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# 移动通信知识小科普

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* 手机，你的辐射危害到底有多大
* 手机，信号质量的衡量指标是啥
* 基站，你的辐射危害到底有多大
* 基站，伪基站到底是怎么一回事

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## <font color="#f00">手机，你的辐射危害到底有多大</font>

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:::info
非电离辐射 vs 电离辐射
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* 一部分电磁辐射对人体健康非常不利，被称作“==电离辐射==”，它们通常会伴随极大的能量，如太阳光（会造成晒伤乃至皮肤癌）、X光、宇宙射线等，这些高能电磁波会把人体内的原子中的电子给直接轰击出去，失去电子的原子就带上了正电，这个过程叫做“电离”。
* 另外一部分电磁辐射对人体的影响相对不那么明显，称作“==非电离辐射==”，它们产生的能量很小，如收音机和微波炉辐射，以及无线设备辐射，这些类型的电磁波频率较低，被人体吸收之后，所含的能量最终转化成了热量。

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* 电离辐射的危害是巨大的，这一点确凿无疑，因此也没有必要再进行讨论，但是，广泛应用在无线通信中的无线电波或者微波产生的<font color="#f00">非电离辐射到底是否对人体有害呢？</font>

* 非电离辐射会产生两种影响：热效应和非热效应。

1. 所谓热效应，即是人体受电磁波的影响，内部产生感应电流，体内的分子运动加剧，电磁波的能量最终转化为热量。我们日常使用的4G/5G==手机的发射功率，一般都只有几百毫瓦==（参见协议38.101对UE等级的定义），对人引起的局部温度升高不超过0.2度，再加之血液的流动，基本不会对人体产生影响。

2. 所谓非热效应，即除了组织发热之外的其它生理影响，比如：细胞生长和增殖会不会受到影响？体内各种酶的活性会不会受到影响？...
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* <font color="green">**结论是，非常遗憾，科学共同体对此的回答是：不知道，因为没有彻底搞清楚，或者说还存在争论。**</font>

* 迄今为止，负面的正面的结论都有，有评估报告称无线通信设备产生的电磁场增加了患神经胶质瘤（一种脑瘤）的风险，也有评估报告称毫米波能够抑制皮下肿瘤生长，总结下来还是那句话：迄今为止，没有任何研究表明存在一致的证据，证明接触射频场强度低于造成组织发热的限值，会产生不良健康后果。

* 那么，手机辐射的国际标准是啥？其实各个国家和组织制定了相关的电磁辐射暴露健康标准，将手机的辐射严格限制在一个很小的范围内。只要遵守这些标准，就可以认为是安全的。这个指标是：==SAR，电磁辐射比吸收率==， 其定义为「人体的一部分组织，平均一秒钟时间会吸收多少手机发出的电磁波能量」，单位为W/kg。

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* 中国在2007年发布了GB 21288《移动电话电磁辐射局部暴露限值》这一强制标准。该国标借鉴了欧洲的标准，明确规定：任意10克生物组织、任意连续6分钟内的平均比吸收率（SAR）值不得超过2.0W/kg。

* 比如，我正在使用的是小米10的5G手机，通过 “设置” -> “我的设备” -> “认证信息”，可以看到如下信息：(iphone手机，通过 “设置” > “通用” > “关于本机” > “版权” > “射频能量暴露” 看到)

* 总结起来，手机的辐射客观存在，目前也确实没有办法证明手机辐射无害，只是能是倾向于无害。现如今，无线通信给我们带来了前所未有方便和快捷，利弊权衡，非电离辐射那一点儿未知的风险简直是不值一提。
* 如果非要我给点建议的话，那么就是：大家睡觉时，把手机放远一些，不要放在枕头边上，拨打和接听电话时，接通1-2秒之后，再靠近耳朵~，信号不好的时候最好别打电话。

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## <font color="#f00">手机，信号质量的衡量指标是啥</font>

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* 一般来说，常见的用来衡量无线信号质量的指标有RSRP、RSSI、RSRQ和SINR。

* LTE网络中手机通过对小区特定参考信号（CRS）的测量获得RSRP，RSSI，RSRQ和SINR值。
* 5G网络中取消了小区特定参考信号（CRS），手机通过对同步信号（SS）和信道状态信息（CSI）的测量获得RSRP，RSRQ和SINR值。例如SS-RSRP是手机接收到同步信号的功率，而CSI-RSRP是手机接收到CSI参考信号的功率，二者计算方法一样，只不过测量的对象不一样而已。

* 下图左侧是我的手机使用某路测软件获得的信号质量信息，右侧则是通过手机的工程模式查看信号强度。


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<font color="green">**下面我们以LTE为例来解释一下这几个指标的含义**</font>

