徐昊 何星星

摘要：文章通過對(duì)各類5G基站進(jìn)行抽樣監(jiān)測(cè)，并分析對(duì)比了各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位無5G終端和加入配合測(cè)試的2臺(tái)5G終端并有持續(xù)的下行業(yè)務(wù)流量的兩種情況下監(jiān)測(cè)結(jié)果，結(jié)果表明：在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位加入配合測(cè)試的2臺(tái)5G終端并有持續(xù)的下行業(yè)務(wù)流量后，天線主射水平方向和垂直方向上的電磁輻射功率密度監(jiān)測(cè)值總體上要大于未加入終端時(shí)的監(jiān)測(cè)值，電磁輻射強(qiáng)度與下行速率之間有較強(qiáng)的正比關(guān)系。在此研究基礎(chǔ)上，引申出有可能適用于5G基站電磁輻射環(huán)境檢測(cè)方法的解決思路。

關(guān)鍵詞：5G移動(dòng)通信基站;電磁環(huán)境;監(jiān)測(cè)方法

0 引言

在近年5G大力發(fā)展之際，鑒于公眾對(duì)5G電磁環(huán)境高度關(guān)注，各運(yùn)營(yíng)商都格外重視基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)工作，該項(xiàng)工作對(duì)于各運(yùn)營(yíng)商落實(shí)生態(tài)文明建設(shè)、打造綠色環(huán)保和公眾放心的高質(zhì)量5G網(wǎng)絡(luò)形象、為5G發(fā)展創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境有著重要意義。

但由于5G技術(shù)與4G技術(shù)存在顯著差異，即使各運(yùn)營(yíng)商嚴(yán)格按照《移動(dòng)通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)方法（試行）》對(duì)基站進(jìn)行電磁輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)，也無法監(jiān)測(cè)到5G用戶實(shí)際使用終端設(shè)備時(shí)所收到的電磁輻射公眾曝露值。主要原因及問題如下：

（1）5G技術(shù)與4G技術(shù)的主要不同點(diǎn)：

1）5G關(guān)鍵技術(shù)之一：波束賦形（Beamforming），即由4G技術(shù)中的全向信號(hào)覆蓋變成了精準(zhǔn)指向信號(hào)。

2）5G宏基站發(fā)射功率：5G宏基站的設(shè)備標(biāo)稱發(fā)射功率大部分為220W和320W，均遠(yuǎn)大于4G設(shè)備40W～60W的標(biāo)稱發(fā)射功率。

（2）5G基站電磁輻射環(huán)境影響的特點(diǎn)：：

5G天線波束賦型技術(shù)的一大特點(diǎn)是能夠獲得較大的天線增益，針對(duì)做業(yè)務(wù)時(shí)的終端有增益，空閑時(shí)實(shí)際沒有增益。不同用戶使用不同的波束，每個(gè)波束只使用部分功率，多用戶配對(duì)時(shí)，功率會(huì)在多用戶之間分配，用戶波束不會(huì)在一個(gè)地方長(zhǎng)時(shí)間停留。

由于監(jiān)測(cè)值須取任意連續(xù)6分鐘內(nèi)的方均根值，因此，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的終端設(shè)備持續(xù)使用時(shí)（例如：長(zhǎng)時(shí)間高清視頻灌包下載才能使得為單一用戶長(zhǎng)時(shí)間提供波束）才有可能測(cè)得5G基站實(shí)際運(yùn)行過程中的電磁輻射公眾曝露情況。而目前的監(jiān)測(cè)方法并未對(duì)測(cè)量時(shí)有終端設(shè)備持續(xù)使用做出要求。

2019年以來，5G基站建設(shè)不斷增速，鑒于5G設(shè)備的大功率及智能賦型的特點(diǎn)，為了合理了評(píng)估5G基站的電磁輻射環(huán)境影響，本文對(duì)5G基站電磁輻射環(huán)境檢測(cè)方法進(jìn)行了較深入的研究。

1 研究方法

1.1 典型基站的選擇

本次研究將5G基站根據(jù)基站天線的架設(shè)方式、天線最大發(fā)射功率、天線生產(chǎn)廠家、天線型號(hào)、天線增益、天線下傾角、水平/垂直半功率角的不同進(jìn)行分類，在每個(gè)類別中分別抽取部分基站。

基站負(fù)載過高會(huì)影響用戶體驗(yàn)，一般基站容量設(shè)計(jì)按照50%，實(shí)際發(fā)射功率則按照負(fù)載情況調(diào)整，根據(jù)理論計(jì)算，本次選取的5G天線電磁環(huán)境水平保護(hù)距離59.2m～105.7m，因此監(jiān)測(cè)時(shí)重點(diǎn)考慮周圍100米范圍內(nèi)的監(jiān)測(cè)條件。分別選取了基站周圍100米范圍內(nèi)有敏感點(diǎn)和無敏感點(diǎn)的基站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。同時(shí)為防止其他5G基站對(duì)5G終端及測(cè)值產(chǎn)生干擾，選取的典型基站周邊無其他5G基站?；谏鲜龈饕蛩乜紤]，選取的典型基站為4個(gè)室外宏基站和2個(gè)室內(nèi)分布站，具體信息見表1：

1.2?監(jiān)測(cè)方法及布點(diǎn)

（1）監(jiān)測(cè)方法

本次監(jiān)測(cè)依據(jù)《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702-2014）、《移動(dòng)通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)方法》（HJ 972-2018）和《輻射環(huán)境保護(hù)管理導(dǎo)則-電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的方法進(jìn)行布點(diǎn)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

（2）監(jiān)測(cè)工況和監(jiān)測(cè)布點(diǎn)

