张剑(国家通用电子元器件及产品质量监督检验中心)
智能手机
张剑(国家通用电子元器件及产品质量监督检验中心)
1. 智能机的核心——操作系统
在操作系统方面,目前市面使用较多的是谷歌Android(安卓)﹑苹果 iOS﹑微软 Windows Phone﹑黑莓 Blackberry﹑塞班 Symbian 等。
iOS和Android
其中 Android 是由谷歌﹑开放手持设备联盟联合研发,谷歌独家推出的智能操作系统,是全球最受欢迎的智能手机操作系统。谷歌推出时采用了开放源代码(开源)的形式,导致世界上大量手机生产商采用 Android系统生产智能手机,再加上该系统在性能和其他各个方面上也非常优秀,这一切使Android 一举成为全球第一大智能操作系统。中国的部分手机生产商也研发推出了基于 Android 的第三方智能操作系统,例如 Flyme﹑IUNI OS﹑MIUI 等。
苹果的 iOS 则是全球第二大智能操作系统,采用封闭源代码(闭源)的形式推出,所以仅能苹果公司独家采用,但 iOS 因为极具个性﹑极为人性化﹑极为强大的界面和性能深受用户的喜爱,对应的iPhone 手机成为了引领业界的标杆产品。
微软 Windows Phone 则是全球第三大智能操作系统,随着老牌手机生产商诺基亚与微软的结盟合并,可以预见 Windows Phone 在未来会对 iOS 和 Android发起强有力的冲击。
2. 从 2G 到 4G
在通信制式方面,智能手机至少需要支持 2G 技术,如今新推出的智能手机则普遍支持 4G LTE 技术,同时也向下兼容 2G﹑3G,伴随着智能手机对功能需求的不断提高,通信技术也在飞速发展。
从2G到4G
2G技术,以GSM(Global System for Mobile Communications,全球移动通讯系统,俗称“全球通”)﹑CDMA(Code Division Multiple Access,又称码分多址)等制式的数字式手机为代表,提供数字化的话音业务及低速数据业务,话音质量﹑保密性能得到较大的提高,但不具备高速数据传输的能力。
3G 是英文 Third Generation 的缩写,以 TDSCDMA(时分同步码分多址存取)﹑WCDMA(宽带分码多工存取)﹑CDMA2000(Code Division Multiple Access 2000)等制式的数字式手机为代表,通常指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信终端。3G 手机在2G手机的基础上实现了宽带上网﹑视频通话﹑手机电视﹑手机购物﹑手机定位导航等更多更好的功能。
4G LTE 采用了 OFDM(正交频分复用技术)和MIMO(多入多出)等新技术,能够传输高质量视频图像,采用宽带接入 IP 系统,能够实现100Mbps 以上的速度下载。无论是在接入的速率﹑频谱利用率还是在网络的性能上,都有大幅提升,进一步提高了用户的体验感受。
随着通信技术的发展,未来 5G 也将进入人们的生活,为人们带来更快的速度和更好的服务。
3. 硬件构成
传统智能手机的硬件体系结构中,CPU 主处理器运行开放式操作系统,负责整个系统的控制。数字基带芯片主要完成语音信号的 A/D 转换﹑D/A 转换﹑数字语音信号的编解码﹑信道编解码和时序控制。同时主处理器上还含有 LCD(液晶显示器)控制器﹑摄像机控制器﹑SDRAM 和SROM 控制器﹑很多通用的 GPIO 口﹑SD 卡接口等,这些使它能很出色地应用于智能手机的设计中。
在智能手机的硬件架构中,主处理器再加一定的外围电路,如音频芯片﹑LCD﹑摄像机控制器﹑传声器﹑扬声器﹑功率放大器﹑天线等,就是一个完整的普通手机(传统手机)的硬件电路。
1. 国内标准情况
产品标准 ( 强制性﹑推荐性标准 ) 主要包含安全性能和电磁兼容性能两个方面,具体见表 1。
表 1 国内移动电话产品相关标准
2. 国外相关标准情况
