Quy chuẩn Việt Nam QCVN 8:2010/BTTTT

QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA

QCVN 08:2010/BTTTT

VỀ PHƠI NHIỄM TRƯỜNG ĐIỆN TỪ CỦA CÁC TRẠM GỐC ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG MẶT ĐẤT CÔNG CỘNG
National technical regulation on electromagnetic exposure from public land mobile base stations

Lời nói đầu

QCVN 08:2010/BTTTT được xây dựng trên cơ sở soát xét, chuyển đổi Tiêu chuẩn Ngành TCN 68-255:2006 “Trạm gốc điện thoại di động mặt đất công cộng – Phương pháp đo mức phơi nhiễm trường điện từ” ban hành theo Quyết định số 27/2006/QĐ-BBCVT ngày 25 tháng 07 năm 2006 của Bộ trưởng Bộ Bưu chính, Viễn thông (nay là Bộ Thông tin và Truyền thông).

Các yêu cầu kỹ thuật của QCVN 8:2010/BTTTT được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn CENELEC EN 50400 (6-2006), CENELEC EN 50383 (8-2002) và Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3718-1:2005.

QCVN 08:2010/BTTTT do Cục Quản lý chất lượng Công nghệ thông tin và Truyền thông biên soạn, Vụ Khoa học và Công nghệ trình duyệt và được ban hành kèm theo Thông tư số 18/2010/TT-BTTTT ngày 30 tháng 07 năm 2010 của Bộ trưởng Bộ Thông tin và Truyền thông.

QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA

VỀ PHƠI NHIỄM TRƯỜNG ĐIỆN TỪ CỦA CÁC TRẠM GỐC ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG MẶT ĐẤT CÔNG CỘNG

National technical regulation on electromagnetic exposure from public land mobile base stations

1. QUY ĐỊNH CHUNG

1.1. Phạm vi điều chỉnh

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia này quy định mức giới hạn phơi nhiễm trường điện từ  không do nghề nghiệp của các trạm gốc điện thoại di động mặt đất công cộng (trạm thu phát thông tin di động) và phương pháp đo, đánh giá sự tuân thủ.

1.2. Đối tượng áp dụng

Quy chuẩn này áp dụng cho các trạm gốc điện thoại di động mặt đất công cộng có anten lắp đặt ngoài trời, hoạt động trong dải tần số từ 110 MHz đến 3 GHz.

1.3. Tài liệu viện dẫn

[1]         CENELEC EN 50400 (June 2006) “Basic standard to demonstrate the compliance of fixed equipment for radio transmission (110 MHz – 40 GHz) intended for use in wireless telecommunication networks with the basic restrictions or the reference levels related to general public human exposure to radio frequency electromagnetic fields, when put into service”.

[2]         CENELEC EN 50383 (August 2002) “Basic standard for the calculation and measurement of electromagnetic field strength and SAR related to human exposure from radio base station and fixed terminal stations for wireless telecommunication systems (110 MHz – 40 GHz)”.

[3]         TCVN 3718-1:2005 “Quản lý an toàn trong trường bức xạ tần số rađiô – Phần 1: Mức phơi nhiễm lớn nhất trong dải tần từ 3 kHz đến 300 GHz”.

1.4. Hằng số, đơn vị, đại lượng vật lý

Đại lượng vật lý

1.5. Giải thích từ ngữ

1.5.1. Anten (antenna)

Anten là thiết bị thực hiện việc chuyển đổi năng lượng giữa sóng được dẫn hướng (ví dụ trong cáp đồng trục) và sóng trong môi trường không gian tự do, hoặc ngược lại. Anten có thể được sử dụng để phát hoặc thu tín hiệu vô tuyến. Trong Quy chuẩn này, nếu không có quy định cụ thể, thuật ngữ anten được dùng để chỉ anten phát.

