監(jiān)測工作。

3 結(jié)語

移動通信基站主要依靠發(fā)射天線改變周圍電磁輻射環(huán)境。在對移動通信基站周圍的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測時，需要依據(jù)天線的架設(shè)形式選擇相應(yīng)的監(jiān)測方式。在監(jiān)測時，要嚴(yán)格按照國家制定的相關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)做好各項監(jiān)測準(zhǔn)備工作，并在監(jiān)測過程中強(qiáng)化質(zhì)量控制，確保電磁輻射環(huán)境監(jiān)測水平的提升[5]。

在現(xiàn)有技術(shù)背景下，提高輻射環(huán)境監(jiān)測能力，既能滿足公眾的環(huán)境權(quán)益訴求，為移動通信事業(yè)的高速發(fā)展保駕護(hù)航，同時還能為環(huán)境監(jiān)管提供數(shù)據(jù)支撐，確保我國電磁輻射環(huán)境健康發(fā)展。