探秘通信基站
一、通信基站是什么?
(一)定义与基本原理
通信基站,即公用移动通信基站,是无线电台站的一种形式。简单来讲,它是指在一定的无线电覆盖区中,通过移动通信交换中心,与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。
我们每天都会使用手机、电脑等设备来拨打电话、传递消息或者上网等,而这背后离不开通信基站的默默工作。基站通过无线电覆盖一定的区域范围,在这个区域里,它就如同一个中转站,负责把来自移动电话终端(比如我们的手机)发出的包含语音通话、短信或者数据请求等想要发送的信息,通过天线接收下来。随后,基站内的射频接收机开始发挥作用,会将接收到的无线信号转换为数字信号,接着数字信号处理器会对这些数字信号进行诸如过滤、解调、解码、纠错等一系列处理,以此确保信号的准确性和可靠性,这一过程就是信号的接收与处理环节。
而当要把信息传递出去时,经过处理后的数字信号会被转发到移动通信核心网,核心网可是移动通信系统的核心部分,它负责处理来自基站的信号,并与其他网络(像互联网、其他运营商的网络)进行连接,从而能准确地把信息发送到目的地。要是基站需要向移动设备发送信息了,它会先从核心网接收到相应的数字信号,再使用射频发射机把这些数字信号转换回无线信号,最后通过天线发送回移动设备,使得我们能够顺利接收到信息。
基站主要由基站收发台(BTS)和基站控制器(BSC)构成。BTS 负责无线信号的接收、发送,就好比是灯塔上指示方向的明灯,而 BSC 则负责对基站收发台进行控制和管理,类似灯塔内部的指挥系统,确保通信网络的正常运行。不同类型的基站,例如 2G、3G、4G、5G 基站,其具体的工作原理会根据所采用的通信技术标准有所差异,但总体上都是围绕着上述的信号接收、处理、转发和发送这些环节来进行信息传递的,目的就是让我们在其覆盖范围内,可以随时随地保持着信号,自由地传递信息。
(二)重要地位
在我国的移动通信网络体系里,移动通信基站的建设是移动通信运营商投资的重要部分。它堪称整个移动通信网络中最关键的基础设施,其重要性体现在诸多方面。
从覆盖面来看,基站通过合理的布局以及信号的有效覆盖,使得无论是在繁华的城市中心,还是偏远的乡村、山区,甚至是人烟稀少的边境地区等,只要有基站的覆盖,人们就能使用手机等移动设备接入网络,实现通信功能,极大地拓展了通信的范围,让通信不再受地域的局限。
在通话质量保障方面,基站的性能、数量以及布局合理性等都直接影响着通话质量。优质的基站设备、合理的站点选址以及科学的频率规划等,能够减少信号干扰,保障语音通话清晰流畅,避免出现通话中断、声音模糊等影响用户体验的情况。
对于投资效益而言,基站建设的投入虽然巨大,但它带来的收益也是长远且广泛的。它是实现移动业务开展的基础,有了良好的基站覆盖,才能吸引更多用户使用移动通信服务,进而带动诸如语音通话、短信、移动数据流量等业务的消费,为运营商创造经济效益,推动整个通信行业的健康发展。
而且,基站建设的难易程度以及后续维护的方便与否,也关系到整个移动通信网络能否稳定、高效运行。便捷的建设可以让基站更快投入使用,及时扩大覆盖范围;而易于维护则能确保基站时刻处于良好的工作状态,减少故障带来的通信影响。
随着移动通信网络业务向数据化、分组化方向发展,基站的发展趋势也必然是宽带化、大覆盖面建设及 IP 化,以适应如高清视频通话、大流量数据传输、物联网等越来越多的新型通信需求。截至 2021 年 3 月底,我国建成 5G 基站 81.9 万个,占全球 70% 以上,这一庞大的基站规模为我国在购物、制造、医疗等众多行业实现 5G 网络应用的拓展和丰富完善奠定了坚实基础,由此也可见通信基站在我国通信发展以及社会各行业进步中占据的重要地位。
二、通信基站的发展历程
(一)早期基站形态(1G - 2G 时代)
