Što hrvatski znanstvenik prof. dr. sc. Davor Bonefačić sa FER-a Zagreb kaže o 5G mreži?

Što hrvatski znanstvenik prof. dr. sc. Davor Bonefačić sa FER-a Zagreb kaže o 5G mreži?

Osnove mreža pokretnih komunikacija

Zašto su potrebne bazne postaje?

Zašto se bazne postaje postavljaju u naseljenim područjima?

Je li moguće mreže pokretnih komunikacija planirati tako da se bazne postaje postavljaju van naseljenih mjesta i koje bi bile posljedice takvog planiranja?

Mobilne komunikacijske mreže i naši pametni telefoni rabe visokofrekvencijski elektromagnetski val kako bi ostvarili komunikaciju, odnosno prijenos podataka. Upravo uporaba elektromagnetskog vala koji se širi u slobodnom prostoru omogućuje mobilnost korisnika, bez toga bismo još ovisili o žici koja je spojena na odgovarajuću utičnicu na zidu. Bez zračenja elektromagnetskog vala nema pokretnih komunikacija.

Bilo koji sustav mobilnih komunikacija zasniva se na nizu baznih postaja. Za ispravan rad mreže pokretnih komunikacija izuzetno je važno gdje se postavljaju bazne postaje. Svaka bazna postaja svojim signalom pokriva određeno geografsko područje i omogućuje povezivanje s mobilnim korisnicima koji se nalaze na tome području. Planiranje mreže i lokacija baznih postaja složen je zadatak koji zahtijeva visokoobrazovane stručnjake i profesionalne programske alate.

Namjena baznih postaja je omogućiti povezivanje svakog pojedinog mobilnog telefona ili računala u bežičnu komunikacijsku mrežu kojom se zatim prenose podaci između krajnjih korisnika. Stoga bazne postaje moraju biti tamo gdje su korisnici mobilnih mreža. Što je veća gustoća korisnika, to mora biti i više baznih postaja kako bi se ostvario potreban kapacitet mreže i kako bi svi korisnici uvijek mogli ostvariti kvalitetnu i brzu vezu. Svaka bazna postaja ima ograničen kapacitet prijenosa podataka. To znači da, ako u jednom trenutku broj korisnika na geografskom području kojeg bazna postaja pokriva postane prevelik, neki od korisnika neće moći rabiti mobilnu mrežu, odnosno neće moći telefonirati, slati poruke, pregledavati mrežne stranice i sl. Domet signala smanjuje se s porastom frekvencije. Dakle, za sustav pokretnih komunikacija koji radi na višoj frekvenciji trebat će više baznih postaja kako bi se pokrilo isto geografsko područje u odnosu na sustav koji radi na nižoj frekvenciji. Sustav pokretnih komunikacija koji radi na višoj frekvenciji imat će više ćelija od kojih svaka pokriva manje područje, a time i manji broj korisnika. Zato će svaki pojedini korisnik imati na raspolaganju veći kapacitet i brzinu prijenosa podataka. Domet signala bazne postaje je do nekoliko stotina metara, a u naseljenim mjestima, među zgradama je i manji. Stoga nije moguće postići kvalitetno pokrivanje urbanih područja signalom baznih postaja koje bi se nalazile izvan naseljenih mjesta.

Ideja postavljanja baznih postaja izvan ili na rubovima naselja ima još jedan loš učinak. Ako bi takav raspored baznih postaja bilo moguće izvesti, udaljenost korisnika i baznih postaja bi bila mnogo veća. To znači da bi i bazna postaja, ali i korisnički terminal (mobitel) morali raditi većom snagom, pa bi izloženost korisnika elektromagnetskim poljima bila veća, odnosno postigao bi se učinak suprotan od željenog. 

Osnove 5G tehnologije – zašto 5G?

Po čemu je 5G drugačiji od postojećih tehnologija u mrežama pokretnih komunikacija (npr. 4G, 3G, 2G) i postoji li potreba za njegovim uvođenjem?

