实测对比：三大运营商3G网络辐射强弱如何？

要说3G网络，现今国内的三大运营商均采取不同的3G网络制式，中国移动为TD-SCDMA，中国联通为WCDMA，中国电信为CDMA2000，三种制式均是基于CDMA技术。而中国移动与中国联通2G时代以GSM网络为基础，而中国电信则为CDMA（1X）。一直以来，手机辐射都是人们的关注所在，虽然人们知道过强的辐射会危害健康，但是手机辐射是怎样的一个情况？不同网络制式的辐射的差异如何？接下来一起来了解。

图1：运营商3G网络辐射情况解析

GSM/CDMA发射功率要求

首先我们需要看看2G网络下，GSM与CDMA网络的发射功率差异，了解它们的各自辐射状况，进而再进一步延伸到3G网络中。从CDMA和GSM相关技术规范对手机发射功率的要求中可以知道，目前普遍使用的GSM手机900MHz频段最大发射功率为2W（33dBm），1800MHz频段最大发射功率为1W （30dBm），低频段的最大发射功率更高。同时规范要求，对于GSM900和1800频段，通信过程中手机最小发射功率分别不能低于5dBm和0dBm。CDMA IS-95A规范对手机最大发射功率要求为0.2W-1W（23dBm-30dBm），实际上目前网络上允许CDMA手机的最大发射功率为23dBm (0.2W)，规范对CDMA手机最小发射功率没有要求。因此CDMA网络所规范的最大发射功率要小于GSM网络。

图2：CDMA/GSM发射功率比较

 

当然，规范中只是理论的数值，实际通信的过程中，手机的实际发射功率还要取决于当时的环境，包括基站密度、信号强度、系统对通信质量要求等等。GSM系统要求到达基站的手机信号的载干比通常为9dB左右，由于CDMA系统采用扩频技术， 扩频增益对全速率编码的增益为21dB， 所以对解扩前信号的等效载干比的要求小于-14dB(CDMA系统通常要解扩后信号的 值为7dB左右），因此CDMA只需更小的信号发射便可以维持较高的通信质量，这也是为什么CDMA基站密度较弱的原因之一。

图3：电话周围形成辐射磁场

 

手机与系统的通信可分为两个阶段，一是接入阶段，二是话务通信阶段。GSM和CDMA手机发射功率的初始值的取定及功率控制机制是不同的。对于GSM系统，手机在随机接入阶段没有进入专用模式以前，是没有功率控制的，为保证接入成功，手机以系统能允许的最大功率发射 (通常是手机的最大发射功率)。在分配专用信道（SDCCH或TCH）后，手机会根据基站的指令调整手机的发射功率，调整的步长通常为2dB。调整的频率为60ms一次。

对于CDMA系统，在随机接入状态下，手机会根据接收到的基站信号电平估计一个较小的值作为手机的初始发射功率,，发送第一个Access Probe，如果在规定的时间内没有得到基站的应答信息，手机会加大发射功率，发送第二个Access Probe，如果在规定时间内还没有得到基站的应答信息，手机会再加大发射功率。这个过程重复下去，直到收到基站的应答或者到达设定的最多尝试次数为止。在通话状态下，每1.25ms 基站会向手机发送一个功率控制命令信息，命令手机增大或减少发射功率，步长为1dB。

CDMA系统具有独特的技术，如软切换、RAKE接收机对多径的分集作用、强有力的前向纠错算法对对上行链路预算的改善等，CDMA系统对手机的发射功率的要求比GSM系统对手机发射功耗要小。由于且GSM手机在接入过程中以最大的功率发射，在通话过程中功率控制速度较慢，所以手机以大功率发射的机率较大；而CDMA手机独特的随机接入机制和快速的反向功率控制，可以使手机平均发射功率维持在一个较低的水平。
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手机安全辐射标准与发射功率

手机辐射对人体的影响尚在不断的观察与研究之中， 国外有大量相互矛盾的研究报告，目前尚未有全面的科学的结论。目前国际上（包括美国FCC，NCRP，欧洲的CENEIEC）普遍采用的标准是SAR值（SPECIFIC ABSORPTION RATE），它指的是人体单位质量吸收的射频功率。

其中σ是人体组织的电导率，为人体组织的密度，E为人体组织内因受电磁辐射产生的场强。这三个参数都是人体位置的函数。如果要求某一器官吸收的射频功率，则可由积分关系得出，M是器官的质量，也可指整个人体。

由于手机在通话时靠近人的脑部（不带耳机），手机辐射天线与人脑的距离通常小于15cm。人脑处于天线辐射的近场，由于人体组织结构的复杂性，理论上计算天线辐射功率与人体内场强分布的关系非常困难。但根据电磁场理论，有一点是可以肯定的，在天线结构以及手机和人体相对位置一定的情况下，天线输入功率越大，在人体内形成的电场强度越高，人体吸收的射频辐射功率越大。目前测量SAR值一个重要方法是使用人体组织等效模型，利用探头来测量受射频辐射的人体内的实际场强值。