通信基站的发展历程见证了通信技术的不断革新与演进。回溯到 1G 时代,那是移动通信网络部署的开端,上个世纪 70 年代末,基站的英文全称叫 Base Station,简称 BS,这一叫法沿用至今。当时多种标准林立,不过主要的两大主流制式为 AMPS 和 TACS。我国在 1987 年于河北秦皇岛和广东建立了第一代模拟移动通信系统,正式拉开了中国移动通信行业的序幕。但 1G 作为模拟系统,有着明显的缺陷,它不但容量低,同一区域内可支持的通话数量有限,而且通话质量差,经常会出现信号不稳定、声音不清晰等情况,保密性也极差,甚至在基站维护时,工作人员都有可能不小心听到用户间的对话。
进入 2G 时代,基站有了新的名称 ——Base Transceiver Station,简称 BTS,即基站收发信机。相较于 1G 基站,BTS 这个命名更加精准地体现了其功能特性,因为 Transceiver 即收发单元,是 BTS 的重要组成部分。以爱立信 RBS2206BTS 为例,其主要包括公共单元、收发单元、合分路单元,公共单元涵盖供电单元、传输接口单元、时钟分配单元等,而收发单元的功能包含无线信号的收发、放大、调制 / 解调、编解码和 DSP 数字处理等,实际上是将基带单元(BBU)和射频单元(RRU)集于一体。不过,早期的 2G 基站体积庞大且笨重,扩容和运维相当麻烦,每个收发单元只能处理一个载波信号,一个载频最多能同时容纳 8 个用户,一旦遇到基站拥塞需要扩容,运维工程师就得提着笨重的载频,穿梭于楼顶的基站,要是持续拥塞,还得扩展机柜,工作量极大。可以说,2G 时代的基站是一体化的 BTS,基带处理、射频处理、供电单元等全都放置在一个机柜里,就像个大冰箱,建设和扩容成本颇高,运维也面临诸多不便。
(二)技术变革下的演进(3G - 4G 时代)
随着通信技术的持续进步,3G 时代来临,基站名称变更为 NodeB,与 2G 时代相比,其最大的变化就是实现了 BBU 和 RRU 分离的构架。在 2G BTS 中,BBU 和 RRU 是合为一体的,存在又大又重、扩容麻烦等问题。而进入 3G 数据时代,为了应对不断攀升的数据速率需求,基带部分需要引入自适应调制和编码、MIMO 多天线等技术,如果基带与射频仍然不分离,每次扩容都要单独增加一条从基带处理、DAC 转换、RF 功放到馈线的通道,必然会大大增加建设成本。在这样的背景下,软件定义无线电技术发挥了作用,通过该技术将基带信号的生成、调制 / 解调、编解码等功能集成于一个 “中央基站集线器”(也就是 BBU)上,并借助通用公共无线电接口(CPRI)和开放式基站标准计划(OBSAI)连接,使一个 BBU 可以为多个 RRU 提供基带资源池。这种模块式的基站构架优势明显,不仅降低了建网成本,提升了网络扩容升级的灵活性,而且 BBU 和 RRU 之间采用光纤连接,避免了传统馈线远距离传输带来的高损耗。此外,运营商原本还期望借此解除设备锁绑定,提升议价权以进一步降低采购成本,不过这一想法最终未能完全实现。
到了 4G 时代,基站名称变为 eNodeB,即演进型 Node B,这一时期基站最大的特点是 SingleRAN。SingleRAN 同样依托软件定义无线电技术,是继 BBU 和 RRU 分离后,移动基站领域的又一次重大变革,它进一步降低了基站的复杂性和建设成本。 SingleRAN 最早由华为推出,早在 2008 年,华为就与沃达丰部署了全球首个融合 2G 和 3G 的 SingleRAN 基站。其厉害之处在于,它充分利用了软件和标准的弹性,面向未来 2G/3G/4G 一体化,能够以更低成本地为运营商提供平滑演进到 4G 的通道,所以深受拉美 AméricaMóvil、芬兰 TeliaSonera、瑞典 Net4Mobility、Aero2 等众多运营商的青睐,也助力华为在 4G 市场占据了重要地位。