Koje frekvencije koriste 5G mreže?

Uvođenje tehnologije 5G u tehnološkom je smislu više evolucija, nego revolucija. U početku će se rabiti zajedno s postojećim sustavom 4G. Koristit će se isti ili tek nešto širi pojasevi frekvencija, isti modulacijski postupci i izlazne snage. Kako bi se povećao kapacitet i brzina prijenosa podataka bazne postaje će se rekonstruirati i izgraditi nove na područjima gdje će trebati osigurati bolje pokrivanje ili veći kapacitet, naravno uz po zakonu obavezne dozvole, prva i periodička mjerenja razina elektromagnetskih polja, itd. Dakle, ne treba se bojati katastrofalnih posljedica za zdravlje ljudi, jer  su već u primjeni zakoni i pravilnici koji reguliraju izloženost ljudi elektromagnetskim poljima. Uz uporabu novih pametnih telefona prilagođenih tehnologiji 5G, iskustvo korisnika pri uporabi mobilnih mreža bit će bolje.

Tehnologija 5G omogućit će spajanje i drugih bežičnih uređaja na istu mobilnu mrežu, tako da će u budućnosti omogućiti npr. daljinski nadzor zdravlja te pomoć starijim i nemoćnim osobama, povezivanje bežičnih mreža osjetila za npr. nadzor zagađenja, optimiranje gradskog prometa, nadzor agrotehničkih sustava i stanja usjeva, zaštitu od požara, autonomnu vožnju, itd. Jedna od glavnih novosti u odnosu na postojeće sustave pokretnih komunikacija koju će omogućiti tehnologija 5G je izravna komunikacija stroja sa strojem, bez potrebe za čovjekom kao posrednikom. To je osnova za IoT, Internet of Things ili Internet stvari, gdje će većina stvari u čovjekovoj okolini biti umrežena. Na takvoj umreženoj okolini osnivaju se ideje pametnog doma (Smart Home), pametnog grada (Smart City), energetska učinkovitost, zelene tehnologije, ublažavanje i prilagodba klimatskim promjenama te održivi razvoj društva. Tehnologija 5G bit će osnova za razvoj gospodarstva i novih rješenja koja će poboljšati kvalitetu života i zaštititi okoliš.

Elektromagnetska polja mreža elektroničkih komunikacija i utjecaj na ljude i okoliš

Koje vrste elektromagnetskih zračenja razlikujemo i možete li ih ukratko objasniti?

Kakvo elektromagnetsko zračenje odašilju mreže pokretnih komunikacija?

Razlikuje li se EM zračenje mreža pokretnih komunikacija 5G od mreža pokretnih komunikacija prethodnih generacija (npr. 4G, 3G, 2G) drugačije te kakav je njihov utjecaj na ljudski organizam i okoliš?

Koje su razlike u radu i EM zračenju suvremenih bežičnih komunikacija (npr. Wi-Fi, Bluetooth, pokretne komunikacije)?

Postoje li određene mjere opreza i kako ih primijeniti?

Visokofrekvencijska elektromagnetska polja na kojima se osnivaju mobilni komunikacijski sustavi nisu nešto novo i samo po sebi loše za čovjeka. Čovjek je od svoga postanka izložen elektromagnetskom zračenju. To je zračenje prirodnih izvora (npr. zračenje sunca ili kozmičko zračenje). Svako tijelo koje se nalazi na temperaturi višoj od apsolutne nule (0 kelvina; -273,15 stupnjeva Celziusa) zrači elektromagnetsku energiju. Elektromagnetski spektar je beskonačan, a čovjek svojim osjetilima može osjetiti tek jedan njegov mali dio kao npr. vidljivu svjetlost ili toplinu. Čovjekov se organizam tijekom evolucije uglavnom prilagodio razinama prirodnih izvora zračenja. Većina se štetnog elektromagnetskog zračenja koje dolazi iz svemira (uključujući i ono od Sunca) apsorbira u atmosferi, u ozonskom omotaču.

