Az 5G hálózat elektromágneses sugárzása, és élettani hatásai

Az elektromágneses sugárzás élettani hatásai a frekvencia függvényében

Az elektromágneses sugárzás hatása az emberi testre a frekvencia függvényében változik. Az extrém alacsony frekvencia ingerhatással jár, míg a magas (RF, és mikrohullámú) frekvencia hőhatást kelt. Az katonai és rendfenntartó szervezetek által például tömegoszlatásra használt elektromágneses fegyverekről, melyek szintén erős, azonnali kellemetlen hatást fejtenek ki az emberre most nem ejtünk szót.

Válasszuk szét tehát az alacsony és magas frekvenciájú sugárzásokat.

A frekvencia függvényében az elektromágneses sugárzás hatása megváltozik

A infokommunikáció és telekommunikáció területe egyértelműen a magas frekvenciákat használja. A műsorszórók, a mobil szolgáltatók, valamint minden rádiós interfészt használó hálózat sugárzását a hatóság ellenőrzi, így a mindennapok során nem kell a biztonsági szabványokban meghatározott határértékeknél nagyobb sugárzástól tartanunk.

A rádió frekvenciás hullámok hőhatása

Köztudott, hogy az emberi test több mint fele víz. Az elektromágneses sugárzás a testünkben lévő víz molekulákat rezegteti, így azok oszcillálni kezdenek. Ez a mozgás vezet a testhőmérséklet részleges, vagy teljes emelkedéséhez. Ennek mértékegysége a specifikus abszorpciós ráta (SAR). SAR [W/Kg] =  P elnyelt teljesítmény [Watt] / W testsúly [Kg].

A vízmolekulák rezgésének mértéke a sugárzással szállított teljesítménytől függ. A sugárzás frekvenciája pedig befolyásolja, hogy testünk mekkora felületét éri hőhatás. Ennek oka, hogy a frekvencia egyenes matematikai összefüggésben áll a hullámhosszal. Szorzatuk adja meg az elektromágneses sugárzás terjedési sebességét. A sugárzás a hullámhosszal összemérhető objektumokokban képes kifejteni hatásait.

A nagy frekvenciás elektromágneses sugárzás hőhatással jár

Testünk különböző jellegű szövetekből épül fel, melyek mind különbözők mértékben reagálnak az elektromágneses sugárzásra.

A belsőszerveink és a szívünk védettséget élveznek, ugyanis távol vannak a test felületétől. Mivel a sugárzás egy része visszaverődik, és egy része elnyelődik, így a belső szerveket kisebb mértékben éri sugárzás. A véráram képes elszállítani a hőt, ezzel további védelmet nyújtva.

Az legérzékenyebb területek az agy, és a szem.

További kellemetlenséget okoznak a fémimplantátumok a testben, melyek különösen érzékenyek az elektromágneses sugárzásra.

A testben a fém implantátumok, és fej a legérzékenyebbek

Testünk, és testrészeink nagy veszteségű antennaként működnek (0,75 méter és 2 méter között).

Az emberi test abszorpciós görbéje a frekvencia függvényében

A rádiófrekvenciás sugárzás által keltett hőhatás az egész testet, annak felületét, vagy külön testrészeket is érinthet. A görbe alapján, a 10-100MHz közötti sávban a legnagyobb a rezonancia, és a sugárzás ezeken a frekvenciákon hatol a legmélyebbre a testben. Ezt a hullámhosszal hozhatjuk kapcsolatba. Ha a hullámhossz méteres nagyságrendű, akkor az egész testre (hő)hatással lehet. Ha a hullámhossz rövidebb, akkor a sugárzás csak a test egyes részeiben, vagy esetleg pontszerűen fejti ki hatásait.

