Технология GPRS (стр. 11 из 13)
Работа этой системы основана на принципе деления некоторой территории на зоны (соты) радиусом обычно 0,5-2 километра (в условиях городской застройки), в центре или в узлах которых расположены БС, которые обслуживают РТ, находящиеся в зоне их действия. Эффективное использование выделяемого для функционирования системы частотного спектра - многократное использование одних и тех же частот, применение различных методов доступа – делает возможным обеспечение телефонной связью значительного числа пользователей в рамках одной сети. Базовые станции системы сотовой радиосвязи. БС являются приемо-передающими радиотехническими объектами, излучающими электромагнитную энергию в УВЧ диапазоне (300-3000 МГц). Кроме того, каждая БС дополнительно оснащена комплектом приемо-передающего оборудования радиорелейной связи, работающим в диапазоне 3-40 ГГц, отвечающим за интеграцию данной БС в сеть в целом. Мощность передатчиков БС обычно не превышает 5-10 Вт на несущую. В основном применяются два типа передающих (приемо-передающих) антенн БС:
- слабонаправленные с круговой диаграммой направленности (ДН) в горизонтальной плоскости – тип "Omni";
- направленные (секторные), с углом раствора основного лепестка ДН в горизонтальной плоскости 60 или 120 градусов, в соответствии с рисунком 4.1.
Значение коэффициента усиления по мощности антенн БС относительно изотропного излучателя обычно находится в пределах 8-18 дБ.
Антенны БС устанавливаются на высоте 15-100 метров от поверхности земли на уже существующих постройках: общественных, служебных, производственных и жилых зданиях, дымовых трубах промышленных предприятий и т. д., или на специально сооруженных мачтах в соответствии с рисунком.
Рисунок 4.1 – Диаграмма направленности секторной антенны (ДН 600)
К особенностям БС как объектов санитарно-эпидемиологического контроля можно отнести следующее:
- мощность излучения БС (загрузка) непостоянна во времени и зависит от количества абонентов, обслуживаемых БС в данный момент, количество абонентов в свою очередь связано с местоположением БС, временем суток и днем недели. Типичный график загрузки БС соответствует рисунку 4.2;
- благодаря относительно большой высоте размещения и характеристикам ДН передающих антенн в подавляющем большинстве случаев у БС отсутствует санитарно-защитная зона, т. е. интенсивность ЭМП, создаваемого БС, на селитебной территории на "уровне земли" не превышает предельно допустимых значений;
- гигиенически значимые уровни ЭМП могут наблюдаться только в непосредственной близости, на расстоянии до 3-5 метров от передающих антенн БС и от антенн радиорелейной связи. Из-за многолучевого распространения ЭМП (переотражения) существует гипотетическая возможность обнаружения таковых в помещениях и на балконах последних этажей зданий, на которых расположены антенны БС, и в помещениях последних этажей зданий первой линии застройки в радиусе 200-300 метров вокруг БС;
- приемопередающие оборудование БС (кроме антенн) не является источником, потенциально опасным с точки биоэлектромагнитной совместимости.
Рисунок 4.2 – Типичный график почасовой загрузки базовой станции сотовой
Мобильные радиотелефоны. Радиотелефон представляет собой миниатюрный приемопередатчик, работающий в УВЧ диапазоне, выходная мощность которого в большой степени зависит от качества связи с обслуживающей его БС. Максимальная средняя мощность радиотелефона стандарта GSM900 составляет 0,25 мВт.
Реальная выходная мощность радиотелефона может быть на порядок меньше. Кроме того, в радиотелефонах стандарта GSM-900/-1800 имеется режим DTX (Discontinuous Transmission), при котором в целях экономии заряда батареи радиотелефона в момент молчания пользователя выходная мощность телефона падает в несколько раз.
Антенны радиотелефонов имеют ДН типа "Omni", форма которой в значительной мере может искажаться при приближении телефона к телу человека.