手机辐射属于人不能控制射频源的非控制辐射。需要说明的是，目前进行的手机SAR测试得到的结果，均是在手机以最大发射功率和全速率的情况下得到的。CDMA手机最大发射功率为0.2W，GSM手机最大发射功率为2W，但GSM手机只在1/8的时间发射，而SAR值的测定是一个较长时间的平均，因此，GSM手机和CDMA手机在这种情况下的SAR值相近是不足为奇的。

图4：手机辐射

不过我们不能因为在这种极限情况下CDMA手机和GSM手机SAR值相当而武断地认为在实际的通信过程中CDMA手机和GSM手机辐射也相近。因为在实际通信过程中，GSM手机和CDMA手机都不会总是以最大功率发射，特别是CDMA手机以全速率，最大功率发射的概率极小。GSM手机以大功率发射的概率远远大于CDMA手机大功率发射的概率，CDMA手机的平均发射功率远远小于CDMA手机的最大发射功率，也远远小于GSM手机的平均发射功率，因此，在实际通信过程中的CDMA手机对人体辐射的实际SAR值将大大低于CDMA手机标称的SAR值，也远低于GSM手机实际的SAR值。

此外，目前广泛采用的SAR标准可能不能够全面反应手机辐射对人体的影响。因为该标准是根据电磁辐射对人体的热效应制定的。事实上，电磁波，特别是低频脉冲电磁波对人体辐射的非热效应也日益引起人们的关注。GSM手机发射产生的低频脉冲电磁波已经影响到精密医疗设备、助听设备的正常使用，是否对人体也有害目前尚无定论。因此为避免GSM手机的缺陷，第三代移动通信系统（以CDMA技术为技术）的终端设备发射的将都是跟CDMA手机一样采用连续的无线电波而非脉冲电波。

系统测试

究竟GSM手机和CDMA手机辐射功率相差多少？为得出实际的客观的比较结果，一家国际著名的CDMA技术权威公司和国内某知名的GSM网络优化公司技术人员进行了一个系统式的发射功率测试，沿北京市二环路全线进行了CDMA和GSM现网中手机发射功率的测试。测试结果表明，在二环路上CDMA手机平均发射率为1.72毫瓦，GSM手机平均发射率为773毫瓦，两者相差449倍。
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CDMA测试手机和GSM测试手机同时拔打1861，汽车内收音机调整到适当音量，摸拟双向通话。车速40km左右。GSM手机每480ms抽样一次，CDMA手机每20ms抽样一次。

图5：GSM手机发射功率分布图

图6：CDMA手机发射功率分布图

CDMA手机的线性平均发射功率为2.4dBm (1.72毫瓦)，以最大功率 (23dBm，0.2瓦) 发射的概率为0.2%；GSM手机的线性平均发射功率为28.9dBm (773毫瓦)，以最大功率(2瓦)发射的概率为21.8%。测试的环境中，北京移动GSM网络已相当成熟，基站间距较小，GSM手机可以较小功率发射；而CDMA网络处于发展阶段，基站密度与信号都没有GSM要来得好，如果加以优化后，相信CDMA网络的发射功率应该会更加低。实际上，GSM即使在信号比较好的情况下，发射功率也没有做到很小，而且不太稳定，信号稍一波动容易回到最大的发射功率33dBm上。

动手实际测试

我们也进行了相关的简单测试，采用Estack ES-305A型电子辐射检测仪，第一阶段将手机拨号，使其为通话状态，但尚未接通，此刻来使用辐射测试仪测试手机周围辐射，找到平均辐射值最大的地方。第二阶段用手机拨号，接通五秒后，利用辐射测试仪在手机四周检测，同样是找到平均辐射值最大的地方。

图7：Estack ES-305A型电子辐射检测仪

Estack ES-305A型电子辐射检测仪是一台精密的智能电子仪器，辐射测量范围，低频在0-200伏/米（低频辐射电场强度），高频在0-2000微瓦/平方厘米（高频辐射功率密度）。精确度方面，电场强度为0.1伏/米，而功率密度在1微瓦/平方厘米。频率范围在20HZ-3000MHZ，感应轴为单轴。

图8：Estack ES-305A型电子辐射检测仪

由于手机辐射的大小除却与所处信号强度环境有关，还与手机内部设计有关，因此我们以联通的网络作为对比，看看电信与联通、移动与联通的网络辐射对比。机型方面的组合为CDMA与WCDMA版的HTC One，TD-SCDMA与WCDMA版的vivo Xplay。测试中我们会分别进行2G与3G网络的辐射对比，所处环境中网络信号都满格，尽量保证三大运营商都有较好的网络环境。（单位：微瓦/平方厘米）
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测试中我们采用单反翻拍的形式，由于辐射数值是不断变化的，因此仪表显示中的瞬时辐射数值只是代表某一时刻的，并不代表平均的辐射数值。最大值直接在仪器显示，平均值通过观察30S左右的数值记录起来计算得到。

