5G应用基站电磁辐射环境现状监测与分析

龚源 郭晓琦 刘秋新 龙一飞 李杨薇

（1.武汉市生态环境安全中心，武汉 430022；2.武汉城市学院，武汉 430082）

0 引言

随着5G商用的日益临近，广大民众在盼望获得更高信息传递速度的同时，对基站辐射的担忧也日益加剧。如何去判断通信基站的电磁辐射水平，让人们更好地了解基站电磁辐射问题，降低人们对基站的恐惧是一个亟待解决的问题。同时，政府职能部门为了避免生态环境污染事件后期介入的被动局面，需要摸清现阶段电磁辐射环境本底情况，并在现有监测数据的基础上，把握电磁辐射水平变化趋势。

1 现行标准

目前各国都是根据国际非电离辐射防护委员会的标准进行本国标准的制定，国家之间的标准差异都很大，绝大部分国家3500MHz的标准是10W/m2，28 GHz的标准也是10 W/m2［1-2］。我国电磁辐射相关标准主要是依照IEEE和ICNIRP等主流权威机构的标准，具体限值标准总体上较国际标准更加严格［3］。在射频段方面，《电磁环境控制限值》（GB 8702—2014）是我国电磁辐射领域最基础、最重要的标准，规定3 500 MHz的标准是0.47 W/m2，28 GHz的标准是2 W/m2［4］，同国际标准也不一致。造成这种差异的主要原因与各国的国情有关，部分国家地广人稀，标准制定则相对宽松。

我国历来十分重视公众的生态环境安全，为了严格控制环境中的电磁波污染并结合我国城市人口密集的现状，制定了比国际标准更加严格的国家标准，形成倒逼机制。这一措施不仅更好地保护了公众的安全，而且促进了我国电磁技术向高精尖方向的发展，成为我国电磁技术快速发展的巨大推力。

为了摸清应用基站电磁辐射环境现状，我国各个城市也陆续开展了类似的监测和分析工作，例如北京市于2019年10—12月对市中心3个典型商区的电磁环境进行了测试，测试频段为10 MHz~8 GHz，测试区域的射频电磁环境水平主要分布在0.5~2.5 V/m，随空间距离变化较为剧烈［5］。威海市则在城区共选择了63个测量点分别在2018年5月、2020年10月进行了2次测量，测量频段为30~3 000 MHz，结果为0.058~7.964 mW/m2，检测结果对比发现，城市整体辐射水平并未因4G和5G技术发展而明显提高［6］。其他城市如广州、厦门、福州等地监测结果也都显示，我国城市射频电磁辐射环境水平远低于国家标准要求［7-9］。

2 5G应用基站电磁辐射环境监测

武汉市作为全国首批5G规模试验网试点城市，5G移动基站建设快速发展，其电磁辐射环境水平监测工作刻不容缓。监测人员于2021年3—5月在市区选择42个监测点进行测量，监测方法参考《5G移动通信基站电磁辐射环境监测方法（试行）》（HJ 1151—2020）。该方法适用于GB 8702—2014规定豁免范围以外的移动通信基站的电磁辐射环境监测。

2.1 监测点位布置

因武汉市区域面积大，本次监测点位选择在交通要道、物流中心、居民小区、高校聚集区域附近，以已建的信号基站发射天线为中心，分别选取20、10 m处设置监测点位，点位周围环境分别为居民区中、马路旁边、高架桥附近、人烟稀少处等，如图1所示。监测频率为每个点位连续测量2次，每次测量6 min，并在稳定状态下读数，选取测试段的平均值。如果监测读数波动较大，待读数变化稳定后再记录。本次测试均在无雨无雪、天气状况良好的情况下进行。

图1 监测点位布置

2.2 监测设备

测试设备选择森馥OS-4P选频式电磁辐射监测仪，三轴全向电场天线。监测时采用三脚架固定，距离地面1.6 m。5G终端设备型号为HUAWEI HONOR-X10和HUAWEIWKG-AN00，与天线水平距离为3~6 m［10］。

2.3 监测时段

监测时段选择移动通信基站正常工作时间，上午选择9：00—11：00，下午选择14：00—17：00。

2.4 监测频段

按照我国目前的商用5G频段即三大运营商从工信部处分配来的试商用频段范围完成监测工作，频段分配情况如下：①中国电信频段为3 400~3 500 MHz，共拥有100 M；②中国移动频段为2 515~2 675 MHz、4 800~4 900 MHz，两者一共260 M；③中国联通频段为3 500~3 600 MHz，共拥有100 M。

