5G移动通信基站对电磁辐射环境的影响探讨

魏立

摘要：在城市中心区域的5G基站数则要比4G多3～5倍。面对5G基站数量的激增，5G的电磁辐射也成为了当前全社会非常关注的热点话题之一。特别是针对社会上有关5G辐射超标和影响健康的各种传言，公众迫切需要认识与了解5G电磁辐射真相。下面本文就5G移动通信基站对电磁辐射环境的影响进行简要探讨。

关键词：5G移动通信基站;电磁辐射;环境;

1 5G移动通信基站的类型及特点

通信基站是一种典型的无线电收发信电台，它是构成移动通信网络最基本的单元，能够实现移动通信网和移动通信用户之间的全方位管理，是一种综合性节点。通信基站按类型划分，可分为室外基站以及室内分布系统;按覆盖功能划分，可分为宏基站、微基站及室内分布系统。5G通信基站采用了一系列关键技术，例如多通道大功率的64T64R200WAAU，提供低时延的CU/DU分离能力，增强覆盖的上下行解耦（SUL）和波束赋形（MassiveMIMO），从而能够有效满足增强移动宽带，超高可靠超低时延，海量机器通信这三种场景的实际应用需求。但在5G基站建设的过程中，还面临着诸多挑战，例如超密集组网对站址资源的获取存在困难，高功耗对基站选址和基础供电体系提出一定的要求，高频段以及多天线对室内深度覆盖也会产生一定的影响，诸如此类的挑战和困难需要通过技术创新逐一克服。

2 国际/国内5G辐射限值标准要求

2.1国际标准要求

国际上有两大主流的射频电磁场辐射限值标准：ICNIRP标准和IEEE标准，这两个标准规定了5G通信频段的要求公众暴露环境下的辐射照射限值（功率密度）均为≤1000μW/cm2，具体如下。

2.1.1 ICNIRP2020导则

ICNIRP2020导则是国际非电离辐射防护委员会标准，也是WHO（世界卫生组织）推荐的标准。主要使用国家：欧洲主要国家、澳大利亚、新加坡、巴西、以色列以及我国的香港特区等，而意大利、卢森堡、瑞士、比利时、俄罗斯等则使用了比ICNIRP2020标准更严格的要求。

ICNIRP2020-ICNIRPGuidelinesforlimitingexposuretoelectromagneticfields（100kHzto300GHz）》：《限制100kHz～300GHz电磁场曝露的ICNIRP导则》，规定了职业暴露和公众暴露的限值要求。

2.1.2 IEEEC95.1-2019标准

IEEEC95.1-2019是美国电气与电子工程师学会标准：《IEEEStandardforSafetyLevelswithRespecttoHumanExposuretoElectric，Magnetic，andElectromagneticFields，0Hzto300GHz》：《关于人体曝露在0Hz～300GHz电场、磁场和电磁场的安全水平标准》（C95.1-2019）对公众区限值。主要使用国家：美国、加拿大、日本、韩国以及我国台湾地区等。

2.2中国国家标准要求

2.2.1限值评价标准

我国电磁辐射相关标准主要是参考IEEE、ICNIRP、IEC等机构的标准，总体上比国际标准趋严。其中《电磁环境控制限值》（GB8702-2014）是我国电磁辐射领域最基础、最重要的质量评价标准，它规定了射频电磁辐射的公众曝露控制限值。

2.2.2国际、国内标准的辐射限值

少数国家的5G辐射限值比我国严酷，如波兰、意大利为9.5μW/cm2（辐射功率密度），瑞士则为4.2μW/cm2（辐射功率密度），比我国严苛4～10倍，比欧美大部分国家严苛100～200倍。不过，目前波兰等国家已放宽至1000μW/cm2。通过上述辐射限值对比，不同国家/地区的电磁辐射安全管制要求差异非常大，也可以说明电磁辐射功率对公共环境与公众健康的实际影响，目前全球尚未有公认的统一确定标准。通信射频电磁辐射属于非电离辐射，低强度微波电磁辐射长期暴露是否能引起肌体的健康危害尚存在一定的争议。不过，事实上移动基站从1G到2G、3G、4G近40年来，国际一直有不少机构如：世界卫生组织（WHO）、国际癌症研究中心（IARC）以及我国科技部“973”项目《电磁辐射危害健康的机理及医学防护的基础研究》（2011年）等，对移动通信的射频电磁辐射（弱物理因素）公众暴露引发的健康效应进行了较长期的系统研究，目前还尚无确定性的研究结论、也没有实际的案例可以证明基站辐射对公众暴露产生确定性的健康影响。ICNIRP和WHO规定射频电磁公众辐射照射限值（功率密度）≤1000μW/cm2，也是基于射频电磁场健康效应的长期研究尚未发现有确定性的健康影响而得出的一个安全限值。