(三)迈向 5G 时代的新面貌
如今,我们已经步入了 5G 时代,5G 支持超高速率、超低时延和超多连接,业务更加多样化,这也对基站提出了全新的要求。在架构方面,5G 基站出现了明显的变化,由于引入了 Massive MIMO 技术(大规模的多入多出),基站结构中出现了新的设备 AAU(有源天线处理单元)。因为 MIMO 越高阶,需要的天线越多,馈线也就越多,工艺复杂度越高,所以 5G 将 RRU 和原本的无源天线集成一体形成了 AAU。AAU 在信号传输链路上的架构与 RRU 相似,它与 BBU 各司其职,一个负责收发客户端无线射频信号,一个负责处理基带信号包含的信息,两者以一对光纤完成基带信号前传和回传。
同时,5G 采用 3 级的网络架构,即 DU-CU - 核心网(5GC),DU 和 CU 共同组成 gNB,每个 CU 可以连接 1 个或多个 DU,CU 和 DU 之间存在多种功能分割方案,能适配不同的通信场景和通信需求。5G 基站的这些新变化,使其能够更好地满足如高清视频通话、大流量数据传输、物联网等各类新通信需求,在整个通信发展历程中有着标志性的意义,象征着通信技术迈向了一个全新的高度,也为未来更多通信应用场景的拓展奠定了坚实基础。
三、通信基站的常见类型
(一)宏基站
宏基站是最常见的基站类型之一,通常安装在高大建筑物、山顶或塔架上。它有着较大的发射功率,这使得其覆盖范围比较广,可提供广域覆盖的无线通信服务,是移动通信网络的主要支柱,能够满足大范围内的通信需求。
比如在城市区域,宏基站被广泛部署,为大量用户提供移动通信服务,支持高速数据传输和覆盖,满足城市巨大且密集的通信需求;在农村和偏远地区,它可以弥补地理上的通信覆盖缺失,让当地居民和企业享受到与城市相当的通信服务质量;在交通枢纽如机场、车站和港口等地,宏基站能够满足大量旅客的通信需求,提供稳定的通信连接,支持旅客的无线通信和互联网接入;在大型体育场馆、会展中心和演唱会场地等活动场所,宏基站的部署可以满足瞬时大量用户同时通信的需求,确保通信服务的稳定性和可靠性,避免拥塞和信号干扰;而在灾难和紧急救援情况下,即便出现通信基础设施被破坏或中断的情况,宏基站也可以迅速恢复通信网络,为救援人员提供紧急通信渠道,协助救援工作开展;另外,在边远地区和离岛等特殊环境中,受地理条件限制传统有线通信网络很难覆盖到位时,宏基站通过无线方式覆盖这些地区,为居民和企业提供稳定的通信服务,促进经济和社会发展。
(二)微基站
微基站的发射功率相对较小,所以其覆盖范围也相应缩小,通常在 50 - 200 米左右。它多用于填补宏基站覆盖不到的区域,例如在商业建筑物、街道灯杆或室外墙壁上进行安装。
在城市中,微基站常应用于高楼密集区域或者人口密集区域,像市区中一些宏基站部署受限的地方,微基站就能发挥作用,提供更稳定和高容量的无线连接,以此来提升局部网络质量和增加网络容量,解决这些区域的信号覆盖问题,与宏基站形成协同,共同保障良好的通信环境。
(三)皮基站(微微站、企业级小基站)
皮基站的尺寸和功率都小于微基站,覆盖范围大致在 20 - 50 米。它主要应用在室内环境,比如商场、办公楼、机场或地铁站等场所。
在这些人员密集、对通信需求较高的室内公共场所,皮基站可以提供局部覆盖,解决室内信号覆盖不足或高密度用户区域的通信需求,改善室内信号质量,让人们在室内也能享受到流畅的通信服务,满足大家拨打电话、使用网络等各种需求。
(四)飞基站(毫微微站、家庭级小基站)
飞基站是最小类型的基站,它的覆盖范围非常有限,通常在 10 - 20 米左右,常用于家庭或小型企业的宽带接入等场景。
例如在家庭环境中,飞基站可以为家庭成员的手机、电脑等设备提供稳定的网络信号,满足一家人日常上网、观看视频、进行线上办公或者学习等需求;对于小型企业来说,飞基站也能保障办公区域内的通信,方便员工开展工作以及与外界进行业务联系等。