安全标准:国际标准 IEC 60950-1:2005《信息技术设备的安全 第 1 部分:通用要求》第二版。
电磁兼容标准:见表 2。
表2 欧盟 / 中国的移动通信终端产品(如手机)EMC 测试标准对照表
3. 国内外相关标准比对
(1)移动通信终端产品安全测试标准差异
安全标准 GB 4943.1—2011 修改采用 IEC 60950-1:2005,两者的技术性差异在于:
1)电源容差
IEC 60950-1:2005 中规定额定电压的容差为+6%和-10%,根据我国电网电源电压的实际情况,GB 4943.1—2011 规定为 +10%和 -10%。
2)电源额定值的标示
IEC 60950-1:2005 中对额定电压和频率的标示未明确规定具体的数值,根据我国的电网电源要求,供电电压为 220V,50Hz 或三相380V,50Hz,因此对电源的额定值作了明确规定:对于单一的额定电压,应标示 220V 或三相 380V;对于额定电压范围,应包含 220V 或三相 380V;对于多个额定电压,其中之一必须是 220V 或三相 380V,并在出厂时设定为 220V 或三相 380V;对于多个额定电压范围,应当包含220V 或三相 380V,并在出厂时设定为包含220V 或三相 380V 的电压范围。额定频率或额定频率范围应为 50Hz 或包含 50Hz。
3)安全说明
增加了关于海拔高度和热带气候使用条件的安全警告要求和警告标识。
4)电源插头
根据我国专用的电源插头标准,增加“设备与交流电网电源连接的插头应当符合 GB 1002 或 GB 1003 或 GB/T 11918 的要求”。
5)电气间隙的要求值
在不同海拔高度,对电气间隙的要求值不同。IEC 60950-1:2005中根据适用的不同的海拔高度,电气间隙的要求值乘以对应的倍增系数,若产品无特别说明,默认产品适用于海拔 2000m 以下地区安全使用;而GB 4943.1—2011 中仅分为海拔 2000m和海拔 5000m 以下两种使用情况,若产品无特别说明,则默认产品适用于海拔 5000m 以下地区安全使用。
6)湿热处理条件
IEC 60950-1:2005 中,若产品无特别说明,默认产品适用于非热带地区安全使用,按照相对应的湿热处理条件进行;而 GB 4943.1—2011 中,若产品无特别说明,则默认产品适用于热带地区安全使用,按照相对应的湿热处理条件进行。
7)温度限值
本部分适用于在热带气候条件下使用的设备,温升限值对温带是以最高工作环境温度 25℃为基准,对热带是以 35℃为基准提出的。而IEC 60950-1 的温升限值默认以最高工作环境温度 25℃为基准。
8)过流保护装置
由于我国供电条件的特殊性,建设设施中的保护装置不能对用电设备提供有效的保护,因此不采用依赖建筑设施中的保护装置提供保护的方式。为了对一次电路的过电流﹑短路和接地故障进行保护,应当提供保护装置。必须满足标准 GB 4943.1—2011中条款 5.3 要求的保护装置,除特定的以外,必须作为设备的一部分而包括在设备中。
(2)移动通信终端产品电磁兼容测试标准差异
欧盟产品标准对移动通信终端产品的 EMC 测试项目不因产品制式的不同而有差异,测试项目均相同。中国产品标准对移动通信终端产品的EMC 测试项目除了欧盟标准要求的项目外,还参考了手机性能测试指标的要求,增加了辐射杂散骚扰和传导杂散骚扰。具体测试项目对照如表 3 所示。
表 3 欧盟 / 中国移动通信终端产品电磁兼容测试项目对照表
欧盟和中国移动通信终端在相同测试项目上的测试要求也有差异,不同内容主要有以下几点。
1)辐射骚扰抗扰度。欧盟对所有制式要求都一样, 测试频率范围均为 80MHz~1GHz 和1.4GHz~2.7GHz,频率增长步进不超过前一频率的1%;中国标准对 GSM 制式产品的测试频率范围为80MHz~2.7GHz,对其他制式产品的测试频率范围为80MHz~2GHz,测试时频率增长步进在 80MHz~1GHz范围内不超过前一频率的 1%,在 1GHz 以上时不超过前一频率的 0.5%。