1.5.2. Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (Equivalent Isotropic Radiated Power - EIRP)

Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương được xác định bởi công thức:

trong đó:

-          P_EIRP: (dBm): công suất bức xạ đẳng hướng tương đương;

-          P_t: (dBm): tổng công suất của các máy phát;

-          L: (dB): tổng suy hao từ các máy phát đến anten (ví dụ do combiner, feeder…);

-          G: (dBi): độ tăng ích cực đại của anten tương ứng với anten đẳng hướng.

hoặc:                                                

trong đó:

-          P_EIRP (W): công suất bức xạ đẳng hướng tương đương;

-           P_t (W): tổng công suất của các máy phát;

-           L (dB): tổng suy hao từ các máy phát đến anten (ví dụ do combiner, feeder…);

-          G (dBi): độ tăng ích cực đại của anten tương ứng với anten đẳng hướng.

1.5.3. Cường độ trường điện (electric field strength - E)

Cường độ trường điện là độ lớn của véctơ trường tại một điểm, xác định bằng lực F trên một đơn vị điện tích q chia cho điện tích đó:

Cường độ trường điện có đơn vị là V/m.

1.5.4. Cường độ trường từ (magnetic field strength - H)

Cường độ trường từ là độ lớn của véctơ trường tại một điểm gây ra bởi lực tĩnh điện F lên điện tích q chuyển động với vận tốc v:

Cường độ trường từ có đơn vị là A/m.

1.5.5. Điểm đo (Point of Investigation - PI)

Điểm đo là vị trí nằm trong vùng đo (DI) nơi thực hiện đo các giá trị trường điện E, trường từ H hoặc mật độ công suất S.

1.5.6. Điểm tham chiếu (Reference Point - RP)

Đối với anten dạng tấm (panel antenna) thì điểm tham chiếu là tâm của tấm phản xạ sau (rear reflector). Đối với anten đẳng hướng (omni-directional) thì điểm tham chiếu là tâm của anten. Với các loại anten khác cần phải quy định điểm tham chiếu thích hợp.

1.5.7. Đường biên tuân thủ (Compliance Boundary - CB)

Đường biên tuân thủ là đường bao xác định một vùng thể tích mà ngoài vùng đó mức phơi nhiễm tại bất cứ vị trí nào cũng không vượt quá mức giới hạn phơi nhiễm, không tính đến ảnh hưởng của các nguồn bức xạ khác.

Vùng tuân thủ là vùng thể tích được bao bởi đường biên tuân thủ.

1.5.8. Mật độ công suất (power density - S)

Mật độ công suất là công suất bức xạ tới vuông góc với một bề mặt, chia cho diện tích bề mặt đó. Mật độ công suất có đơn vị là W/m².

1.5.9. Mật độ công suất sóng phẳng tương đương (equivalent plane wave power density)

Mật độ công suất sóng phẳng tương đương là công suất trên một đơn vị diện tích được chuẩn hóa theo phương lan truyền của sóng phẳng trong không gian tự do được biểu diễn bởi:

1.5.10. Máy phát (transmitter)

Máy phát là thiết bị phát ra công suất điện tần số vô tuyến và được nối với anten cho mục đích truyền thông tin.

1.5.11. Mức giới hạn phơi nhiễm (exposure level)

Mức giới hạn phơi nhiễm được dùng để so sánh với các giá trị phơi nhiễm. Trong dải tần số từ 30 MHz đến 3 GHz, các mức giới hạn phơi nhiễm có thể là giá trị cường độ trường điện, cường độ trường từ hoặc mật độ công suất.

1.5.12. Mức hấp thụ riêng (Specific Absorption Rate - SAR)

Mức hấp thụ riêng là mức theo thời gian mà năng lượng RF truyền vào một đơn vị khối lượng sinh học, biểu thị bằng Oát trên kilôgam (W/kg).

1.5.13. Nguồn liên quan (Relevant Source - RS)

Nguồn liên quan là nguồn bức xạ vô tuyến trong dải tần số từ 30 MHz đến 3 GHz có Tỷ lệ phơi nhiễm lớn hơn 0,05 tại một điểm đo (PI) xác định.

1.5.14. Phơi nhiễm (exposure)

Phơi nhiễm là hiện tượng xuất hiện khi con người bị đặt trong trường RF hoặc dòng điện tiếp xúc.

1.5.15. Phơi nhiễm không do nghề nghiệp (non-occupational exposure)

Phơi nhiễm không do nghề nghiệp là phơi nhiễm của con người, không phải do trong khi làm việc hoặc do công việc.