(五)其他特殊基站(如基站车等)
像基站车这类特殊基站,是一种移动式基站,通常安装在车辆上。它具备独特的优势,可用于应急通信、临时活动或特殊场合下的通信支持。
比如在发生洪水、塌方、泥石流等地质灾害,地面传输网络出现损坏,导致传统基站无法正常工作时,基站车就可以快速部署到相应地点,并提供临时的通信覆盖,方便有关部门进行抢险救灾指挥、工作协调,普通百姓也能通过它求救、报平安;在大型集会、演唱会、体育赛事等人员聚集的临时活动场合,基站车同样能发挥作用,保障现场的通信顺畅,满足大量人员的通信需求。
四、通信基站的关键构成要素
(一)机房及其内部设备
通信基站的机房内配备了诸多关键设备,它们协同工作,保障基站的正常运行。
首先是信号收发器,它如同基站的 “心脏”,负责无线信号的接收与发送工作。一方面接收来自移动设备发出的信号,将其转化为可供基站后续处理的形式;另一方面,把要传递给移动设备的信号进行相应转换后发送出去,确保信息能在基站与移动终端之间准确传递。
监控装置也不可或缺,它就像基站的 “眼睛”,时刻关注着机房内各种设备的运行状态,包括设备的温度、湿度、电压等关键参数。一旦发现参数异常,能及时发出警报,提醒工作人员前来查看和处理,避免因设备故障而影响基站的正常运行。
灭火装置则扮演着 “安全卫士” 的角色,机房内放置了大量电子设备,存在一定的火灾隐患。灭火装置能够在火灾发生初期迅速启动,及时扑灭明火,防止火势蔓延,最大限度地降低火灾对基站设备造成的损坏,保障基站的安全性。
供电设备相当于基站的 “能量源泉”,它将市电引入并进行相应的转换和分配,为机房内的所有设备提供稳定、可靠的电力支持。无论是信号收发器、监控装置还是其他设备,都依赖供电设备持续不断地供电才能正常工作,一旦供电出现问题,整个基站就会陷入瘫痪。
空调设备则起到调节机房环境的作用,可保持机房内温度和湿度在适宜的范围。基站设备在长时间运行过程中会产生热量,如果热量不能及时散发出去,过高的温度会影响设备性能,甚至造成设备损坏;而湿度过高或过低同样不利于设备的稳定运行,空调设备能有效解决这些问题,为设备创造良好的运行环境。
这些机房内的设备各自发挥着重要功能,它们相互配合,共同保障了通信基站的稳定、高效运行,是基站能够正常工作,为我们提供优质通信服务的重要基础。
(二)铁塔桅杆及相关结构
铁塔桅杆作为通信基站的重要支撑结构,根据形状等因素可分为多种不同形式,例如角钢塔、钢管塔、单管塔、桅杆等,每种形式都有其独特的适用场景和特点,但其整体都包含着几个关键的结构部分,在保障基站运行以及信号传输方面起着至关重要的作用。
防雷接地系统是铁塔桅杆不可或缺的部分,它犹如一个 “保护伞”,时刻保护着基站设备免受雷电的侵害。由于铁塔桅杆往往高耸于地面,在雷雨天气容易遭受雷击,防雷接地系统能够将雷电产生的强大电流引入大地,避免电流对基站内的敏感电子设备造成损坏,保障设备和人员的安全,确保基站可以在各种天气条件下稳定运行。
塔体是整个铁塔桅杆的主体结构,它承担着支撑天线等设备的重任,要具备足够的强度和稳定性来抵御风力、自重以及其他外力因素的影响。不同类型的塔体,像角钢塔由角钢搭建而成,结构坚实稳固;钢管塔则以钢管为主材,外形简洁且风荷载较小等,根据实际的建设需求和环境条件,选择合适的塔体结构能更好地保障基站的可靠运行。
基础部分是铁塔桅杆的根基所在,它深深地扎根于地下,将整个铁塔桅杆牢牢固定住,分散塔体传递下来的各种荷载,确保铁塔桅杆在长期使用过程中不会出现倾斜、倒塌等安全问题。基础的设计和施工需要依据基站所处的地质条件、塔体高度、荷载大小等多方面因素综合考虑,以保证其能为铁塔桅杆提供稳固的支撑。
