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GSM移动通信基站电磁辐射污染状况研究
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摘 要：介绍了GSM移动通信基站系统，指出，在进行GSM移动通信基站环境影响分析时，要注意采样点位的设置和测量要求。现场监测结果表明，GSM移动通信基站对环境电磁辐射水平有一定的影响，特别是对50 m内建筑物影响显著，但绝大多数基站基本符合国家有关电磁辐射环境影响标准的要求，在设备正常运行情况下，不会对周围环境造成电磁辐射污染。
GSM；移动通信基站；电磁辐射；辐射监测 电磁辐射环境与每个人息息相关，由电磁辐射引起的环境问题和社会问题已越来越突出[1]。电磁辐射在联合国人类环境保护会议上被列为“造成公害”的主要污染之一，我国颁布的《中华人民共和国环境保护法》也把电磁辐射作为环境污染要素。因此，为保护环境和人民群众的身体健康，进行移动通信基站电磁辐射污染状况的研究有着十分重要的意义。
1 GSM移动通信基站系统
GSM蜂窝系统的网络结构见图1。
由图1可见，GSM蜂窝系统的主要组成为移动台、基站子系统和网络子系统。其中基站子系统(BS)由基站收发台(BTS)和基站控制器(BSC)组成；网络子系统包括移动交换中心(MSC)、操作维护中心(OMC)、原籍位置寄存器(HLR)、访问位置寄存器(VLR)、鉴权中心(AUC)和设备标志寄存器(ELR)。一个MSC可管理几十个基站控制器，一个基站控制器最多可控制256个BTS。由MS(移动中端)、BS和网络子系统构成公用陆地移动通信网，该网络由MSC与公用交换电话网(PSTN)、综合业务数字网(ISDN)和公用数据网(PDN)互连。
定向GSM移动通信基站采用三扇区，每个扇区天线夹角多为120。，将正北扇区标记为A扇区，顺时针方向，依次标记为B扇区和C扇区。每个扇区有1组天线，每组有1根或数根天线，其中1根为收发共用，其余天线为单收。天线架设可分为地面塔、楼上塔、楼上增高架和抱杆等形式。GSM天线扇区见图2。
2 GSM移动通信基站的环境影响分析
2．1 点位设置和测量要求
移动通信基站工程建设对环境的影响是设备、传输线路和天线的电磁辐射，主要污染因子为电磁辐射污染。布设监测点位要在各基站周围不同距离、不同方位的地面和建筑物上设置，目的是了解电磁辐射在地面上的影响范围和在不同高度上的场强分布，以及在相同或相似条件下。某一参数因子对场强分布的影响。
布设监测点位置要考虑基站三扇区发射电磁波主瓣方向，在200 m范围内，对周围无高大建筑物的基站一般在水平距离30 m 、50 m、100 m、150 m、200 m处布点，可以根据实际情况适当加密。重点监测发射天线主瓣方向，且高度与天线挂高相近的建筑物室内外和地面人群活动场所。对不同站点在不同距离、不同高度上要布设多个监测点[2]。测量GSM移动基站周围环境时的要求为：
(1)气候条件为无雪、无雨、无雾、无冰雹，温度摄氏4 。C以上，相对湿度700)this.width=700;" >
3 GSM移动通信基站电磁辐射对环境影响
3．1 类型不同的基站一定向站、全向站场强分布
分析定向站和全向站的对比监测结果，可以看出，定向站在主瓣方向上的测量值总体上高于全向站；在较空旷区域，定向站随距离衰减较明显。而全向站在100 m位置时，出现一个相对峰值区。
3．2 天线下倾角与场强分布关系
分析“l号站”监测结果，可以看出天线下倾角对场强分布影响显著，该基站天线挂高28 m，下倾角15。而A区主瓣正对的17层办公楼垂直布点的测量结果表明，不同楼层场强测量值变化非常明显，最大值出现的位置在7层(约21 m)，略低于天线挂高，正是因为下倾角的直接影响。