Особенностями радиотелефона с точки зрения санитарно-эпидемиологического надзора являются:
- максимальное приближение достаточно мощного источника ЭМП к жизненно важным органам человека, прежде всего к головному мозгу;
- при оценке интенсивности ЭМП, создаваемого радиотелефоном, необходимо рассматривать единую систему "радиотелефон - пользователь", так как присутствие последнего существенно меняет картину распределения и поглощения поля;
- выходная мощность радиотелефона и, следовательно, условия воздействия ЭМП, зависят от качества связи с БС.
Радиотелефоны цифровых стандартов являются источниками импульсно модулированного ЭМП УВЧ диапазона и магнитного поля СНЧ диапазона (30 300 Гц).
Далее приведен санитарный паспорт на радиотехнический объект (РТО) ТОО "GSM Казахстан".
Санитарный паспорт на РТО выполнен в соответствии с ниже перечисленными документами:
- "Санитарные правила и нормы защиты населения от воздействия электромагнитных полей, создаваемых радиотехническими объектами" от 12 июня 1996 г. № 3-01.002-96 (с изменениями от 12.05.2000 г.);
- "Методика расчетов биологически-опасных зон радиотехнических объектов" от 10 сентября 2001 г. № 41-2/2-2938. Письмо Главного врача РСЭС в обл. УГСЭН, УГСЭН городов Алматы и Астаны, ЦСЭС на транспорте.
Технические данные по базовой станции:
- тип станции – ERICSSON RBS;
- мощность станции – 25 Вт;\
- тип антенны – K739684;
- коэффициент усиления антенны – 15,0 дБ;
- количество секторных антенн базовой станции – 3 шт;
- рабочий диапазон частот – 890,2-901,8 / 935,2-946,8 МГц;
- высота подвеса антенн над уровнем земли – 19 м;
- коэффициент потерь в антенно-фидерном тракте базовой станции –
3 дБ;
- тип модуляции – GMSK.
Технические данные по радио релейной станции:
- типстанции– Ericsson Mini-Link E;
- мощность станции – 0,1 Вт;
- тип антенны – Andrew;
- коэффициент усиления антенны – 39,5 дБ;
- количество антенн радиорелейной станции – 3 шт;
- рабочий диапазон частот – 21,6-23,6 ГГц;
- высота подвеса антенн над уровнем земли – 19 м;
- коэффициент потерь в антенно-фидерном тракте радиорелейной станции – 1,0 дБ;
- тип модуляции – QPSK;
- время и режим работы на излучение – постоянное.
Расчет биологически опасной зоны для базовой станции приведен ниже.
Для определения санитарно- защитной зоны и зоны ограничения застройки плотность потока электромагнитной энергии рассчитывается по формуле:
(4.1)где П – плотность потока электромагнитной энергии на расстоянии R, от центра излучения антенны, мкВт/см2;
Р– мощность, излучаемая антенной, Вт;
G– коэффициент усиления антенны, раз;
Ф2 – множитель, учитывающий влияние земли, для данной ситуации примем равным 1.00;
– коэффициент потерь в антенно-фидерном тракте, раз; 
– значение нормированной диаграммы направленности в направлении объекта облучения, раз; 
– значение нормированной диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, раз; 
– расстояние до точки наблюдения, м.Рассчитаем биологически опасную зону по формуле:
(4.2)где
– максимальное значение радиуса биологически опасной зоны в направлении излучения, м; 
– предельно- допустимое значение плотности потока электромагнитной энергии (для данного диапазона – 2.5 мкВт/см2).Для расчета биологически опасной зоны в вертикальной плоскости
. Для расчета биологически опасной зоны в горизонтальной плоскости 
.Подставив постоянные значения, получим следующее выражение:
-
35,56 
, 
– для вертикальной плоскости;-
35,56 
, – для горизонтальной плоскости.Форму поперечного сечения биологически опасной зоны в вертикальной плоскости рассчитаем с помощью формулы:
, (4.3)Расчеты значений для вертикальной и горизонтальной плоскостей, а также значений 
, 
приведены в таблицах 4.1 и 4.2.