A sugárzás élettani hatásai gyakran elferdítve, és összekeveredve kerülnek bemutatásra. A sugárzás élettani hatásai lehetnek azonnaliak és a hosszú lefutásúak. A sugárzást korlátozó szabványokat készítő szervezetek, így az INCIRP is az azonnali hatásokat vették figyelembe a határértékek meghatározásakor.

Az azonnali hatások közé tartozik a hőmérséklet növekedés, a reflexszerű ingerek, szívritmus-szabályzó készülékekre tett hatás és a látás romlása, melyek bizonyított tények.

A hosszú lefutású hatásokat sok kérdés övezi, és sok kutatás folyik körülöttük. Ilyen hatások lehetnek például az immunrendszer legyengülése, a hormon háztartás felborulása, a psziché instabilitása, a sejtrendszer gyengülése, a sejtek közötti kommunikáció lassulása vagy a rák kockázata.
Az illetékes szervezetek komoly erőfeszítéseket tesznek hogy mérésekkel, modellekkel és statisztikákkal kimutassák hogy az elektromos sugárzás ilyen folyamatokat gerjesztene. Jelenleg még mindig nem bizonyított hogy a határértéket betartó sugárzások ilyen hatásokkal járnának, és az ellenkezője se. Ezért (egyelőre mindenképpen) a határértékeket a gyors lefutású hatások (hőhatás és következményei) megelőzéséhez megfelelően alakították ki, és a méréseket is ennek megfelelően kell végezni.

A nagy teljesítményű magas frekvenciás sugárzás tehát komoly káros hatással lehet a szervezetre. Ezzel a munkáltatóknak és a munkavállalóknak is tisztában kell lennie.

Az elektromágneses sugárzás jellegének megértése különösen nehéz, hiszen nincs érzékszervünk annak észlelésére, mértékének megállapítására. Ezért van szükségünk segédeszközök használatára. Egy intenzív rádió frekvenciás sugárzással telített térben dolgozni mérőeszköz nélkül olyan felelőtlenség, mint védőmaszk nélkül hegeszteni.

Az 5G által kibocsátott sugárzás

Mivel az 5G-s hálózat kezdetben olyan frekvenciákon üzemel majd, melyek most is használatban vannak (6GHz alatt), az 5G hálózat által keltett sugárzás tehát frekvencia szempontjából nem tér majd el a most is üzemelő hálózatoktól. Teljesítmény tekintetében szintén nem lesz nagy különbség az új, és a régi hálózatok között.

A jövőben viszont az 5G hálózatok a milliméteres hullámhosszúságú sávokat is igénybe veszik majd. Ezen magas frekvenciák (24GHz felett) kiosztása és vizsgálata jelenleg is folyamatban van. Magasabb frekvencián rövidebb a hullámhossz, és romlik a hullám terjedési képessége, mivel az elektromágneses sugárzás könnyebben elnyelődik, szétszóródik. Magas frekvenciákon az egy bázis állomás által lefedett terület emiatt jelentősen csökken. A szolgáltatóknak ezért 5G esetén ugyanakkora felhasználói kör kielégítésére több állomásra van szüksége, mint alacsonyabb frekvenciasávokat használó technológiák esetén.
Például egy alacsony frekvenciás, kHz-es sávot használó analóg rádió adása akár más földrészről is hallgatható, mivel azon a hullámhosszon a sugárzás jelentős távolságot is megtehet mielőtt elgyengülne. A mobil technológiák által használt frekvenciákon a sugárzás más jellegű, elég arra gondolni milyen nehéz lehet az erdőben térerősséget találni, a bázisállomásoktól távol. Ugyanakkor az állomásokhoz közel a sugárzás hatásai nem elhanyagolhatók, mert bár hatótávolságuk csökken, a test egyes részeire vagy pontszerűen ugyanúgy erős hatást keltenek.

Az új hálózat esetén ki kell emelni a Beamforming technológiát, és annak sugárzás koncentráló hatását.

