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title: 移动通信知识小科普
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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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## 手机，你的辐射危害到底有多大
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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非电离辐射到底是否对人体有害呢？
* 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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* **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。**
* 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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## 手机，信号质量的衡量指标是啥
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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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**下面我们以LTE为例来解释一下这几个指标的含义**
* ==RSRP==：(Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率) ，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，接收信号强度指示)，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，参考信号接收质量)，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，信号干扰噪声比)，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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## 基站，你的辐射危害到底有多大
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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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我们来粗略计算一下真实的情况吧 - 首先看看基站
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我们来粗略计算一下真实的情况吧 - 再来看看手机
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拆除了基站之后会怎么样？
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## 基站，伪基站到底是怎么一回事
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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: **可以制造条件获取用户的IMSI**，或者**可以制造条件让用户回落到2G伪基站** (参见下页流程图)
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**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？**
* 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：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。但是制造和销售伪基站在我们国家是违法行为。
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# The End