支架部分则是用于安装和固定天线、电缆等设备的结构组件,它确保这些设备在铁塔桅杆上能处于合适的位置和角度,以便更好地进行信号的收发工作。合理设计和安装的支架能够让天线精准地覆盖目标区域,提高信号传输的效率和质量。
电缆是信号传输的 “脉络”,它连接着机房内的设备与铁塔桅杆上的天线等部件,负责将经过处理的电信号准确地传输到天线端进行发射,同时也把天线接收到的信号回传至机房内进一步处理。电缆的性能优劣直接影响着信号传输的质量,优质的电缆能减少信号损耗,保障通信的清晰流畅。
此外,还有一些辅助设施,例如攀爬梯方便工作人员对铁塔桅杆及相关设备进行维护和检修;照明设备则为夜间的操作提供必要的光线条件等。这些辅助设施虽然看似不起眼,但对于基站的日常维护和管理来说却是必不可少的,有助于保障基站长期稳定地为我们提供通信服务。
(三)天线的奥秘
天线在通信基站中是一个极为关键的部件,它有着不同的应用场景以及传输方向,并且根据不同的配置方式展现出各异的特点,在基站的信号收发过程中扮演着核心角色。
从应用场景来看,天线分为室内和室外两种类型。室内天线主要应用于如大型商场、办公楼、机场或地铁站等人员密集、对通信需求较高的室内公共场所,它可以提供局部覆盖,有效解决室内信号覆盖不足或高密度用户区域的通信需求,让人们在室内也能享受到流畅的通信服务,满足拨打电话、使用网络等各种需求。而室外天线则多用于室外环境下的广域覆盖,比如安装在铁塔桅杆上,为周边较大范围的区域提供无线信号,保障室外移动设备能够顺利接入网络进行通信。
按照传输方向区分,天线又可分为定向和全向两种。全向天线在水平方向图上表现为 360° 都均匀辐射,也就是平常所说的无方向性,在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束,一般情况下波瓣宽度越小,增益越大,它常用于郊县大区制的站型,覆盖范围大。定向天线在水平方向图上表现为一定角度范围辐射,是有方向性的,在垂直方向图上同样表现为有一定宽度的波束,其波瓣宽度越小增益也越大,常应用于城区小区制的站型,覆盖范围小,但用户密度大,频率利用率高,适用于对信号覆盖方向有明确要求的区域。
在基站信号收发过程中,天线的作用至关重要。当基站向外发送信号时,经过机房内设备处理后的电信号通过电缆传输到天线端,天线会将电信号转换为无线信号并向周围空间辐射出去,让覆盖范围内的移动设备能够接收到;而当移动设备发送信号时,天线又可以接收这些无线信号,并将其转换为电信号再通过电缆回传至机房内进行后续处理。
天线还有不同的配置方式,例如发全向、收全向等。发全向配置的天线能够全方位地向外发送信号,保证信号在各个方向上都能覆盖一定区域,适用于需要大面积覆盖且对信号方向性要求不高的场景;收全向配置则可以从各个方向接收信号,能更好地捕捉来自不同方位移动设备发出的信号,提升信号接收的全面性和准确性。不同的配置方式需要根据基站所处的具体环境、覆盖需求以及业务特点等因素来合理选择,以此来达到最佳的信号收发效果,保障通信质量。
(四)基站收发台
基站收发台(BTS)是通信基站的核心组成部分之一,它涵盖了无线发射 / 接收设备、天线和信号处理部分等关键内容,在整个通信过程中扮演着无线调制解调器的重要角色,负责移动信号的接收、发送处理工作,并且对网络覆盖面及信号好坏有着直接的影响。
其中的无线发射 / 接收设备是实现信号转换与传输的关键环节。接收设备负责接收来自移动设备通过天线传来的无线信号,将其转化为数字信号,为后续的处理做好准备;发射设备则与之相反,它会把经过信号处理部分处理后的数字信号转换回无线信号,再通过天线发送出去,让移动设备能够接收到相应的信息。这一收一发的过程,就如同一个信息的 “搬运工”,确保信息在基站与移动终端之间能够顺利传递。
