5G: sieci telekomunikacyjne nowej generacji

Już w październiku 2020 roku rząd Francji umożliwił czterem operatorom uruchomienie usług komórkowych standardu 5G w paśmie 3,5 GHz. Wcześniej wdrożenie nowej technologii odbywało się w zakresie 700 MHz – 2,1 GHz, a więc w tych pasmach częstotliwości, które były typowo wykorzystywane w standardach 2G, 3G i 4G. Mimo badań na działających już antenach 5G ANSES doszła do wniosku, że zebrane do tej pory dane mogą być niereprezentatywne. Dlatego naukowcy agencji przeprowadzili dodatkowe badania w celu ustalenia, czy ekspozycja na nową technologię może nas narazić na różnego rodzaju skutki biologiczne. Specjaliści z ANSES przedłożyli raport, w którym stwierdzają, iż nie ma dowodów naukowych uzasadniających twierdzenia, że nowa technologia zagraża ludziom i środowisku naturalnemu. Do podobnych konkluzji doszła inna francuska agencja – Krajowa Agencja ds. Częstotliwości (ANFR).

Francuski rząd planuje również uruchomienie standardu 5G w paśmie 26 GHz. Jednak przed przekazaniem operatorom tej częstotliwości przeprowadzone zostały restrykcyjne badania w rozszerzonym paśmie częstotliwości – od 18 GHz do 100 GHz. Miało to na celu rozwianie wątpliwości czy również w tym zakresie istnieją jakiekolwiek powody do obaw. ANSES stwierdziła, iż głębokość wnikania fal w tym zakresie częstotliwości jest podobna. Badano głównie wpływ PEM na skórę, oczy, błony śluzowe, ośrodkowy układ nerwowy i komórki z różnych tkanek ludzkich lub zwierzęcych (skóry, neuronów, rogówki itp.). ANSES starała się ocenić prawdopodobną ekspozycję w paśmie 26 GHz. Francuscy naukowcy stwierdzili, że ta częstotliwość różni się od innych pasm znacznie mniejszą głębokością wnikania fal w ciało, rzędu milimetra. Co w konsekwencji implikuje niskie poziomy ekspozycji na pole elektromagnetyczne emitowane przez anteny 5G. Jednak agencja nie poprzestaje na tym i stwierdza, iż potrzebne są dalsze badania w celu definitywnego rozstrzygnięcia czy działanie 5G w paśmie 26 GHz może stanowić zagrożenie dla naszego zdrowia.

W związku z implementacją sieci 5G ANSES uruchomiło konsultacje społeczne, które rozpoczną się 20 kwietnia i potrwają 6 tygodni. Agencja ma nadzieję na uzyskanie szerokiego odzewu ze strony środowiska naukowego oraz wszystkich zainteresowanych stron. Przeprowadzone konsultacje zostaną uwzględnione w finalnej wersji raportu.

Dopuszczalne poziomy PEM we Francji reguluje dekret nr 2002-775 z dnia 3 maja 2002 r. Specyfikuje on wartości dopuszczalne PEM, które w zakresie częstotliwości radiowych są zharmonizowane z zaleceniem 1999/519/EC, czyli warunkami zgodnymi z wytycznymi ICNIRP. Niezależnie od postanowień ogólnokrajowych, niektóre miasta, w tym Paryż, zawarły porozumienia z operatorami w sprawie ustalenia bardziej rygorystycznych dopuszczalnych poziomów PEM, obowiązujących na terytorium danego miasta. Przykładem służyć może porozumienie „Charte relative a la telephonie mobile prize entre la Ville de Paris et la Societe Boygues Telecom, la Societe Francaise de Radiotelephonie (SFR), La Societe ORANGE France SA, la Societe FREE MOBILE”, zawarte w 2017 r. W porozumieniu tym ustalono m.in., że:

• dopuszczalny poziom natężenia pola elektrycznego dotyczy sumy wszystkich stałych źródeł emisji radiowej: telefonii komórkowej, radiodyfuzji FM, telewizji, profesjonalnych sieci radiowych, usług HF, WiFi, DECT, itp.;
• nieprzekraczalny poziom natężenia pola elektrycznego, o którym mowa powyżej, w miejscach stałego zamieszkania wynosi 6 V/m;
• w odniesieniu do stacji bazowych telefonii komórkowej, w miejscach stałego zamieszkania, obowiązuje kolejne wymaganie: nieprzekraczalny poziom natężenia tzw. pola równoważnego 900 MHz (E_equ900), który wynosi 5 V/m;
• wyniki pomiarów natężenia PEM, zagregowane dla poszczególnych pasm częstotliwości przeznaczonych dla stacji bazowych telefonii komórkowej, przelicza się na poziom natężenia pola równoważnego E_equ900, stosując następującą zależność:

• wartości E₇₀₀, E₈₀₀, E₉₀₀, E₁₈₀₀, E₂₁₀₀, E₂₆₀₀ oznaczają natężenia PEM zmierzone metodą selektywną dla częstotliwości odpowiednio 700 MHz, 800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz oraz 2600 MHz. Współczynniki liczbowe pod znakiem pierwiastka (37, 39, 41, 58, 61) to nic innego jak wartości dopuszczalne natężenia pola dla ww. częstotliwości, ustalone zgodnie z zaleceniem 1999/519/EC;
• poziom natężenia pola równoważnego E_equ900 obowiązuje wszystkich operatorów łącznie;
• w przypadku wystąpienia przekroczeń, operatorzy są zobowiązani do ograniczenia natężenia PEM poniżej poziomu dopuszczalnego.