監(jiān)測(cè)過程中，5G基站處于正常工作狀態(tài)，并在加載不同的發(fā)射功率情況下測(cè)試，在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位加入配合測(cè)試的5G終端，保證穩(wěn)定連接好5G網(wǎng)絡(luò)，并有持續(xù)的下行業(yè)務(wù)流量。終端布點(diǎn)數(shù)量：2臺(tái)。監(jiān)測(cè)工況和監(jiān)測(cè)布點(diǎn)見表2：

監(jiān)測(cè)布點(diǎn)示意圖見圖1：

1.3?監(jiān)測(cè)設(shè)備

本次監(jiān)測(cè)方法研究過程中使用的設(shè)備名稱、型號(hào)、編號(hào)等信息見表3。

2?結(jié)果與分析

2.1監(jiān)測(cè)結(jié)果

根據(jù)抽測(cè)基站各點(diǎn)位監(jiān)測(cè)設(shè)備后方1.5m處有終端并有持續(xù)的下行業(yè)務(wù)流量時(shí)的電磁輻射功率密度監(jiān)測(cè)值，與無終端時(shí)的電磁輻射功率密度監(jiān)測(cè)值，繪制了折線圖。

（1）最大發(fā)射功率為200W的基站在水平方向上的電磁輻射功率密度變化情況（天線離地高度24米）

南京螺絲橋大街基站的個(gè)別測(cè)點(diǎn)有終端時(shí)的監(jiān)測(cè)值小于無終端時(shí)的監(jiān)測(cè)值，主要原因是由于終端設(shè)備為普通5G手機(jī)，非專業(yè)測(cè)試設(shè)備，下行業(yè)務(wù)流量偶有不穩(wěn)定或延時(shí)情況發(fā)生，因而對(duì)監(jiān)測(cè)值有一定的影響。

（2）最大發(fā)射功率為200W的基站在垂直方向上的電磁輻射功率密度變化情況（天線離地高度37米）

（3）最大發(fā)射功率為320W的基站在水平方向上的電磁輻射功率密度變化情況（天線離地高度27米）

（4）最大發(fā)射功率為320W的基站在垂直方向上的電磁輻射功率密度變化情況（天線離地高度27米）

（5）室內(nèi)分布基站在水平方向上的電磁輻射功率密度變化情況（天線離地高度3米）

2.2監(jiān)測(cè)結(jié)果分析及監(jiān)測(cè)方法探討

（1）監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

1）本次抽測(cè)的最大發(fā)射功率為200W和320W的5G宏基站、5G室分站，在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位加入配合測(cè)試的2臺(tái)5G終端并有持續(xù)的下行業(yè)務(wù)流量，且其他監(jiān)測(cè)條件均保持不變的情況下，其周圍電磁輻射功率密度實(shí)測(cè)最大值仍然滿足單個(gè)基站功率密度貢獻(xiàn)值≤9.4 μW/cm2的管理限值要求。

2）根據(jù)上述折線圖對(duì)比可以看出，在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位加入配合測(cè)試的2臺(tái)5G終端并有持續(xù)的下行業(yè)務(wù)流量后，天線主射水平方向和垂直方向上的電磁輻射功率密度監(jiān)測(cè)值總體上要大于未加入終端時(shí)的監(jiān)測(cè)值，電磁輻射強(qiáng)度與下行速率之間有較強(qiáng)的正比關(guān)系。

3）監(jiān)測(cè)最大值多分布在水平距離40～60米范圍內(nèi)。

（2）監(jiān)測(cè)方法探討

在上述研究基礎(chǔ)上，引申出有可能適用于5G基站電磁輻射環(huán)境檢測(cè)方法的解決思路：

1）現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)時(shí)，在敏感點(diǎn)位處加入標(biāo)準(zhǔn)化終端;

標(biāo)準(zhǔn)終端要求：

a.適用于5G無線通信;

b.能夠代表適度的數(shù)據(jù)流量需求，由于測(cè)試時(shí)需保證終端大流量下載作業(yè)，對(duì)5G流量使用有極大需求，保證監(jiān)測(cè)期間終端穩(wěn)定下載;

c.具備一定的自持能力。

2）增加系數(shù)評(píng)價(jià)

對(duì)不同業(yè)務(wù)區(qū)，不同時(shí)段的監(jiān)測(cè)值增加系數(shù)評(píng)價(jià)是否達(dá)標(biāo)情況（如居民區(qū)，工作時(shí)間段增加系數(shù)評(píng)價(jià)），系數(shù)值的研究確定主要有2種途徑：

a.理論計(jì)算系數(shù)：5G通話、視頻通話、在線高清視頻這三種常見業(yè)務(wù)模式時(shí)，根據(jù)運(yùn)營(yíng)商監(jiān)控的后臺(tái)負(fù)載率，以確定理論計(jì)算系數(shù);

b.后期5G用戶量上升后，可采用24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)某幾個(gè)典型區(qū)域值等方法進(jìn)一步獲取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。

3?結(jié)語

文章通過對(duì)各類5G基站進(jìn)行抽樣監(jiān)測(cè)，并分析對(duì)比了各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位無5G終端和加入配合測(cè)試的2臺(tái)5G終端并有持續(xù)的下行業(yè)務(wù)流量的兩種情況下監(jiān)測(cè)結(jié)果，結(jié)果表明：在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位加入配合測(cè)試的2臺(tái)5G終端并有持續(xù)的下行業(yè)務(wù)流量后，天線主射水平方向和垂直方向上的電磁輻射功率密度監(jiān)測(cè)值總體上要大于未加入終端時(shí)的監(jiān)測(cè)值，電磁輻射強(qiáng)度與下行速率之間有較強(qiáng)的正比關(guān)系。在此研究基礎(chǔ)上，引申出有可能適用于5G基站電磁輻射環(huán)境檢測(cè)方法的解決思路。

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