天线作为基站收发台的一部分,前文已提及它有着不同的类型和特性,在这里它与无线发射 / 接收设备紧密配合,完成信号的收发工作。不同类型的天线适用于不同的场景和需求,其性能优劣直接关系到信号覆盖的范围、强度以及传输的质量等方面,例如定向天线可以将信号集中朝某个方向发射,实现远距离、精准的覆盖,而全向天线则能全方位地辐射信号,保障覆盖区域内各个方向都能接收到信号。
信号处理部分也是基站收发台的重要组成,它要对接收来的信号进行诸如过滤、解调、解码、纠错等一系列复杂的处理操作,以此确保信号的准确性和可靠性。同时,在信号要向外发送时,它还会对将要传输的数字信号进行相应的编码、调制等处理,使其符合无线传输的要求。通过这些处理过程,能有效减少信号传输过程中的干扰,提升信号质量,保障我们在使用移动设备通信时,语音通话清晰、数据传输稳定。
基站收发台作为无线调制解调器,其整体的性能和工作状态对网络覆盖面及信号好坏起着决定性作用。如果基站收发台的设备性能优良、配置合理且运行稳定,那么它就能为更大范围的区域提供稳定、高质量的信号覆盖,满足众多用户同时进行通信的需求;反之,如果基站收发台出现故障或者性能不佳,就可能导致信号覆盖范围缩小、信号强度变弱、通话中断、网络卡顿等影响用户体验的情况出现。所以,保障基站收发台的良好运行是维持优质通信服务的关键所在。
五、通信基站位置选择的讲究
(一)环境因素考量
在选择通信基站的位置时,需要综合考量其周围的通信环境,环境因素对基站信号传输有着不容忽视的影响。
首先,要尽量避开强电磁干扰、脉冲干扰区域,例如雷达站、广播电台、电视台等周边,因为这些地方产生的强大电磁信号或脉冲信号,很可能会干扰基站收发的通信信号,致使信号出现错乱、丢失或者传输质量严重下降的情况,进而影响到我们使用手机等移动设备时的通话清晰度、网络稳定性以及数据传输速度等。
同时,也应远离大量易燃物和爆炸产品的商业场所、仓库附近,像加油站、存储易燃易爆物品的企业等,这些区域存在较高的安全风险,一旦发生意外事故,不仅会对基站本身造成毁灭性的破坏,还可能因基站设备受损引发一系列连锁反应,如通信中断影响周边应急救援等工作的开展,所以出于安全和信号稳定传输的双重考虑,要远离这些危险区域。
(二)视野与周边建筑影响
通信基站最好建在开阔视野内,并且其周围不应有高大建筑物,这一选址要求对于保障基站信号传输不受遮挡、避免信号受影响有着重要意义。
开阔的视野能够让基站发射出的信号尽可能地向远处传播,减少障碍物对信号的阻挡和削弱,确保覆盖范围内的移动设备可以顺利接收到较强的信号。若基站周围存在高大建筑物,信号在传播过程中就会被遮挡、反射或折射,这样一来,信号的覆盖范围就会缩小,部分区域可能出现信号弱甚至无信号的状况,而且经过反射、折射后的信号还可能产生多径效应,造成信号传输的延迟、失真等问题,影响通信质量,比如在高楼林立的城市中,如果基站选址不当,被高楼环绕,那附近街区的信号就容易出现不稳定、时有时无的现象。
(三)地质与塔型选择关联
在基站建设中,塔的选择至关重要,而这需要先考虑施工区地质条件,在此基础上才能科学地选择合适塔型。
在正式开展通信基站塔架选择的设计和实施之前,有必要对施工区域的地质条件进行全面调查,了解施工区域是否存在诸如土质疏松、容易发生沉降、有地下溶洞等地质风险。比如在一些软土地质区域,就需要特别注意塔基的稳固性问题;若是在地震多发地带,则要考虑地质的抗震性能。基于对地质条件的掌握,再给出一系列有效的应对措施,选择合适的塔型,并全面检查经济、技术和安全指标,最终确定合适的铁塔形式。
对于桩基通信基站而言,塔的选择必须首先考虑桩体的性能,包括抗裂性和沉降等方面,并对这些性能指标进行分析和验证,毕竟通信塔的整个负载基本上直接作用于基础之上。为了提高塔的稳定性,必须特别注重基础施工,其基础施工有扩展基础、单桩基础和群桩基础这三种不同的形式。在有需要的情况下,比如为了进一步增强地基承载能力,还可以增加系杆梁和地脚螺栓,并对地基进行液化处理等操作,以此来确保铁塔能够长期稳定地矗立,保障基站信号的正常传输。例如在一些河边、海边等容易出现地基液化的区域建设基站时,做好这些防范措施就能让基站更好地应对复杂地质条件带来的挑战。