3．3 天线挂高与场强分布关系
从监测结果可以看出，地面点测量值均处于一个较低水平，表明天线挂高对地面点的测量值影响不大。但是，一定高度建筑物上的测量值随高度变化较明显，在下倾角一定的条件下，场强在某一高度出现最大值后，随高度衰减会非常明显。
天线扇区方向与场强分布关系
分析对定向站监测的不同方位测量结果，3个扇区的主射方向在无其他因素影响的情况下，在相同距离时，场强测量值变化不大。在非主瓣方向上，场强测量值明显低于主瓣方向同一距离的测量值，这与天线“三叶草”形状的辐射特性是一致的。
3．5 距离与场强分布关系
在较宽阔区域，全向站场强分布在近距离内衰减不明显，当出现最大测量值时，呈现递减趋势，定向站场强分布随距离存在递减趋势。在建筑物较密集区域，测量值受到多途径反射波的影响，近距离内测量值规律性不明显。其他物体的遮挡对场强分布影响很大，同一房间的窗口和室内测量值存在很大差异[4]。
4 结论
根据GB8702—1988《电磁辐射防护规定》中公众总的受照射剂量限值规定，公众照射在每天24 h内，电磁辐射场的场量参数在任意连续6 min内的平均值应满足公众照射导出限值的要求。
GSM 移动通信基站的现场监测结果表明，GSM移动通信基站对当地环境电磁辐射水平有一定的影响，特别是对50 m内建筑物影响显著，但绝大多数基站基本符合国家有关电磁辐射环境影响标准的要求，在设备正常运行情况下，不会对周围环境造成电磁辐射污染。
[参考文献】
[1] 何志辉，朱大明，年冀，等．广州市区广播电视发射塔电磁辐射调查[J]．环境监测管理与技术，2004，16(5)：22—24．
[2] 王亚民，张永富，张金明．移动通信基站电磁辐射环境监测布点的讨论[J]．辐射防护通信，2002，22(3)：27—29．
[3] 藏瑞华，孙全红．北京市移动通信台(基)站电磁辐射的监测与思考[J]．环境保护，2001，8：27—28．
[4] 谈儒猛．通信基站的电磁辐射水平及其安全防护研究[J]．安全与电磁兼容，2005。2：54—57．
GSM；移动通信基站；电磁辐射；辐射监测 电磁辐射环境与每个人息息相关，由电磁辐射引起的环境问题和社会问题已越来越突出[1]。电磁辐射在联合国人类环境保护会议上被列为“造成公害”的主要污染之一，我国颁布的《中华人民共和国环境保护法》也把电磁辐射作为环境污染要素。因此，为保护环境和人民群众的身体健康，进行移动通信基站电磁辐射污染状况的研究有着十分重要的意义。
1 GSM移动通信基站系统
GSM蜂窝系统的网络结构见图1。
由图1可见，GSM蜂窝系统的主要组成为移动台、基站子系统和网络子系统。其中基站子系统(BS)由基站收发台(BTS)和基站控制器(BSC)组成；网络子系统包括移动交换中心(MSC)、操作维护中心(OMC)、原籍位置寄存器(HLR)、访问位置寄存器(VLR)、鉴权中心(AUC)和设备标志寄存器(ELR)。一个MSC可管理几十个基站控制器，一个基站控制器最多可控制256个BTS。由MS(移动中端)、BS和网络子系统构成公用陆地移动通信网，该网络由MSC与公用交换电话网(PSTN)、综合业务数字网(ISDN)和公用数据网(PDN)互连。
定向GSM移动通信基站采用三扇区，每个扇区天线夹角多为120。，将正北扇区标记为A扇区，顺时针方向，依次标记为B扇区和C扇区。每个扇区有1组天线，每组有1根或数根天线，其中1根为收发共用，其余天线为单收。天线架设可分为地面塔、楼上塔、楼上增高架和抱杆等形式。GSM天线扇区见图2。
2 GSM移动通信基站的环境影响分析
2．1 点位设置和测量要求