3 监测数据分析

3.1 计算公式

电磁场电场强度与功率密度的换算公式为：

式中，Pd为电磁辐射场功率密度，W/cm2；E为辐射场电场强度，V/m。

3.2 监测结果及分析

针对武汉市5G应用基站电磁辐射水平监测，结果如表1所示。

表1 距移动基站20、10 m周围环境中的电磁辐射水平

续表1

由监测数据可知，武汉市5G应用基站电磁辐射水平为0.001~0.521 W/m2，电磁辐射环境值的辐射场电场强度、功率密度都远低于国家标准，不足以产生具有影响性、大范围的环境电磁辐射污染。监测结果中电磁辐射环境值最大数值为：①中国电信：电场强度为0.406 V/m，功率密度为0.044 W/cm2；②中国移动（2 515~2 675 MHz）：电场强度为1.401 V/m，功率密度为0.521 W/cm2；③中国联通：电场强度为1.299 V/m，功率密度为0.488 W/cm2。根据监测数据作散点图如图2、图3所示。大多数基站在20 m处的测量辐射值都集中在0.1~0.5 V/m，以0.3 V/m的最多，0.8V/m和1.3V/m的各一处，平均值为0.319V/m。在10 m处的测量辐射值都集中在0.1~0.7 V/m，以0.1 V/m左右最多，平均值为0.344 V/m。

图2 所测基站20 m辐射值散点图

图3 所测基站10 m辐射值散点图

电磁辐射环境水平不仅与水平距离有关，还会随垂直距离的变化而变化。为初步了解其变化趋势，监测人员在2021年6月选择武汉市某高校学生食堂进行电磁辐射环境水平测量。该食堂共3层，有多个移动基站建在建筑楼顶，人流量较大，建筑内无过多隔断和复杂结构。室内监测点选在每层东南、西南、东北、西北角及中心点，共15个点进行现场监测，室外监测点则选在西北角楼梯口处。该建筑一、二层正常开放，三层未营业，在就餐高峰时段（7：00—8：00，11：30—12：30，17：30—18：30），一、二层平均同时就餐人数各为200~300人，非高峰时段同时就餐人数各为30~50人。室内监测结果如表2所示，室外监测结果如表3所示。

表2 移动基站周围环境中的电磁辐射水平（室内）

表3 移动基站周围环境中的电磁辐射水平（室外）

由监测数据可知，该建筑室内外的电磁辐射环境值在0.001~0.026 W/m2的辐射场电场强度、功率密度都低于室外环境，同时也远低于国家标准，不足以产生具有影响性、大范围的环境电磁辐射污染。同时可以看出，在室内环境中，5G移动基站及设备信号交互引起的电磁辐射环境值在同一层各监测点之间基本无巨大差异，呈现出较为均匀分布的特征；但随着楼层的升高，越接近顶楼，该值会逐步升高，即越接近基站，辐射值越大。

4 结论

目前，5G商用处于初期阶段，无人驾驶等大流量适用场景尚未完全正式投入使用，数据传输、视频交互、游戏娱乐等其他场景已经逐步进入公众的社会生活。因此，现阶段监测结果可以形成如下结论：

1）由监测数据可知，电磁辐射环境值的辐射场电场强度、功率密度都远低于国家标准，不足以产生具有影响性、大范围的环境电磁辐射污染。监测结果中电磁辐射环境值最大数值为：①中国电信：电场强度为0.406 V/m，功率密度为0.044 W/cm2；②中国移动（2 515~2 675 MHz）：电场强度为1.401 V/m，功率密度为0.521 W/cm2；③中国联通：电场强度为1.299 V/m，功率密度为0.488 W/cm2。

2）由监测数据可知，该建筑室内的电磁辐射环境值的辐射场电场强度、功率密度都低于室外环境，同时也远低于国家标准，不足以产生具有影响性、大范围的环境电磁辐射污染。同时可以看出，室内环境中，5G移动基站及设备信号交互引起的电磁辐射环境值在同一层各监测点之间基本无巨大差异，呈现出较为均匀分布的特征，但随着楼层的升高，越接近顶楼，该值会逐步升高，即越接近基站，辐射值越大。

3）武汉市正处于5G基站建设高速发展阶段，随着技术的发展，城区原有的2G、3G基站数量会逐步减少而5G基站数量则迅速增加，射频电磁辐射环境水平将如何变化，需要持续细致地跟踪监测才能有效掌握其变化趋势。