图9：联通GSM：未接通 最大值411 平均值352

图10：联通GSM：已接通 最大值393 平均值285

图11：联通WCDMA：未接通 最大值130 平均值30

图12：联通WCDMA：已接通 最大值60 平均值5

图13：电信CDMA：已接通 最大值31 平均值4

图14：发射强度数值对比（单位：微瓦/平方厘米）

中国联通与中国电信的网络对比中，在2G网络下，联通转为GSM网络，不论是拨号未接通还是接通中，其突发的发射强度都会比较大，一般最大值到400多。未接通下，其发射强度维持在较高的水平，约在200-300之间；接通后，发射强度逐渐降低，不过都维持在100-200左右。
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联通WCDM网络下，发射强度大幅降低，最大值维持在100以下，平均只有0-30左右，接通后其辐射基本可以忽略；中国电信通话会自动转为CDMA 1X网络，而它的表现最佳，最大发射强度只是在30左右，而不论是未接通还是接通下，发射强度只在个位数徘徊。接下来看看联通与移动的比较：

图15：发射强度测试

前面已经说到，手机的发射强度除了跟网络环境有关，还与手机的电路设计有关。vivo Xplay的信号最强的地方在底部位置，很有可能便是天线设计的地方，虽然并不在听筒附近，对人地的伤害并没有太大，但与HTC One相比，其信号屏蔽还需加强。

图16：发射强度数值对比（单位：微瓦/平方厘米）

说回网络的状况，联通GSM网络与前面的测试情况较为相似，未接通与已接通状况下的发射强度都较强，平均达到了300以上。在联通WCDMA下，发射强度有了很大的改善，基本与HTC One测试的状况保持一致，平均能够维持在30以下的较低水平（突发有达到100以上的状况）。

中国移动的测试受网络环境的影响，GSM网络的状况与联通GSM状况基本是一样的，都达到了300以上的数值；TD-SCDMA网络下，进行拨号通话其会自动转换为2G E网承载（Xplay信号显示仍然为H），因此发射强度与GSM网络是相似的。首先我们推测由于我们所处的地点虽然TD信号不错，但是可能通话承载被划定由E网承担，这就造成TD不走语音通话的线路，所以我们找了其他TD信号的地方重新测试，果然在TD承载通话的状况下，发射强度也会大幅度下降，甚至比与WCDMA要低。
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小结

从测试可以看出，三大运营商虽然所采用的网络制式不同，但是其本质都是属于CDMA技术，因此相比GSM网络有着较大的辐射优势。我们可以确定GSM网络在各方面环境与CDMA网络相近的情况下，前者的辐射强度要大于后者。日常如果我们通话、短信、上网等操作走的是3G网络，那么辐射强度会维持在较低的水平，当然CDMA这里仍然是具有优势的，但相比2G网络，3G时代的优势没有太过明显。

不过我们需要留意的是，三大运营商中，中国移动与中国联通虽然在3G覆盖上已经有长足的发展，但一些网络盲点或信号较弱的地方仍然会转为2G E网，这里中国电信CDMA网络的优势便会突显出来。

3G网络辐射

3G时代下，三大运营商虽然都采取了不同的网络制式，但其与CDMA技术并没有本质上的区别，因此手机的发射功率能够得到有效的控制。理论上，TD-SCDMA、WCDMA与CDMA2000的发射功率均是处在同一等级上，辐射也能够大幅度减小。

前面我们已经了解到GSM/CDMA网络的辐射情况对比，2G网络下，在大多数的环境中（假定网络信号稳定、基站密度较高），CDMA网络无疑在发射功率与辐射上要小于GSM网络。3G网络下，由于三大运营商均采取了CDMA技术的制式，因此能够减少手机的辐射。话虽如此，中国移动与中国联通2G时代下采用GSM网络，虽然经过了多年的3G建网后，3G网络覆盖与信号都有大幅度的提高，但仍然存在很多3G信号的盲区或者信号弱的地方，这就导致手机会自动切换为2G的GSM网络。

由于CDMA和GSM的技术体制对CDMA和GSM手机的发射功率的要求以及初始发射功率值的取定以及功率控制机制不同，在通信过程中，CDMA手机的平均发射功率远远低于GSM手机的平均发射功率。从测试中可知CDMA手机的平均发射功率比GSM手机的发射功率小500多倍，考虑到GSM手机只在八分之一时间内发射，在同等时间内，CDMA辐射的能量比GSM手机辐射的能量小60倍以上。

图17：CDMA技术相对来说“绿色”

 

总括来说，中国电信的3G网络覆盖是较为不错的，不论是2G或者3G网络，通话、上网等操作的发射功率与辐射都较小，而中国移动与中国联通的3G网络覆盖仍有待加强，2G下的GSM网络的辐射较强。当然这个辐射强度仍然在安全的范围，消费者不用过分担心，建议在信号弱的地方，还是尽量避免在GSM网络进行长时间通话。