1.5.16. Thiết bị cần đo kiểm (Equipment Under Test – EUT)

Thiết bị cần đo kiểm (EUT) là trạm gốc cần phải đo theo phương pháp quy định trong Quy chuẩn này.

1.5.17. Tính đẳng hướng (isotropy)

Tính đẳng hướng là đặc tính vật lý không thay đổi trong mọi hướng.

1.5.18. Trạm gốc (Base Station - BS)

Trạm gốc là thiết bị cố định sử dụng để truyền sóng vô tuyến được sử dụng trong mạng di động mặt đất công cộng. Trong phạm vi của Quy chuẩn này, thuật ngữ trạm gốc bao gồm các máy phát vô tuyến và anten đi kèm.

1.5.19. Trở kháng không gian tự do (intrinsic impedance of free space)

Trở kháng đặc tính là tỉ số giữa cường độ trường điện với cường độ trường từ của sóng điện từ lan truyền trong không gian. Trở kháng đặc tính của sóng phẳng trong không gian tự do (trở kháng không gian tự do) xấp xỉ bằng 377W (hay 120pW).

1.5.20. Tỷ lệ phơi nhiễm (Exposure Ratio)

Tỷ lệ phơi nhiễm là thông số được đánh giá tại một vị trí xác định cho mỗi tần số hoạt động của nguồn phát vô tuyến, được biểu diễn bằng tỉ số giữa mật độ công suất sóng phẳng tương đương so với mức giới hạn phơi nhiễm tương ứng.

Trong dải tần số từ 30 MHz đến 3 GHz:

trong đó:

-          ER: Tỷ lệ phơi nhiễm tại mỗi tần số hoạt động của nguồn;

-          f: tần số hoạt động của nguồn;

-          S: mật độ công suất sóng phẳng tương đương đo được tại tần số f của nguồn;

-          S_L: mức giới hạn phơi nhiễm dẫn xuất dưới dạng mật độ công suất sóng phẳng tương đương tại tần số f;

-          E: cường độ trường điện đo được tại tần số f của nguồn;

-          E_L: mức giới hạn phơi nhiễm dẫn xuất dưới dạng cường độ trường điện tại tần số f.

1.5.21. Tỷ lệ phơi nhiễm tổng cộng (Total Exposure Ratio - TER)

Tỷ lệ phơi nhiễm tổng cộng là giá trị lớn nhất của tổng các giá trị phơi nhiễm của EUT và tất cả các nguồn liên quan trong dải tần số từ 30 MHz đến 3 GHz:

trong đó:

-         ER_EUT: Tỷ lệ phơi nhiễm của EUT;

-          ER_RS: Tỷ lệ phơi nhiễm của tất cả các nguồn liên quan.

1.5.22. Vùng đo (Domain of Investigation - DI)

Vùng đo là phân vùng của vùng liên quan nơi người dân có thể tiếp cận khi trạm gốc đã được đưa vào hoạt động.

1.5.23. Vùng liên quan (Relevant Domain - RD)

Vùng liên quan là vùng xung quanh anten, trong đó Tỷ lệ phơi nhiễm do anten đó gây nên lớn hơn 0,05.

1.5.24. Vùng thâm nhập (Public Access - PA)

Vùng thâm nhập là nơi có thể diễn ra các hoạt động đi lại, sinh hoạt trong điều kiện bình thường của người dân.

2. QUY ĐỊNH KỸ THUẬT

2.1. Giới hạn phơi nhiễm không do nghề nghiệp

Giới hạn phơi nhiễm không do nghề nghiệp đối với các tần số của các trạm gốc điện thoại di động mặt đất công cộng phải phù hợp với giới hạn quy định tại điều 6.3 của Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3718-1:2005, cụ thể như sau:

Mức giới hạn phơi nhiễm không do nghề nghiệp đối với các tần số của các trạm gốc điện thoại di động mặt đất công cộng, dẫn xuất dưới dạng mật độ công suất sóng phẳng tương đương là 2 W/m² (hoặc dẫn xuất dưới dạng cường độ điện trường là 27,5 V/m hoặc dẫn xuất dưới dạng cường độ từ trường là 0,073 A/m).

2.2. Phương pháp xác định tỷ lệ phơi nhiễm tổng cộng

Mục này quy định phương pháp xác định Tỷ lệ phơi nhiễm tổng cộng trong các khu vực liên quan nơi người dân có thể tiếp cận.

