一、概述
特別是隨著數字蜂窩移動通信系統的不斷演進,其大規模建設使得移動通信基站在陸上隨處可見。為了確保無線信號的有效覆蓋,基站按蜂房式設置,其型式包括宏蜂窩、微蜂窩、微微蜂窩等,這就為人們帶來了一個困擾,即電磁輻射問題。如此多的移動通信基站,對公眾人身的安全帶來的危險必需引起高度的重視。
電磁輻射(electromagnetic radiation)在國家標準GB/T 4365-2003《電工術語 電磁兼容》中的定義是:能量以電磁波形式在空間傳播稱之為電磁輻射。既然是一種能量,在與人體組織交互作用時必然存在著潛在的危害。這種危害人們勢必要加以限制,亦即采取各種措施來控制其能量的大小,使電磁輻射對公眾的危害控制在人們可接收的范圍之內,這即電磁防護或電磁環境防護。那么對于移動通信基站必然使電磁防護的重點場所,為此,我國通信行業標準YD/T 5202-2015《移動通信基站安全防護技術暫行規定》對移動通信基站的安全防護給出了技術要求,其中包括電磁敷設的防護要求。
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二、基站的電磁輻射防護要求
1、電磁輻射限值
YD/T 5202標準規定:移動通信基站的電磁輻射限值標準應執行我國國家標準GB 8702《電磁輻射防護規定》和環保行業標準HJ/T 10.3《輻射環境保護管理導則-電磁輻射環境影響評價方法與標準》。其電磁輻射限值分別應符合下表2-1-1和2-1-2的規定,即分為職業限值和公眾限值。
表2-1-1:職業照射導出限值
表2-1-2:公眾照射導出限值
移動通信設備產生的電磁輻射僅為環境電磁總量的一部分,為使公眾受到的總照射劑量滿足GB 8702的規定值,單個項目的影響應符合HJ/T 10.3中4.2條的規定。所謂單個項目具體是指電信業務經營者針對某種移動通信系統制式下的單個工程建設項目,如GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、LTE、5G等新建或改擴建工程項目。
值得注意的是:YD/T 5202-2015所規定的電磁輻射限值要求是依據1988年版的GB 8702《電磁輻射防護規定》,而GB 8702-1988標準在2014年進行了第1次修訂,修訂后標準的名稱變為GB 8702-2014《電磁環境控制限值》。2014年版的GB 8702增加了1Hz~100kHz頻段電場和磁場的公眾曝露控制限值,并刪除了職業限值的要求。但公眾曝露控制限值在原有頻段的數值沒有變化。
欲詳細了解上述相關標準具體內容的請進入:GB 8702-2014;HJ/T 10.3
2、防護要求
公眾能夠達到但基站電磁輻射水平不符合公眾限值要求的區域應采取可靠的安全防護措施。對于基站電磁輻射超過限值的區域可采取下表1-2所列的措施。
表1-2:移動通信基站電磁防護措施
在YD/T 5202-2015標準中還對基站機房、基站塔桅的安全防護提出了技術要求。若要詳細了解該標準具體內容的請查閱下附件。
附件:YD/T 5202-2015《移動通信基站安全防護技術暫行規定》
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三、基站電磁輻射的理論計算
1、人們的困惑
從以上標準,我們知道,只要移動基站的電磁輻射強度在國家標準控制限值以下,對所有人群(包括嬰兒、孕婦和老弱病殘者)都是絕對有安全保證的。然而對于移動通信,為了提高其覆蓋和接通率,有大量的基站建在人們長期居住、工作、生活的城市人口高密度區,其電磁輻射成為人們高度關注的焦點。在移動通信工程建設過程中,往往會有一些人士擔心其電磁輻射而帶來健康的危害,因抵觸而導致工程麻煩,結果會造成一定區域的信號覆蓋。實際上,移動通信基站的建設設計時,是嚴格按照國家標準與相關行業標準的要求,使電磁輻射的劑量遠遠低于國家標準中公眾照射的限值要求的。為此,下述對基站電磁輻射的理論計算做以分析,以解人們的困惑。
2、計算分析
電磁輻射強度的理論計算公式為:
S = P/4πr 2
式中,S為功率密度:P為天線發射功率;r為發射點與測量點之間的距離。根據此公式,某一地點的電磁輻射強度S與發射功率P成正比,而與該點到發射點的距離r的平方成反比。
依據相關設備的技術參數,2G移動通信基站天線向一個扇區實際輻射功率為14.26W,將基站功率代入上式估算,在距離2G基站10米處的功率密度為:
S=P/4πr 2=14.26/(4π×100) = 0.0113W/m2 =1.13μW/cm2
3G基站的發射功率為2.38W,其3G基站經計算就只有約0.19μW/cm2。相比表2-1-2可知,此計算值要遠遠小于國家標準控制限值以下的要求(表中規定30MHz~3000MHz頻段的功率密度為0.4 W/cm2)。
一般GSM基站天線高度均在35至55米,電磁波在空中傳播衰減很快,而且當電磁波穿過一般磚墻時要衰減6dB左右(折合4倍),穿過帶鋼筋的墻要衰減20dB左右。因此,將GSM基站天線建在一般住宅樓頂時,樓內居民是絕對安全的。
再拿5G基站來說,由于其帶寬大、容量高,其發射功率相對于2/3/4G系統要高很多,其在3500MHz頻段時,發射功率可達320W,套入上公式計算,在10米處其功率密度S僅為0.25 W/cm2,也遠小于國家的限值。5G在采用高頻段時,頻率越高其衰減越快。還有在5G技術的支撐下,為了減少發射功率,往往采用微基站(功率僅為10瓦)和微微基站(功率甚至只有250毫瓦)等。
另外,我國在GB 8702規定電磁輻射的限值時,要遠比國外嚴格,如美國是0.6 W/cm2,歐洲為0.45W/cm2。因此,可見移動通信基站的電磁輻射強度對人體健康的影響是微不足道的。
3、實際的保障
實際上,為了確保移動通信基站的電磁輻射強度滿足國家的限值要求,在工程建設設計階段,按照國家標準GB/T 51391《通信工程建設環境保護技術標準》的要求,必須要經過電磁輻射強度的評估預測的,并且給出了詳細的評估方法和評估預測的計算方法的。在工程驗收階段,各電信運營商都會邀請第三方監測機構對電磁輻射的實際指標進行檢測的。
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