六、通信基站辐射那些事儿
(一)辐射的基本概念与分类
在日常生活中,我们常常会听到 “辐射” 这个词,但你知道辐射其实是有不同分类的吗?辐射大体上可分为 “电离辐射” 和 “电磁辐射” 这两大类。
电离辐射,简单来说,是一种能量较高的辐射,它所携带的每个光子具备的能量大到足以破坏分子间的化学键,像我们熟知的 X 光、伽马射线等都属于电离辐射。这类辐射如果强度过高,或者人体长时间暴露在其之下,是会对生物组织产生破坏作用的,所以在接触电离辐射时往往有着严格的防护与剂量控制要求。
而电磁辐射,是一种相对能量没那么高的辐射形式,它主要体现的是热效应,就好比我们生活中使用的电磁炉加热食物,靠的就是电磁辐射产生的热效应,并不会损害生物的分子键,通信基站所产生的辐射就属于电磁辐射这一类别。
其实在我们生活的环境里,处处都存在着各种辐射。像无线电台、微波炉、电脑、电视机、吹风机、收音机等家用电器都会产生电磁辐射,甚至自然界中的电闪雷击、太阳黑子活动、大气、宇宙等也都在产生电磁辐射,可以说我们时刻都处在电磁辐射的环境之中。基站产生的电磁辐射有着自身的特性,它在空间传播过程中是具有衰耗性的,也就是随着距离的增加,其辐射强度会快速地衰减。而且基站天线电磁辐射还具有较强方向性,主要是对附近区域进行一个水平方向的覆盖,就如同我们撑开一把雨伞,它向下方向的能量是很小的,再加上建筑物对电磁场也有着较强的屏蔽作用,所以建在楼顶的基站天线对楼内的居民通常不会带来太大影响。
(二)通信基站辐射的实际情况
说到通信基站的辐射量,可能很多朋友并没有一个清晰的概念,总觉得基站看着挺大挺显眼的,辐射量应该不小。其实啊,和我们常见的家用电器相比,小区基站的辐射量真的是微乎其微。
我们不妨来看一些常见家用电器的辐射量数据,比如电视机,曾在正面紧贴显示屏上测验的辐射强度为 50 微瓦 / 平方厘米,背面紧贴机壳的辐射强度能达到 40 至 50 微瓦 / 平方厘米;电吹风的辐射可以达到 100 微瓦 / 平方厘米,电磁炉的辐射量甚至能达到 580 微瓦 / 平方厘米,家庭中常用的无线路由器,在 1 米范围内产生的辐射量也有 60 微瓦 / 平方厘米以上。
而我国对于通信基站的电磁辐射是有着严格标准要求的,按照国家标准《电磁环境控制限值》(GB8702—2014)规定,通信频段功率密度应小于 40 微瓦 / 平方厘米,并且考虑到基站信号会有相互叠加的情况,在实际施工建设时,运营商通常会控制在 8 微瓦 / 平方厘米以内。通信基站天线的辐射覆盖面积往往比较广,辐射功率分散在方圆几平方公里的面积上,而且基站与人体的距离一般都超过 10 米,所以它对人体产生的影响相较于那些近距离接触的家用电器来说,是要小得多的。
(三)网络升级与辐射变化关系
随着通信技术的不断发展,网络在持续升级,像从 4G 迈向 5G 时代,不少朋友心里就会有个疑问,那就是网络升级了,通讯基站的辐射是不是也跟着变大了呀?其实并不是这样的。
网络提速,比如 5G 网络比 4G 网络速度更快,靠的可不是增强通信基站的信号发射功率,而是通过扩容传输带宽、提升抗干扰能力以及接收灵敏度这些方式来实现的,就好比是拓宽高速公路一样,让信息能更顺畅快速地传输,而不是靠加大 “马力” 来提速。并且,从 2G 基站到 5G 基站,辐射其实是越来越小的,像在 4G 时代,大型基站的功率为 40 瓦,小型基站功率为 20 瓦,而到了 5G 技术支撑下,微基站的功率仅为 10 瓦,微微基站功率甚至达到 250 毫瓦,经过波束赋形后,5G 基站分配到天线输出口的功率仅为 4 瓦,和家用照明灯每盏 15 瓦到 40 瓦的功率比起来,5G 基站辐射量可以说是微乎其微了。