2.2.1. Mô tả phương pháp

Tỷ lệ phơi nhiễm tổng cộng được xác định theo lưu đồ Hình 1.

Chu trình minh họa trong Hình 1 được thực hiện theo 3 bước như sau nhằm xác định Tỷ lệ phơi nhiễm tổng cộng:

-          Bước 1: xác định vùng tuân thủ của trạm gốc theo 2.3.1. Nếu người dân có thể tiếp cận không gian trong đường biên tuân thủ (vùng tuân thủ) thì Tỷ lệ phơi nhiễm tổng cộng sẽ lớn hơn 1.

-          Bước 2: xác định vùng liên quan và vùng đo theo 2.3.3 và 2.3.4. Nếu người dân không có khả năng tiếp cận vào vùng liên quan, nghĩa là không tồn tại vùng đo, thì Tỷ lệ phơi nhiễm tổng cộng sẽ nhỏ hơn hoặc bằng 1.

-          Bước 3: xác định Tỷ lệ phơi nhiễm tổng cộng trong vùng đo theo 2.2.2.

Hình 1 - Lưu đồ đánh giá Tỷ lệ phơi nhiễm tổng cộng

2.2.2. Đánh giá toàn diện Tỷ lệ phơi nhiễm tổng cộng

Việc đánh giá toàn diện Tỷ lệ phơi nhiễm tổng cộng nhằm xác định Tỷ lệ phơi nhiễm tổng cộng lớn nhất trong các khu vực liên quan nơi mà người dân có thể tiếp cận (nghĩa là vùng đo).

Nếu nhà khai thác thiết lập ranh giới của khu vực cấm (restricted area) nhằm ngăn sự tiếp cận của người dân tới khu vực xung quanh EUT và/hoặc các nguồn liên quan thì việc đánh giá phải được thực hiện tại các điểm đo (PI) nằm sát với các ranh giới này (xem Hình 2).

Hình 2 - Ranh giới vật lý của khu vực cấm nằm trong vùng đo

Tỷ lệ phơi nhiễm tổng cộng được xác định tại các điểm đo (PI, xem 1.5.5) bằng phương pháp mô tả trong 2.4 và 2.5. Bước lấy mẫu (khoảng cách giữa các điểm đo) tối đa là 2 m. Tập hợp các điểm đo phải tạo thành lưới với mắt lưới là hình vuông có kích thước tối đa là 2 m x 2 m.

Hình 3 - Ba vị trí đo tại từng điểm đo

Tại mỗi điểm đo, Tỷ lệ phơi nhiễm tổng cộng được xác định là giá trị lớn nhất của các giá trị Tỷ lệ phơi nhiễm tổng cộng đo được tại các vị trí đo có độ cao so với mặt sàn nơi người dân tiếp cận (public walkway) là 110 cm, 150 cm và 170 cm và nằm trong vùng đo (DI) như minh họa trong Hình 3.

2.3. Phương pháp xác định các vùng

2.3.1. Vùng tuân thủ

Hình 4 - Vùng tuân thủ của anten định hướng

Vùng tuân thủ của một anten định hướng (directional) là một hình trụ tròn (đường kính là D) và chiều cao bằng độ dài mặt bức xạ anten cộng thêm 20 cm, mở rộng 10 cm về hai phía trên và dưới của anten (H=h+0,2 m), hình trụ này được bắt đầu từ sau anten 10 cm và có trục song song với trục của anten (xem chi tiết tại Hình 4).

Công thức xác định đường kính của vùng tuân thủ của anten định hướng (xem Phụ lục A):

trong đó:

-          D (m): đường kính của hình trụ (đường kính của vùng tuân thủ);

-          P_EIRP (W): công suất bức xạ đẳng hướng tương đương của anten (xem mục 1.5.2);

-          S_L (W/m²): mức giới hạn phơi nhiễm không do nghề nhiệp (dẫn xuất dưới dạng mật độ công suất sóng phẳng tương đương). S_L là mức giới hạn phơi nhiễm nhỏ nhất trong các mức giới hạn phơi nhiễm tại các tần số phát khác nhau của anten (nếu có).