2)电压暂降和短时中断。中国标准规定了 GSM制式电压暂降的幅度及持续时间:电压降低 30% 时持续 10ms,降低 60%时持续 100ms,降低 95% 以上时持续 5000ms;其他制式电压暂降的幅度及持续时间:电压降低 100%时持续 10ms,降低 100%时持续 20ms,降低 30% 时持续 500ms,降低 100% 时持续 5000ms。欧洲标准对 GSM 制式规定降低 30%时持续时间 10ms,对其他制式规定降低 30%时持续时间为500ms。
从历年国家质量监督抽查的情况看,抽查的不合格产品主要集中在小型企业,从抽查结果来看主要不合格集中在安全和电磁兼容项目,安全不合格项目有:电气绝缘﹑电气间隙及爬电距离﹑导体的端接﹑直插式设备﹑温升﹑耐异常热;电磁兼容不合格项目有:辐射杂散骚扰﹑传导连续骚扰﹑辐射连续骚扰﹑静电放电抗扰度﹑辐射骚扰抗扰度﹑电快速瞬变脉冲群﹑浪涌等。
手机属于 III 类设备,供电电源锂离子电池配合充电器,两者均为安全特低电压电路,符合受限制电源要求。所以作为 III 类设备的手机本身,不会产生电击危险和与能量有关的危险,防火要求较低,无防火防护外壳要求。由于充电器起到隔离危险电网一次电路和手机安全特低电压(SELV)电路的作用,且直接连接到电网电源,对电击防护﹑防火防护等均有较高要求,易出现影响安全的不合格现象。
手机和其辅助设备的质量直接影响到人们的健康和安全。人们长期使用质量差的手机,若其长时间发射功率过大,会对人的身体健康造成不同程度的危害,若其辅助设备如适配器质量差,容易在使用中接触不良﹑塑料受热变形或绝缘性不好﹑电路易击穿等,经常会引发触电或火灾,对人们的生命财产安全造成威胁。
对手机及其充电器配件等的监督抽查中所暴露出的不合格问题及潜在风险有如下几方面。
(1)静电放电抗扰度
静电放电抗扰度是电磁兼容检测项目中的其中一项。手机是便携式设备,当使用者在寒冷﹑干燥的气候条件下,或是在有空调或铺有地毯的环境中使用,或者由于摩擦,导致人体很容易带上静电,当人体触摸手机时,手机容易受静电的影响。这项检测就是模拟这种放电现象,因此该项目是和人们的生活密切相关的检验项目。
静电不仅会造成手机的损坏,还有可能引发安全问题。试验中就曾经出现因静电测试而导致充电器损坏的情况。手机产品在其按键﹑屏幕及外壳缝隙等敏感部位,容易出现静电放电测试不合格情况。不合格现象通常表现为:通信中断﹑异常关机﹑死机﹑无法充电等情况,严重的甚至会导致元器件的损坏。
(2)辐射杂散骚扰
辐射杂散骚扰是指用标准测试信号调制时,除载频﹑由于正常调制和切换瞬态引起的边带及邻道以外离散频率上的辐射,包括由于调制产生的寄生或者谐波发射。如果辐射杂散不合格,最明显的影响就是在通话过程中可能会干扰其他手机的通话,造成通话质量降低。
(3)传导连续骚扰
传导连续骚扰不合格的产品可能会影响其他共用电网供电的设备正常工作。由于手机使用的充电器基本上采用开关电源工作模式,其工作原理决定了容易产生较大电磁干扰,而且手机作为日常普及的消费类电子产品,一旦传导连续骚扰存在严重问题,将有可能对家庭其他设备的正常工作产生影响。
(4)辐射连续骚扰
辐射连续骚扰超标,可能影响到其周边设备的正常使用,从而导致周边设备无法正常工作甚至造成财产损失。
(5)外观﹑包装和标识
检查手机包装盒的外观和手机本身的外观是否符合要求,以及手机的所有配件是否齐全。包装﹑说明书﹑手机机体以及充电器外观上的描述及标识是否符合相关国家标准﹑行业标准及商品本身说明的要求。此项目常出现的问题是外包装标识和手机内部标识不一致﹑入网标志做假,以及没有加贴国家强制认证 CCC 标志等。
(6)元器件
元器件不合格指的是与手机配套的充电器插销尺寸不符合标准要求。使用插销尺寸不符合标准要求的充电器,就有可能与中国制式的标准插座不匹配,在使用中可能造成接触不良,引起发热甚至起火,导致不可预估的危害。各种插头示例如下图。
非中国标准插头
