浅析5G移动通信基站电磁辐射环境监测

2022-08-28钮朝霞

皮革制作与环保科技 2022年13期

钮朝霞

（上海市崇明区环境监测站，上海 202150）

随着信息时代的加速到来，人们对移动通信的要求越来越高，而移动通信技术的研发及通信要以移动基站为基础，移动基站数量越多，产生的电磁辐射也就越大，电磁辐射污染问题受到了越来越多的关注。继水污染、空气污染、土壤污染之后，电磁辐射成为我国又一大新的环境污染源。为了减少和避免这类污染的产生及影响，我们要对移动通信基站的运行开展电磁辐射环境监测，开展环境监测可以把电磁辐射污染控制在有限的范围内，为环境污染管控提供有效的数据支撑。与此同时，应尽快制定适应的法律、法规及长效评价机制，确保在发展信息技术的同时使得环保、经济效益得到提升。

近两年随着5G通信技术的发展，5G移动通信基站的建造速度也随之加快，为了完整掌握电磁辐射环境污染的情况需要通过环境监测得到相关数据，下面简单分析并探讨5G移动通信基站电磁辐射环境监测的相关问题。

1 我国移动通信技术的发展及5G的技术特性

1.1 我国移动通信技术的发展

我国移动通信技术在短短的几十年里迅猛发展，从最初的1G（小区制模拟移动通信）时代过渡到2G（数字窄带蜂窝移动通信）时代，再到之后的3G（数字宽带蜂窝移动通信）时代，当前移动通信已经全面进入了4G（高速移动宽带）时代，同时5G（次时代超高速移动互联网）时代也在加速到来。

从1G到如今的5G，各阶段的升级都会令基站发射频率产生较大幅度的变动。不同网络制式基站的使用都会形成电磁辐射，但就现有的移动通信基站电磁辐射环境监测数据来看，都在我国的标准限值范围内，不必过分担忧。

1.2 5G移动通信技术的特性

5G将是引领科技创新、实现经济发展的基础平台。5G技术具有宽频谱、安全性好、不易受天气影响、容易布设等优点。缺点是其高频率电磁波容易受障碍物影响，同时技术难度大，与现行的基站不兼容，需要重新架设网络导致建造成本增加。

5G网络除了高速率、高可靠低时延、大带宽的特点，还具备低功耗、大连接两个重要特性[1]，由此可见5G技术的运用利大于弊，因此我国现阶段在大力推广5G移动通信技术的研发和使用。

2 5G移动通信基站环境监测

2.1 监测方法

在2G-4G移动通信时代，我国移动通信基站电磁辐射环境监测的依据是《移动通信基站电磁辐射环境监测方法》（HJ 972-2018）[2]。为了更好地对5G移动通信基站开展电磁辐射环境监测，我国于2020年正式发布了《5G移动通信基站电磁辐射环境监测方法（试行）》（HJ 1151-2020），替代《移动通信基站电磁辐射环境监测方法》（HJ 972-2018）作为5G 及与其他网络制式共址的移动通信基站电磁辐射环境监测的执行标准[3]。表1比较了上述两个标准中监测仪器、方法等各项不同处，便于在开展不同网络制式基站监测时更好地区分与选用。

表1 比较对照

2.2 对监测仪器及人员要求

2.2.1 对监测仪器的要求

在5G移动基站监测方法中明确规定“监测时，应采用选频式电磁辐射监测仪。”[3]。明确了选频式电磁辐射监测仪电性能等基本要求，与其他制式移动通信基站监测不同，5G基站应选用选频式电磁辐射监测仪，监测时天气及温、湿度的条件满足仪器本身的性能要求即可。

目前，我市多采用森馥OS-4P选频式电磁辐射监测仪，该设备适用于1 Hz～6 GHz低频电磁场、中短波电磁场和射频电磁场，是一台多探头组合选频测量仪器，可接入1 Hz～60 GHz多种综合场强测量探头，并配套便携式3.5 GHz射频电磁场校准器，内置各移动通信运营商5G、4G、3G、2G基站及广播电视选频测量，支持任意频段积分，可自定义编辑选频测量列表，满足标准中的各项性能及指标要求，可以用于5G及其他复址的移动通信基站监测。

2.2.2 对监测人员的要求

辐射环境监测人员的专业技能水平直接影响着监测报告的质量。监测人员应具有辐射相关专业的教育背景及工作经验，通过辐射监测技能培训，掌握辐射相关基础知识，熟悉监测标准和方法，了解监测仪器的各项性能及使用，熟知仪器校准和日常维护保养的方法等。