Hình 5 - Vùng tuân thủ của anten đẳng hướng

Vùng tuân thủ của một anten đẳng hướng (omni-directional) là một hình trụ tròn (đường kính là D) và chiều cao bằng độ dài mặt bức xạ anten cộng thêm 20 cm, mở rộng 10 cm về hai phía trên và dưới của anten (

Phụ lục A

(Tham khảo)

Xác định vùng tuân thủ

A.1.          Xác định đường kính của vùng tuân thủ

Hình A.1a và A.1b biểu diễn mặt cắt ngang (vuông góc với trục anten) của vùng tuân thủ của anten định hướng và anten đẳng hướng qua điểm tham chiếu của anten (xem 1.5.6).

Hình A.1 - Mặt cắt ngang của vùng tuân thủ qua điểm tham chiếu

Trên mặt cắt ngang gọi điểm F là điểm xa nhất so với điểm tham chiếu (RP) theo hướng búp sóng chính của anten định hướng (xem Hình A.1a).

Áp dụng mô hình truyền sóng trong không gian tự do, với giả thiết tại điểm F trên đường biên tuân thủ có đặc tính bức xạ trường xa, mật độ công suất tại điểm F sẽ là:

 (W/m²)

trong đó:

-          P_EIRP (W): công suất bức xạ đẳng hướng tương đương của anten;

-          d (m): khoảng cách từ điểm tham chiếu (RP) đến điểm F;

-          S_F (W/m²): mật độ công suất tại điểm F.

Theo định nghĩa đường biên tuân thủ thì mật độ công suất tại điểm F bằng mức giới hạn phơi nhiễm dẫn xuất dưới dạng mật độ công suất, S_F =SL . Vì vậy:

Đường kính của vùng tuân thủ là D = d + 0,1 (m)

Như vậy:

Chọn điểm A là điểm bất kỳ nằm trên đường biên tuân thủ của anten đẳng hướng (xem Hình A.1b).

Áp dụng mô hình truyền sóng trong không gian tự do, với giả thiết tại điểm bất kỳ trên đường biên tuân thủ của anten đẳng hướng có đặc tính bức xạ trường xa, mật độ công suất tại điểm A sẽ là:

 (W/m²)

trong đó:

-          P_EIRP (W): công suất bức xạ đẳng hướng tương đương của anten;

-          R (m): khoảng cách từ điểm tham chiếu (RP) đến điểm A (chính bằng bán kính của vùng tuân thủ);

-          S_A (W/m²): mật độ công suất tại điểm A.

Theo định nghĩa đường biên tuân thủ thì mật độ công suất tại điểm A bằng mức giới hạn phơi nhiễm dẫn xuất dưới dạng mật độ công suất, S_{A =} SL. Vì vậy:

 (m)

Đường kính của vùng tuân thủ là D=2R (m)

Như vậy:

 (m)

A.2.          Hình vẽ minh họa vùng tuân thủ

Hình A.2 minh họa vùng tuân thủ của một trạm gốc điện thoại di động mặt đất công cộng bao gồm các anten định hướng (directional).

Hình A.2 - Minh họa vùng tuân thủ của một trạm gốc

A.3.          Ví dụ tính toán kích thước vùng tuân thủ

Mục này nêu một ví dụ tính toán kích thước vùng tuân thủ cho một anten định hướng. Giả thiết một anten trạm gốc loại định hướng có các thông số sau :

-          Tổng công suất phát của các máy phát Pt = 144 W (tương đương 51,6 dBm);

-          Tổng suy hao từ các máy phát đến anten L = 6 dB;

-          Độ tăng ích của anten theo hướng búp sóng chính G = 17,5 dBi;

-          Mức giới hạn phơi nhiễm không do nghề nghiệp (dẫn xuất dưới dạng mật độ công suất sóng phẳng tương đương) tại tần số phát của anten S_L = 2 W/m²;

-          Độ dài mặt bức xạ của anten h = 0,8 m.

Vùng tuân thủ của anten này có dạng hình trụ như Hình 4.

Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương:

P_EIRP = P_L - L + G

Như vậy P_EIRP = 63,1 dBm (tương đương 2034 W)

Đường kính của vùng tuân thủ:

m

Chiều cao của vùng tuân thủ: H = h + 0,2 = 1 m