中国标准插头
(7)结构要求
结构要求中的耐异常热试验也叫球压试验,对固定带电部件的热塑性塑料应能耐异常热,若该项目不合格,则在正常使用中,塑料件可能因受热而产生变形,造成带电部件移位﹑接触不良,引起触电或火灾危险。
(8)危险的防护
危险的防护主要是检测电气绝缘﹑电气间隙﹑爬电距离和绝缘穿透距离是否符合标准要求,若该项目不合格,将导致绝缘失效﹑电路击穿,从而有可能导致使用者发生触电危险,引起人身伤害甚至会有生命危险。
(9)布线﹑连接和供电
国家强制性标准 GB 4943.1—2011 规定,导体的端接不能仅用锡焊固定,而抽查该项目不合格的产品均存在内部导线和电源的连接采用搭焊的方式。实际上对于锡焊端接,导线应定位或紧固,而不能仅靠焊锡来保证导线固定在位。若连接方式不可靠则导线可能会脱落而导致电路的短路,或是带有危险电压的导线脱落到次级的可触及件,直接导致使用者发生触电危险。
(10)电气要求和模拟异常条件
主要检测接触电流和抗电强度是否符合标准要求。若该项目不合格,将导致接触电流超标,电路击穿,从而有可能导致使用者发生触电危险,引起人身伤害甚至会有生命危险。
(11)手机所配锂离子电池容量
该指标主要考核手机所配锂离子电池的容量是否能够符合其明示的要求,若该项目不合格,则基本可以认定所配电池的容量存在一定的虚标,对消费者来说是一种掺杂使假的欺诈行为。
(12)手机所配锂离子电池的安全
手机所配锂离子电池的安全主要由以下项目组成:
1)过充电性能。该项目主要考量电池在过度充电的极端情况下能否主动切断往电芯输送的电流,从而保证电芯的安全。
2)过放电保护。该项目主要考量电池在过度放电情况下能否保证电芯的安全,使其不至于损伤电芯,影响电池使用寿命。
3)短路保护。该项目主要考量电池两极在误操作情况下发生短路时,保护电路是否能及时起作用,从而保证电芯的安全。
如果以上这些项目有不合格情况发生,则该电池存在一定的危险性,可能发生起火和爆炸,造成消费者财产损失和人员损伤。
目前我国手机用户超过 9 亿,手机质量好坏,不仅关系着消费者的切身利益,也关系着中国制造的水平和声誉。历次手机质量国家监督抽查结果表明,我国手机产品的质量,特别是小型企业的产品质量还亟待改进和提高。但整体而言,通过实施监督抽查,扶优治劣﹑引导消费,督促企业提升产品质量保障能力,掌握产品质量动态状况,促进了产品质量整体水平的提高,促进了行业的健康发展,从而保护了广大消费者的权益。
1. 选购
消费者应尽量选择信誉好的大型商场﹑专卖店购买,避免贪图小便宜,可选择知名度高的生产企业生产的商品。选购手机产品时应认明有入网许可证标志的产品,购买前可上网查验入网许可证的有效性,购买时注意说明书和保修单,正规的产品一般有三包和使用说明书,有详细的制造厂或供应商的地址﹑电话,购买时向商家索取发票等有效凭证。在互联网上购买时,建议广大消费者在生产企业官网或者网购平台官方旗舰店购买,并向销售商索取发票﹑三包凭证等,留意权威部门发布的相关商品质量信息。
广大消费者应增强对隐私信息保护的意识,在购买﹑使用移动智能终端产品和接受相关服务时,仔细查看相关说明和厂商声明,充分了解选购产品和服务的各项功能,注意和防范用户信息可能泄漏的风险,审慎考虑厂商收集﹑保存和使用用户信息的要求,根据自己实际情况和意愿作出购买和选择决定。
选购时最好选择在实体商店试用感兴趣的智能手机。在手机首次开机或者恢复出厂设置后,点击打开智能手机除拨号﹑联系人﹑相机等系统核心应用以外的预置应用,看这些预置应用是否有相应收集用户隐私的提示,在“设置—应用”中观察这些预置应用申请的权限情况和可否卸载情况。若这些预置应用有相关收集隐私信息权限申请,打开应用时却无相关的提示信息,也无法进行卸载,这类智能手机往往存在收集消费者隐私信息的安全问题。
选购手机时,应注意检查:
★ 手机是否有入网标志;
★ 是否有 CCC 标志;
★ IMEI 码或 MEID 码;
★ 是否有保修卡;
★ 是否有产品说明书。
如何鉴别手机的真伪呢?