从事监测的人员还须通过国家核技术利用辐射安全与防护培训并取得证书，上岗前还应取得相关项目的上岗证方能开展监测工作。

2.3 现场布点与监测

与其他电磁辐射环境监测相比，移动通信基站的电磁辐射环境监测更具有特异性和针对性。移动通信基站的电磁辐射天线具有方向性特性，因此选择合适的监测点位对于提高监测工作的合理性和效率具有重要意义[4]。

在对5G移动通信基站开展环境监测前，监测人员需提前收集基站的运行及天线相关的基本信息，还可按照不同监测任务的性质，收集更为详细的信息。对同一个存在其他网络制式的基站也应同时收集相同的信息，并且提前掌握基站附近分布的敏感点及其他相关情况，针对已掌握的信息，编制切实可行的监测方案，方案中要明确各项细节。在开展监测前，要对所用仪器的相关性能进行确认，保证仪器能够满足本次监测的要求，在监测完成后也应进行相关检查，确保监测仪器状态正常并做好相应使用校核记录。

在户外监测时，应将点位优先选择在基站天线覆盖范围内主瓣方向上的电磁辐射环境敏感标的处，也应关注副瓣方向上易受影响的建筑物。在建筑物内监测时，宜布设在朝向基站天线方向的阳台上，并注意监测设备与电器设备所处的位置，防止其他源的干扰，并将距离控制在1 m外，高度设置在1.7 m左右。但在实际工作中，无法尽善尽美地完全按照标准开展监测，因此根据不同的目的和情况，若出现特殊的监测位置或高度时，要注意在监测报告中注明并详细说明情况。

监测时，被监测基站应处于正常运行状态，5G终端设备与被测基站至少要创建一种连接。一般情况下每个点监测6分钟，也可以适当延长监测时间，结果选用平均值，及时记录并保存数据，同时保存频谱分布图。

在日常监测中可以发现，无论使用哪种应用场景，测量结果都与数据流量有关，流量越大，电磁辐射测量结果越大。不同场景、不同数据流量下，测量值有很大的差异。应采用相同的场景，在该场景下，数据流量较可控。综合来说，使用数据传输方式容易控制总的数据流量。

2.4 监测数据记录及监测报告编制

2.4.1 监测数据记录

监测数据应及时记录并保存，应注意记录整个监测期间的环境温度、湿度和天气状况，以区间形式记录更为合理。除了标准中明确要记录的基站信息外，还须画出现场监测布点图，包括基站天线与监测点、其他源、敏感物之间的位置关系，一般以垂直及水平距离标注，同时注意点位描述的准确性和完整性。

2.4.2 监测报告编制

监测报告编制时除了以上记录的各种数据和信息外，还须运用到校准证书中的值对测量值进行修正，如对频率响应修正，若频率响应中没有给出频点，则应该在相邻的两个频点之间差分，算出校准因子。

在测量大场强时需要考虑线性度修正，如果证书中给出了该频点的线性度，则可以直接采用该频点和幅度对应的校准因子，不然则需先进行修正，再选择与测试频点最接近的有线性度测试的频点，以该频点测量场强的校准因子与20 v/m的校准因子的相对偏差进行修正，需要注意的是，各向同性通常是无法修正的。

2.5 质量措施

5G电磁辐射环境监测须从人、机、料、法、环这几个环节出发做到质量控制，以符合检验检测机构计量认证（CMA）体系管理要求。

为了保证测量数据的一致性和可重复性，在实操中，建议对流量做出相应的规范，不要一味追求最大流量。5G移动通信基站的监测方法中没有统一指定哪一种固定的应用场景，通常可以选择数据下载，下载一个固定大小的文件，在需要进行比对时建议限定6分钟内的总下载流量，这样才能保证数据的一致性。

开展5G电磁辐射环境监测的基础是选择合适的量程。一般仪器的动态范围是固定的，按照标准要求动态范围应大于60 dB。量程设置高了，则底噪会上升，极端情况下，底噪会达到1 v/m以上。设置一个比预期中5G基站的电磁辐射场强稍大一点的量程最合适，一般来说可以设置1 v/m或10 v/m，这在日常监测时尤其要注意。

同时在采购新设备或每次完成设备仪器送检后还要注意校准证书是否涵盖频率响应、各向同性和线性度这三项指标，判断各个指标是否满足标准以及厂家的要求，再确定仪器是否合格，能否将不能正常开展监测工作。