Razvojem tehnike i tehnologije i čovjek je počeo proizvoditi elektromagnetske valove. Od trenutaka kad su Hertz, Tesla i Marconi izradili svoje izume, nalazimo se izloženi i tom dodatnom zračenju. Takvo se zračenje pridodaje onom prirodnom i možemo ga smatrati svojevrsnim zagađenjem. U svijesti prosječnog čovjeka elektromagnetsko se zračenje povezuje uz radiokomunikacijske sustave. Spomen riječi “zračenje” najčešće izaziva i negativne asocijacije, kao da je zračenje uvijek štetno. Kod elektromagnetskih valova razlikujemo ionizirajuće i neionizirajuće zračenje. Energijski kvanti ionizirajućeg zračenja imaju dovoljnu energiju za ionizaciju atoma i molekula u ljudskom organizmu. Ta je energija dovoljna za oštećenje stanica i nasljednih informacija sadržanih u kromosomima. Takvo zračenje su npr. gama-zrake koje nastaju pri raspadu atoma i pri nuklearnoj eksploziji ili rendgenske zrake (poznate i kao X-zrake) koje se rabe npr. u medicinskoj dijagnostici. Naravno, nije svo elektromagnetsko zračenje tako opasno. Na frekvencijama koje koristimo u osobnim komunikacijskim uređajima (mobitel) energijski su kvanti više od milijun puta manji od onih kod ionizirajućeg zračenja, pa ne mogu izazvati oštećenja stanica. Takvo se zračenje zato naziva neionizirajućim.

Kod neionizirajućeg zračenja, na frekvencijama na kojima rade uređaji pokretnih komunikacija, jedini je dokazani učinak zagrijavanje tkiva. Međutim, propisi o zaštiti od elektromagnetskih polja utvrdili su vrlo stroge granice i takvo zagrijavanje pri normalnoj uporabi mobilnih uređaja ne možemo osjetiti. Temeljna ograničenja u području frekvencija pokretnih komunikacija za profesionalnu izloženost utvrđena su kao razine apsorbirane snage koje su 10 puta manje od onih kod kojih temperatura tkiva poraste za 1 stupanj Celzijusa tijekom izlaganja od 30 minuta. Za pučanstvo ta je razina još 5 puta manja, tj. 50 puta manja od spomenute snage koja izaziva porast temperature tkiva za 1 stupanj Celzijusa.

S porastom frekvencije elektromagnetskog vala dubina prodiranja u ljudski organizam sve je manja, tako da je u stvari najizloženiji organ koža, a npr. mozak je već na frekvencijama pokretnih komunikacija vrlo malo izložen. Ova činjenica posebno je bitna za tehnologiju 5G koja će u daljnjim fazama razvoja rabiti frekvencije od više desetaka gigaherca (npr. 27 GHz, 38 GHz). Iz reakcija u javnosti razvidno je da se te visoke frekvencije smatraju posebnom ugrozom, međutim, njihovo prodiranje u tijelo pa time i djelovanje na tkiva i unutarnje organe bit će minimalno baš zbog vrlo male dubine prodiranja.

Bluetooth, WiFi, te mobilni komunikacijski sustavi 3G, 4G i 5G bežični su komunikacijski sustavi koji rade u frekvencijskom rasponu od nekoliko stotina MHz (megaherca) do nekoliko GHz (gigaherca), dakle u spomenutom području neionizirajućih elektromagnetskih polja. Razlikuju se po najvećoj dopuštenoj zračenoj snazi, dometu, vrsti modulacije, brzini prijenosa podataka, itd.

Bluetooth i WiFi rade u tzv. slobodnom pojasu frekvencija, pa za njihovu uporabu vlasnik uređaja ne mora ishoditi dozvolu za rad takvog primopredajnika. Uporaba je dopuštena svima, ali korisnici nisu zaštićeni od eventualnih smetnji i interferencija. Zbog slobodne uporabe i izbjegavanja interferencija dopuštena izlazna snaga takvih uređaja je bitno manja nego za sustave “mobilne telefonije”, tj. 3G, 4G i 5G.