3 5G外场辐射监测结果分析

3.1 监测应用场景与监测

依据5G（Sub6G）的主要应用有eMBB（增强型移动宽带）、uRLLC（超高可靠与低延迟通信）、mMTC（海量机器类通信）等三大类业务场景，具体包括：数据传输、视频交互、游戏娱乐、虚拟购物、智慧医疗、工业应用和车联网等应用场景，可以根据监测目的选择不同的应用场景。本文重点在探讨5G电磁辐射安全的符合性，监测商用5G外场的电磁辐射水平情况无疑是最有说服力的实践，而5G最广泛和最典型的应用场景是eMBB，其中又以下行速率达1～1.2Gbit/s的高速下载方式为5G电磁辐射环境监测的最严酷加载应用场景。依据国家生态环境部制定的HJ1151-2020《5G通信基站电磁辐射环境监测方法（试行）》以及GB8702-2014《电磁环境控制限值》等强制性标准，中国电信研究院2020年对现网各种5G基站（含5G共享基站）的外场电磁辐射水平进行了抽测。

3.2 eMBB监测结果

在5G单用户或多用户同一方向上，根据5G基站各种现网配置模式，持续6分钟高速加载业务（下行速率600Mbit/s～1.2Gbit/s）的严酷应用场景下，以基站天线为圆心、半径为约26～160m的环境敏感区域内，监测并统计了5G天线法线方向上（波瓣/波束宽度覆盖范围内）的电磁辐射剂量（功率密度）。监测结果表明eMBB应用场景下不同的下行速率，对监测读数影响较大，通常下行速率越大则敏感区域内的监测辐射数值也越大。天线覆盖的敏感区域内监测到的辐射最大值不超过21μW/cm2（功率密度，6分钟平均值），远低于国家标准GB8702-2014规定的不超过47μW/cm2（频段3.4～3.5GHz）限值要求，更是远远低于国际标准ICNIRP和世卫WHO所规定的不超过1000μW/cm2限值要求。需说明的是，尽管5G电磁辐射摸底监测来源于实际的商用现网环境下进行的，但现网5G基站数量庞大，安装环境十分复杂，不仅架设高度、天线下倾角都有不同，基站覆盖范围内还存在建筑物遮挡、反射、绕射等影响，摸底监测样本难于兼顾基站所有安装场景。因此，在样本基站选择中，考虑了密集商业区、城市居民区、郊区等三种不同的典型建站环境，来监测环境敏感区域的5G电磁辐射水平，确保了监测选点具有较好的代表性和普遍性。此外，监测布点在5G基站天线下倾角及天线波瓣宽度覆盖范围内的电磁环境敏感目标处，避免由于监测布点不规范而导致的监测数据结果差异过大问题，确保了监测数据的合理性和客观性。

结束语

综上所述，本文分析了5GmMIMO波束赋形具有的波束指向性、用户随动特点以及业务需求与波束辐射强度的关系，同时对比了国际国内5G辐射限值标准要求，并根据HJ1151-2020《5G通信基站电磁辐射环境监测方法（试行）》，分析了eMBB应用场景下的5G商用现网外场的电磁辐射水平结果，对5G电磁辐射的安全符合性进行了评估，认为5G（Sub6G）电磁辐射水平整体上符合国家标准GB8702-2014《电磁环境控制限值》要求。今后对于密集城区/居民区处的5G基站选址时，做到科学规划和合理设站，同时加强建站前的电磁辐射影响预评估以及建成投入运行前的监测，5G电磁辐射风险可以得到有效管控，天线覆盖范围内敏感区域的辐射水平将有效控制在国家标准GB8702的限值之下，因此，公眾无需对5G（Sub6G）基站的电磁辐射感到担忧。最后希望通过本文的介绍，能有助于公众消除对5G电磁辐射问题的误解与顾虑，促进公众进一步加深认识5G、理解5G、拥抱5G，并支持5G的建设发展，推动打造一张绿色环保、百姓放心的高质量5G网络。

参考文献：

[1] 吴大鹏，闫俊杰，杨鹏.面向5G移动通信系统的智慧城市汇聚及接入网络[J].电信科学，2019，32（06）：152-157.

[2] 吴光华.面向智慧城市架构的5G移动通信网络规划探究[J].通讯世界，2019，26（03）：129-130.

[3] 农苑仙.大数据时代基层政务信息化建设探析[J].网络安全和信息化，2021（02）：133-135.

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