移动通信基站工程建设对环境的影响是设备、传输线路和天线的电磁辐射，主要污染因子为电磁辐射污染。布设监测点位要在各基站周围不同距离、不同方位的地面和建筑物上设置，目的是了解电磁辐射在地面上的影响范围和在不同高度上的场强分布，以及在相同或相似条件下。某一参数因子对场强分布的影响。
布设监测点位置要考虑基站三扇区发射电磁波主瓣方向，在200 m范围内，对周围无高大建筑物的基站一般在水平距离30 m 、50 m、100 m、150 m、200 m处布点，可以根据实际情况适当加密。重点监测发射天线主瓣方向，且高度与天线挂高相近的建筑物室内外和地面人群活动场所。对不同站点在不同距离、不同高度上要布设多个监测点[2]。测量GSM移动基站周围环境时的要求为：
(1)气候条件为无雪、无雨、无雾、无冰雹，温度摄氏4 。C以上，相对湿度700)this.width=700;" >
3 GSM移动通信基站电磁辐射对环境影响
3．1 类型不同的基站一定向站、全向站场强分布
分析定向站和全向站的对比监测结果，可以看出，定向站在主瓣方向上的测量值总体上高于全向站；在较空旷区域，定向站随距离衰减较明显。而全向站在100 m位置时，出现一个相对峰值区。
3．2 天线下倾角与场强分布关系
分析“l号站”监测结果，可以看出天线下倾角对场强分布影响显著，该基站天线挂高28 m，下倾角15。而A区主瓣正对的17层办公楼垂直布点的测量结果表明，不同楼层场强测量值变化非常明显，最大值出现的位置在7层(约21 m)，略低于天线挂高，正是因为下倾角的直接影响。
3．3 天线挂高与场强分布关系
从监测结果可以看出，地面点测量值均处于一个较低水平，表明天线挂高对地面点的测量值影响不大。但是，一定高度建筑物上的测量值随高度变化较明显，在下倾角一定的条件下，场强在某一高度出现最大值后，随高度衰减会非常明显。
天线扇区方向与场强分布关系分析对定向站监测的不同方位测量结果，3个扇区的主射方向在无其他因素影响的情况下，在相同距离时，场强测量值变化不大。在非主瓣方向上，场强测量值明显低于主瓣方向同一距离的测量值，这与天线“三叶草”形状的辐射特性是一致的。
3．5 距离与场强分布关系
在较宽阔区域，全向站场强分布在近距离内衰减不明显，当出现最大测量值时，呈现递减趋势，定向站场强分布随距离存在递减趋势。在建筑物较密集区域，测量值受到多途径反射波的影响，近距离内测量值规律性不明显。其他物体的遮挡对场强分布影响很大，同一房间的窗口和室内测量值存在很大差异[4]。
4 结论
根据GB8702—1988《电磁辐射防护规定》中公众总的受照射剂量限值规定，公众照射在每天24 h内，电磁辐射场的场量参数在任意连续6 min内的平均值应满足公众照射导出限值的要求。
GSM 移动通信基站的现场监测结果表明，GSM移动通信基站对当地环境电磁辐射水平有一定的影响，特别是对50 m内建筑物影响显著，但绝大多数基站基本符合国家有关电磁辐射环境影响标准的要求，在设备正常运行情况下，不会对周围环境造成电磁辐射污染。
[参考文献】
[1] 何志辉，朱大明，年冀，等．广州市区广播电视发射塔电磁辐射调查[J]．环境监测管理与技术，2004，16(5)：22—24．
[2] 王亚民，张永富，张金明．移动通信基站电磁辐射环境监测布点的讨论[J]．辐射防护通信，2002，22(3)：27—29．
[3] 藏瑞华，孙全红．北京市移动通信台(基)站电磁辐射的监测与思考[J]．环境保护，2001，8：27—28．
[4] 谈儒猛．通信基站的电磁辐射水平及其安全防护研究[J]．安全与电磁兼容，2005。2：54—57．
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