A jelenlegi szektorsugárzó antennákat a Beamforming technológiát használó több elemű antennák váltják fel

A technológia használatával - mely bizonyos 4G LTE hálózatoknál is jelen van - az aktív, több elemű antennák célzott sugárzással, egyenesen a felhasználó készüléke felé irányítják az elektromágneses sugárzást. Felmerül a kérdés, hogy ha egy felhasználó több állomással is kapcsolatban van, és nagy adatsebességet mozgat meg (nagyobb kihasználtság = nagyobb kisugárzott átlag teljesítmény), vajon mennyivel károsabb a sugárzás, mint egy jelenlegi hálózat esetén. Ennek megállapításán, és a szabványos teszteljárás bevezetésén jelenleg is dolgoznak a szakemberek.

A Beamforming előnye, hogy csökkenti a felesleges sugárzást. A korábbi antennák szektorosan, vagy körkörösen sugároztak. Ez - különösen kis felhasználói kihasználtság esetén - azt eredményezte, hogy a kisugárzott teljesítmény nagy része a valóságban pazarlás volt. Az új technológia a teljesítményt tényleges, keskeny nyalábokba koncentrálja, így effektíven kevesebb teljesítményre van szükség ugyanannyi felhasználó kiszolgálásra, mint a korábbi hálózatok esetén.

A Narda megoldásai az elektromágneses sugárzás mérésére

A Narda két megoldást kínál az elektromágneses sugárzás személyi és területi monitorozására.

Narda Radman2

A Narda Radman személyi monitor szenzora háromtengelyes - ezáltal izotropikus -, mely 60GHz-es felső frekvenciájával lefedi az 5G által használt összes frekvenciát, beleértve a milliméteres hullámhosszúságú sávot is.

Az izotropikus érzékelésnek köszönhetően a készülék a riasztáson kívül egyszerű felmérésekre is használható. Segít megállapítani, hogy az adott antenna üzemel-e, kábelek és csatlakozók esetén van-e szivárgás, és az esetleges szivárgás intenzitását.

Az antennák által keltett sugárzás elektromos és mágneses teret gerjeszt, melyek az antenna távolterében egymásba olvadnak, viszont annak közelében különböznek. A szabványba foglalt határértékek ennek megfelelően szintén különböznek a mágneses és elektromos terek esetén, az antenna közelterére vonatkozva.
A távoltérben azonban már nincs értelme külön vizsgálni az elektromos és mágneses tereket, mivel az egyikből számítással megkapható a másik, és fordítva.

Az antenna közelterében az elektromos és mágneses terek eltérőek

A Narda Radman készüléke külön detektorral rendelkezik E (elektromos) és H (mágneses) terek érzékelésére.

A Radman személyi monitor egy belső abszorber felületet is tartalmaz. Erre a felületre az emberi test miatt van szükség. Az emberi test ugyanis reflexiós felületként visszaveri az elektromágneses sugárzás egy részét, ez megzavarhatja a testen viselt mérőműszert. Az abszorber felületnek köszönhetően ez a hatás nem okoz hibás eredményeket a Radman készülékeknek.

A készülék a belsőmemóriájában tárolja a mért eredményeket, melyek utólag PC-vel elérhetők.

Narda Nardalert S3

A Narda Nardalert S3 monitora grafikus kijelzővel rendelkezik, amin megjelenítheti a mért eredményeket. Az egység egy központi számítógéppel összekötve folyamatosan naplózni is tudja a mért eredményeket, így szünetmentes monitorozó egységként is használható, 100kHz-től 100GHz-ig. A biztonsági határértékek szerinti riasztás 50GHz-ig elérhető.

A Narda Radman két változatban is elérhető

Az 5G sugárzást szélessávú és szelektív műszerekkel is mérhetjük. A személyi monitorok célja a riasztás. A precíz kéziműszereket labor tesztekhez ajánljuk, használatukkal a gyártók átfogó képet kaphatnak az eszközük által keltett sugárzás szintjéről.