Таблица 4.1 – Расчёт биологически опасной зоны базовой станции в вертикальной плоскости
 |  |  |  |  |  |  |
| передний фронт диаграммы направленности | ||||||
| 0 | 1.000 | 35.565 | 0.000 | 0.000 | 1.000 | 35.565 |
| 5 | 0.630 | 22.406 | 0.087 | 1.949 | 0.996 | 22.316 |
| 10 | 0.170 | 6.046 | 0.174 | 1.052 | 0.985 | 5.955 |
| 15 | 0.130 | 4.623 | 0.259 | 1.197 | 0.965 | 4.461 |
| 20 | 0.020 | 0.711 | 0.342 | 0.243 | 0.940 | 0.668 |
| 25 | 0.025 | 0.889 | 0.423 | 0.376 | 0.906 | 0.805 |
| 30 | 0.022 | 0.782 | 0.500 | 0.391 | 0.866 | 0.677 |
| 35 | 0.021 | 0.746 | 0.574 | 0.428 | 0.819 | 0.611 |
| 40 | 0.021 | 0.746 | 0.643 | 0.480 | 0.766 | 0.572 |
| 45 | 0.020 | 0.711 | 0.707 | 0.502 | 0.707 | 0.502 |
| 50 | 0.014 | 0.497 | 0.766 | 0.381 | 0.643 | 0.320 |
| 55 | 0.009 | 0.320 | 0.819 | 0.262 | 0.574 | 0.183 |
| 60 | 0.009 | 0.320 | 0.866 | 0.277 | 0.500 | 0.160 |
| 65 | 0.009 | 0.320 | 0.906 | 0.290 | 0.423 | 0.135 |
| 70 | 0.008 | 0.284 | 0.940 | 0.267 | 0.342 | 0.097 |
| 75 | 0.008 | 0.284 | 0.966 | 0.274 | 0.259 | 0.073 |
| 80 | 0.008 | 0.284 | 0.985 | 0.280 | 0.174 | 0.049 |
| 85 | 0.006 | 0.213 | 0.996 | 0.212 | 0.087 | 0.018 |
| 90 | 0.010 | 0.355 | 1.000 | 0.355 | 0.000 | 0.000 |
| обратный фронт диаграммы направленности | ||||||
| 100 | 0.009 | 0.320 | 0.985 | 0.315 | -0.174 | -0.055 |
| 110 | 0.008 | 0.284 | 0.940 | 0.267 | -0.342 | -0.097 |
| 120 | 0.007 | 0.248 | 0.866 | 0.215 | -0.500 | -0.124 |
| 130 | 0.006 | 0.213 | 0.766 | 0.163 | -0.643 | -0.137 |
| 140 | 0.006 | 0.213 | 0.643 | 0.137 | -0.766 | -0.163 |
| 150 | 0.006 | 0.213 | 0.500 | 0.106 | -0.866 | -0.184 |
| 160 | 0.006 | 0.213 | 0.342 | 0.072 | -0.940 | -0.200 |
| 170 | 0.006 | 0.213 | 0.174 | 0.037 | -0.985 | -0.210 |
| 180 | 0.006 | 0.213 | 0.000 | 0.000 | -1.000 | -0.213 |
Таблица 4.2 – Расчёт биологически опасной зоны базовой станции в горизонтальной плоскости
 |  | |
| 0 | 1.000 | 35.565 |
| 5 | 1.000 | 35.565 |
| 10 | 0.890 | 31.653 |
| 15 | 0.790 | 28.096 |
| 20 | 0.710 | 25.251 |
| 25 | 0.630 | 22.406 |
| 30 | 0.520 | 18.494 |
| 35 | 0.450 | 16.004 |
| 40 | 0.270 | 9.602 |
| 45 | 0.200 | 7.113 |
| 50 | 0.180 | 6.401 |
| 55 | 0.160 | 5.690 |
| 60 | 0.100 | 3.556 |
| 65 | 0.090 | 3.200 |
| 70 | 0.080 | 2.845 |
| 75 | 0.060 | 2.133 |
| 80 | 0.060 | 2.133 |
| 85 | 0.030 | 1.066 |
| 90 | 0.010 | 0.355 |
Далее приведен расчет биологически опасной зоны радиорелейной станции.