Francuska metodyka pomiaru PEM w radiowym zakresie częstotliwości opiera się na zaleceniu ECC (02)04, opublikowanym przez Komitet ds. Łączności Elektronicznej (ECC) w ramach Europejskiej Konferencji Poczty i Telekomunikacji (CEPT). Metodyka ta zakłada wykonywanie pomiaru PEM w 3 możliwych scenariuszach.

Scenariusz 1: Wstępne skanowanie szerokopasmowe z wykorzystaniem miernika z dołączoną sondą izotropową. Miernik musi być w stanie mierzyć wartość skuteczną natężenia pola, czyli wartość RMS. Pomiar wykonuje się wyłącznie w polu dalekim:

• w ustalonym punkcie (lub kilku punktach) wybranym w taki sposób, aby odzwierciedlał on najwyższy poziom emisji na danym obszarze, na którą to emisję może być narażona osoba; punkt pomiarowy powinien uwzględniać położenie anten pobliskich stacji bazowych;
• dla pojedynczego punktu na wysokości 1,5 m nad poziomem gruntu (lub podłogi);
• przyjmując za wynik wartość średnią z okresu 6 minut.

Jeśli w wyniku pomiaru uzyskano natężenie PEM przekraczające poziom decyzyjny (w [V/m], ustalany na zasadzie decyzji administracyjnej), wówczas wykonywane są kolejne pomiary na wysokościach 1,1 m oraz 1,7 m. Z tych wyników oblicza się wartość średnią przestrzenną E_{śr_prz}.

Uzyskana wartość porównywana jest z najbardziej restrykcyjną wartością graniczną, tj. 28 V/m w radiowym zakresie częstotliwości. Jeśli zmierzone lub obliczone wartości przekraczają tę wartość, wówczas należy wykonać pomiary wg scenariusza 2.

Scenariusz 2: Pomiary selektywne częstotliwościowo w sytuacji, gdy wymagane jest określenie poziomu PEM w konkretnym podzakresie częstotliwości lub gdy zastosowanie scenariusza 1 jest niemożliwe. Pomiar wykonuje się wyłącznie w polu dalekim, podobnie jak w scenariuszu 1 na ustalonej wysokości 1,5 m, przyjmując za wynik pomiaru wartość maksymalną w danym podzakresie pomiarowym. Z uzyskanych wyników cząstkowych w poszczególnych podzakresach pomiarowych oblicza się wartość wskaźnikową, która nie powinna przekraczać wartości 1. Jeśli obliczona wartość wskaźnikowa przekracza wartość 1, wówczas należy wykonać pomiary wg scenariusza 3.

Scenariusz 3: Szczegółowa analiza, niezbędna w przypadku pomiarów w polu bliskim, pomiarów silnych pól elektromagnetycznych, pomiarów pól elektromagnetycznych wytwarzanych przez źródła szerokopasmowe lub gdy zastosowanie scenariusza 1 oraz scenariusza 2 jest niemożliwe. W przypadku pomiarów PEM w otoczeniu stacji bazowych, scenariusz 3 powinien być stosowany, jeśli stacja obsługuje systemy 3G i 4G. W praktyce pomiary PEM sprowadzają się do zastosowaniu miernika umożliwiającego wykonanie pomiarów PEM selektywnych częstotliwościowo, ale z dekodowaniem sygnałów UMTS i LTE. Z uzyskanych wyników cząstkowych w poszczególnych podzakresach pomiarowych oblicza się wartość wskaźnikową, która nie powinna przekraczać wartości 1.

Podsumowując, widać tu zasadnicze różnice względem metodyki pomiarów PEM obowiązującej w Polsce. Przede wszystkim pomiar prowadzony jest w ustalonym punkcie (lub kilku punktach) wybranym w taki sposób, aby punkt ten odzwierciedlał najwyższy poziom emisji na danym obszarze. Natomiast w sprawozdaniach z pomiarów PEM wykonywanych zgodnie z polską metodykę pomiarową takich punktów pomiarowych jest zazwyczaj kilkadziesiąt. Pomiar wykonuje się zawsze na określonej wysokości, bez potrzeby lokalizowania maksimum pomiędzy 30 cm a 2 m (jak w polskiej metodyce pomiarowej). W typowych pomiarach szerokopasmowych prowadzonych zgodnie ze scenariuszem 1, wynikiem pomiaru jest wartość średnia za 6 minut, a nie wartość maksymalna (jak w polskiej metodyce pomiarowej). Uśrednianie przestrzenne w ogóle nie jest przewidywane przez polską metodykę pomiarową. Ponadto wartości graniczne obowiązują m.in. dla miejsc stałego zamieszkania, a nie dla wszystkich możliwych miejsc dostępnych dla ludności. Podobieństwo natomiast polega na stosowaniu takich samych lub bardzo podobnych przyrządów pomiarowych umożliwiających określenie wartości skutecznej (RMS) natężenia PEM.