* ==RSRP==：(Reference Signal Receiving Power，<font color="red">参考信号接收功率</font>) ，它是代表无线信号强度的关键参数，正式的定义可以在3GPP 36.214中找到，它是承载参考信号的所有RE（资源粒子）上接收到的信号功率的平均值。

* 下图红色部分是发射参考信号的RE，RSRP可以理解为红色部分的功率的线性平均。


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* ==RSSI==: （Received Signal Strength Indication，<font color="red">接收信号强度指示</font>)，它测量的是含有参考信号的那些符号上接收到的总接收功率(包括有用信号，噪声，干扰等)的线性平均值。UE不需要上报RSSI，但计算RSRQ需要使用到它。
另外，RSSI的测量带宽由UE自行决定。

* ==RSRQ==:（Reference Signal Receiving Quality，<font color="red">参考信号接收质量</font>)，这个指标被定义为RSRQ = N * RSRP/RSSI，其中N是RSSI测量带宽内的RB个数。RSRQ可以看成是本小区的负载和质量的综合指标，而不单纯是质量指标。


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* ==SINR==:（Signal to Interference plus Noise Ratio，<font color="red">信号干扰噪声比</font>)，也就是常说的“信噪比”，是指接收到的有用信号强度与接收到的干扰信号（噪声和干扰之和）强度的比值，反映当前信道的链路质量。注意这是一个比值，通常用分贝(dB)表示，也就是说只是接收到的信号强度大没有用，还得看噪声的水平，就好比你喊得大声没用，如果有人吵得比你还大声，那对方可能还是听不清楚（解调不出来）。

* 下图是4G和5G协议规范中的测量配置参数，可以看到5G支持基于SINR的测量配置和报告。
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## <font color="#f00">基站，你的辐射危害到底有多大</font>

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* 我国电磁辐射的标准是根据2014年国标的一个标准《电磁环境控制限值》（==GB8702-2014==）来限定的，当中有一个电磁辐射的上限值，站在1米远的地方，==每平方米0.4瓦==（每平方厘米40微瓦）。

* 这项标准中，对于电磁辐射环境的控制限值是根据频率划分的。因为，5G移动通信基站之前，所有移动通信基站的工作频率都在800MHz-3000MHz的范围内，因此对应的限值则可以使用GB8702中规定的频率范围在30MHz-3000MHz这一档的限值标准，也就是常常会被提到的 “基站周围功率密度限制为每平方厘米40微瓦（40μW/cm2）”，一般来说，电吹风的辐射可以达到100微瓦/平方厘米，电磁炉的辐射可以达到580微瓦/平方厘米，所以，5G通讯基站的辐射量还不如你家的电器，和太阳辐射相比，更是微不足道。
* 放在国际上横向比较来看，美国标准是每平方厘米600微瓦，欧盟是450微瓦，我国要更加严格。


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<span><!-- .element: class="fragment highlight-green" -->我们来粗略计算一下真实的情况吧 - 首先看看基站</span>

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<span><!-- .element: class="fragment highlight-green" -->我们来粗略计算一下真实的情况吧 - 再来看看手机</span>

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<span><!-- .element: class="fragment highlight-red" -->拆除了基站之后会怎么样？</span>

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## <font color="#f00">基站，伪基站到底是怎么一回事</font>


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* 据说最早的时候，它是一种公安警用设备，是用来跟踪流动人口，协助破案的技术手段，后来被不法分子利用...

* 典型的伪基站通常由简易天线和专用开源软件组成，模拟目标基站，依据相关协议向目标终端发送信令，可以迫使目标终端进行小区重选，位置更新以及切换，从而达到网络诈骗，获取隐私信息等目的。

* 伪基站诞生于2G时代，2G系统设计中仅支持网络对的终端的单向认证，终端无法判断接入的基站和网络是否可信。4G时代，通过增加基站和手机之间的双向鉴权认证、信令加密和完整性保护、增强安全算法和密匙等方式，安全性得到了空前提升，但是仍然存在一些间接的隐患: <font color="#f00">**可以制造条件获取用户的IMSI**</font>，或者<font color="#f00">**可以制造条件让用户回落到2G伪基站**</font> (参见下页流程图)

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<font color="yellow">**从2G到4G，伪基站不断通过技术变革来对抗协议升级和监管手段，5G时代又怎么样呢？**</font>


* 5G理论上支持所谓“基于网络和UE辅助”的方式来捕获伪基站，就是UE终端设备负责收集信息，将信号强度等信息通过测量报告上报给网络，网络结合网络拓扑、配置信息等相关数据，对所有数据进行综合分析，确认在某个区域中是否存在伪基站，同时，通过定位技术，锁定伪基站位置，从而彻底打击伪基站。

* 题外话：<font color="green">低成本高性能小型化一直是伪基站开发者追求的目标之一，单纯从技术角度来看，伪基站还是有点意思的。</font><font color="red">但是制造和销售伪基站在我们国家是违法行为。</font>

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# The End