Sustavi 3G, 4G i 5G rade u licenciranom spektru za koji operator plaća naknadu državi. Za uzvrat svakome od operatora dodijeljen je točno određeni pojas frekvencija i zajamčena je zaštita od smetnji i interferencija. Time je i rad ovih mobilnih mreža mnogo pouzdaniji. Dopuštene zračene snage su veće, ali za svaku baznu postaju potrebno je ishoditi odgovarajuću dozvolu, te provoditi prva i periodična mjerenja razine elektromagnetskih polja u cilju zaštite ljudi od elektromagnetskog zračenja.

Izloženost visokofrekvencijskim elektromagnetskim poljima opisujemo gustoćom zračene snage. Tehnologija 5G nije ništa opasnija od postojećih bežičnih komunikacijskih tehnologija, pa nam prema tome ne trebaju neke nove i posebne mjere zaštite ili opreza. Gustoća zračene snage opada s kvadratom udaljenosti od izvora, dakle ako udaljenost od tijela povećamo s 1 cm na 1 m, smanjili smo našu izloženost za 10.000 puta. Osnovno načelo samozaštite od pretjerane izloženost elektromagnetskim poljima mobilnih komunikacija je udaljenost. Pametni telefon odložen na udaljenost ispružene ruke umjesto u džepu od hlača te tablet ili prijenosno računalo naslonjeni na jastuk ili podložak umjesto izravno u krilo višestruko će smanjiti našu izloženost elektromagnetskim poljima. Zbog udaljenosti, gustoće snage zbog rada baznih postaja su više stotina ili tisuća puta manje od onih koje stvaraju naši mobilni uređaji.

Mobilni telefon najveću snagu zrači pri uspostavljanju poziva, prije nego čujemo zvuk uspostavljanja poziva u slušalici kada mi pozivamo, odnosno prije nego li telefon zazvoni kada primamo poziv. Kada mi pozivamo, dovoljno je zadržati telefon u ruci, odmaknut od glave ili tijela, sve dok na ekranu ne vidimo da je poziv uspostavljen te ga zatim prinijeti uhu. Tada je zračena snaga mobilnog uređaja već smanjena na minimalnu potrebnu razinu za ostvarivanje kvalitetne veze. Dodatni povoljni učinak odmicanja mobitela od tijela jest da se tada manje zračene snage gubi u tijelu, pa mobitel zbog povoljnijih uvjeta rada emitira manju snagu što dodatno smanjuje izloženost, a može produljiti i trajanje baterije. Kada primamo poziv nećemo uvijek moći izbjeći da nam telefon ne zazvoni blizu tijela, ali tada ga možemo nositi u vanjskom džepu ili u torbici. Kada smo na radnom mjestu ili kod kuće možemo mobilni telefon odložiti na stol ili policu koja nam je na dohvatu. Tako ponovno smanjujemo svoju izloženost elektromagnetskom polju pri uspostavljanju primljenog poziva. Pri duljim razgovorima bolje je ako možemo rabiti zvučnik ili slušalice, jer tako smanjujem izloženost elektromagnetskom polju tijekom cijelog razgovora.

Osim povećavanja udaljenosti, svoju izloženost elektromagnetskim poljima možemo smanjiti i tako da skratimo vrijeme uporabe bežičnih komunikacijskih uređaja, bilo mobitela, bilo računala ili tableta koji su bežično spojeni na internet, jer i ovdje vrijedi opće pravilo: sve što je pretjerano, može biti i opasno.

Ovo posebno vrijedi za djecu koja svakim danom postaju sve intenzivnijim korisnicima bežičnih tehnologija.

Što još prof. dr. sc. Davor Bonefačić kaže o studijama o štetnosti 5G, vezi sa COVID19 virusom itd. pročitajte na stranici HAKOM-a