(1)IMEI 码或 MEID 码辨别手机的真伪
通过验证机身上的 IMEI 码或 MEID 码可以辨别手机的真伪。每部手机都有唯一的 IMEI 码或 MEID码(如下图所示)。购买时可以验证,按 #06# 就可以显示 IMEI 序号;若是电信版,输入 #06# 则显示的是MEID 号,检查与手机背面(一般在安装电池的下方) 或包装盒侧面看到的 IMEI 码或 MEID 码是否相符,符合则是真货,不符合则是翻新水货。
典型的手机IMEI码或MEID码
(2)通过入网标志鉴别手机的真伪
消费者还可以通过入网标志对手机的真伪进行验证。购买的手机上应加贴尺寸为 30mm×12mm 的进网标志(蓝色或绿色)。进网标志上第一行信息(由数字和“-”组成)是该型号手机的进网证号;第二行信息是该部手机的型号;第三行信息是扰码,这个扰码是唯一的。进网许可标志如下图所示。
进网许可标志
(3)通过网站查询手机的真伪
登录 www.netaa.com.cn 网站,进入“标志验证”栏目,按提示输入相关信息即可验证。
网站 24 小时免费服务,方便快捷,建议使用此方式查验。
还可以进入“手机图片查询”栏目,核对手机在申请办理进网许可证时的样式和外观。
如果在市场上确实购买了假冒伪劣的手机产品,应与商家协商更换或赔偿损失;必要时可拨打 12315进行举报,工商部门一旦核实商家确实存在违法销售行为,将根据相关法律给予处罚。
2. 使用
手机作为长期贴身使用的电子产品,包含有充电器﹑电池﹑天线及其他细小部件,不仅存在潜在传统的安全风险,还伴随较多的电磁辐射,需要特别留意平时的安全使用。同时随着网络的发展,各种手机支付软件日渐普及,也应特别留意智能手机信息安全方面的保护。
(1)避免使用非匹配的充电设备
绝大部分手机厂商都会要求客户使用指定的充电器进行充电,但个别消费者购买非正规厂家生产的廉价充电器,这些充电器中很多并不能提供良好的充电保护电路,或在充电参数上与消费者使用的手机电池存在较大差异,这些错误使用在一定程度上加大了手机(尤其是电池)的危险性。
(2)避免错误的充电方法
消费者常常给手机长期充电,如整晚充电,甚至在无人的情况下进行充电。这种情况容易造成电池的过充,不仅降低了手机的使用寿命也增加了手机出现问题的概率。
(3)避免在恶劣的环境下使用
有的消费者在使用手机时不注意,将手机置于炎热或者寒冷的环境中,这些都容易造成手机的内部故障,增加手机电池起火爆炸﹑手机软件系统瘫痪等风险。
(4)避免采用错误的使用方法
有些消费者使用非正规配置的手机电池工作;还有一些消费者喜欢长时间通话,甚至为了保持通话,一边给手机充电一边打电话;不少消费者喜欢将手机挂在胸前或放在上衣口袋中;还有个别消费者,当手机电池出现鼓胀﹑容量严重下降等现象时,仍然继续使用等。这些使用方法都是不可取的,会大大增加安全隐患。
(5)关于智能手机电磁辐射的几点提示
智能手机的上行功率较大,其电磁辐射的确会比一般家用电器强,但需要说明的是,手机电磁辐射对人体是否有害至今未有定论。建议大家使用符合国家强制认证(CCC 认证)的产品,其辐射水平控制在标准范围内,正常使用是不会对人体造成太大的影响的。
★ 手机辐射随距离的增大会快速衰弱,可以使用耳机来扩大人体与手机之间的距离,从而衰减手机辐射强度。
★ 在电话接通的瞬间,手机辐射强度较大,尽量避免离头部过近。
★ 手机在信号不好时,往往会增大其上行发射功率,此时应合理使用手机。
★ 平时避免将手机放在左胸口附近或身体重要部分附近。
★ 晚上睡觉时,将手机尽量远离人体或置于关机状态。
★ 避免长时间持续玩手机,以免造成眼疲劳和视力下降。
★ 科学认识手机辐射,避免心理因素带来的不适,并在平时加强体育锻炼,提高身体素质。
(6)关注信息安全问题
目前,市场上销售的智能手机产品信息安全问题较多,存在信息安全问题的智能手机中预置应用软件在未经消费者许可的情况下收集消费者隐私信息,消费者将面临很大的安全风险。如果收集消费者隐私信息的应用制作公司面临倒闭或遭受黑客的攻击,公司服务器中收集的大量通讯录﹑位置信息﹑通话记录﹑短信信息等消费者的隐私信息就可能被利用,无良的公司或者黑客将可能会对外出售这些用户隐私数据。
在政府部门对智能手机厂商的监管以外,广大消费者也应懂得怎么辨别智能手机产品信息安全情况。有些消费者在购买智能手机时甚至认为能用就行,专挑便宜货﹑水货和山寨机,导致很多存在严重收集用户隐私的智能手机产品仍在销售和使用,严重威胁消费者隐私和财产的安全。