Omrežje pete generacije mobilne telefonije (5G) je naslednja generacija sistemov brezžične tehnologije, ki bo zagotavljala največje hitrosti doslej. Pri testiranju hitrosti prenosov dosegajo od 700 do 3000 Mb/s, kar pomeni, da bodo filmi, ki so v omrežju 4G potrebovali nekaj minut za prenos, preneseni v le nekaj sekundah. Čeprav pri uporabi omrežja 5G najprej pomislimo na pametne telefone in druge mobilne naprave, so še številne druge aplikacije, ki bodo uporabljale novo tehnologijo. Razvoj novih generacij mobilne telefonije se usmerja tudi v izboljšano podporo komunikaciji stroj-stroj oziroma tako imenovanemu internetu stvari (IoT), kar bo omogočilo in pospešilo razmah pametnih tehnologij, avtomatizacije in avtonomnih vozil.

Omrežje 5G bo poleg obstoječih vsebovalo številne majhne celice oziroma bazne postaje, ki bodo omogočale velike hitrosti prenosov na manjšem območju. Število celic se bo z uporabo novih frekvenc in naprednih anten povečalo. Čeprav bodo omrežja, ki uporabljajo frekvenčne pasove pod 6 GHz, še vedno hrbtenica mobilnih komunikacij, bo za novo omrežje 5G treba zagotoviti nove dodatne frekvenčne pasove nad 6 GHz, saj so sedanji spektri prezasedeni.

Razvoj in širitev tehnologije v nove frekvenčne pasove (tako imenovani milimetrski valovi) s seboj prinaša nekatera vprašanja in strahove glede sevalnih obremenitev, vplivov na okolje in zdravje, umeščanja v prostor in zagotavljanja skladnosti z mednarodnimi standardi.


 

Kako deluje 5G?

Sprva bodo omrežja 5G izkoristila obstoječo infrastrukturo. Običajne celice 5G so podobne antenam za 2G, 3G in 4G in so namenjene zagotavljanju pokritosti večjih območij. Nameščene bodo na antenske stolpe z obstoječimi antenami baznih postaj.

Pomembna novost so pametne antene z več vhodi in izhodi (massive MIMO), ki lahko usmerijo signal samo v območje, kjer se zadržujejo aktivni uporabniki. Te pametne antene zmanjšajo motnje in povečajo možnost, da signali v različnih razmerah dosežejo trenutnega prejemnika. Signale ustvarjajo in usmerjajo le, kadar in kjer so potrebni. Če ni uporabnikov, denimo ponoči v spalnem naselju, oddajajo zgolj sinhronizacijski signal z močjo, ki je več stokrat nižja od tiste, pri kateri deluje bazna postaja, ko je polno zasedena.



Radijski valovi na višjih frekvencah 5G (26 GHz) ne morejo potovati tako daleč kot tisti, ki se uporabljajo v 4G (ali nižjih pasovih 5G), zato jih bo treba v rednih presledkih ojačevati. Za to bodo skrbele majhne celice, ki bodo nameščene bližje uporabnikom, na primer na drogovih javne razsvetljave ali postajališčih mestnega avtobusa.

Višje frekvence pomenijo namreč manjše antene, toda elektromagnetna sevanja (EMS) pri frekvencah nad 20 GHz imajo zelo majhen doseg, med oddajno in sprejemno napravo pa ne sme biti ovire. Nedavne simulacije kažejo, da bi lahko oblikovanje snopa privedlo do nižjih povprečnih izpostavljenosti zaradi baznih postaj 5G v primerjavi z enakovredno opremo 4G pri primerljivih obremenitvah. Prve analize bo treba preveriti še z meritvami v resničnih okoljih pri polno delujočem omrežju 5G.
 

Katere frekvence bodo dodeljene 5G?

Za omrežje 5G so predvideni frekvenčni pasovi od 700 MHz do 3,6 GHz (nižji pas) ter nov frekvenčni pas 26 GHz (višji pas). Nižji frekvenčni pas ni nov, saj sedanji sistemi mobilne telefonije v Sloveniji uporabljajo radiofrekvenčne pasove 800 MHz, 900 MHz, 1,8 GHz, 2,1 GHz in 2,6 GHz. V tem območju se uporablja še wimax, medtem ko so se frekvence okrog 700 MHz vrsto let uporabljale za oddajanje analogne televizije, po opustitvi analognih televizijskih oddajnikov, ki so jih nadomestili oddajniki ​DVB-T, pa je ta frekvenčni pas postal prost.



Višji pas na 26 GHz se trenutno še ne uporablja, predviden je za omrežje 5G v gosto naseljenih območjih ali na primer v dvoranah, saj je uporabni doseg pri tej frekvenci zelo kratek, nekaj sto metrov. Glavna pomanjkljivost teh signalov je, da so zelo omejeni pri razširjanju znotraj zgradb. Kasneje bi lahko poleg 26 GHz uporabljali tudi višje frekvence v območju milimetrskih valov nad 30 GHz.
 

Kaj so milimetrski valovi?

To so elektromagnetna sevanja, ki imajo valovno dolžino manjšo od 10 mm in frekvence nad 30 GHz. Izraz se včasih uporablja tudi za označevanje visokofrekvenčnega pasu okrog 26 GHz. Ta del spektra uporablja do desetkrat višje frekvence, kot jih trenutno uporabljajo mobilna komunikacijska omrežja 2G, 3G in 4G. Ravno uporaba višjih frekvenc je povzročila veliko zaskrbljenost javnosti, vendar se podobne visoke frekvence – milimetrski valovi že vrsto let uporabljajo za radarje, mikrovalovne povezave, medicinske naprave, letališke varnostne skenerje in druge aplikacije.


 

Inštitut za neionizirna sevanja je v sodelovanju z akreditiranimi laboratoriji iz Madžarske, Italije in Avstrije izvedel medlaboratorijske primerjalne meritve na testnem omrežju 5G NR v Ljubljani. Foto INIS

Kakšne so sevalne obremenitve v okolici baznih postaj 5G?

Prve meritve na testnem omrežju 5G NR v frekvenčnem območju 3,6 GHz v Sloveniji, ki jih je kot akreditirana in nepristranska organizacija izvedel Inštitut za neionizirna sevanja, so pokazale, da so izmerjene sevalne obremenitve v okolici makro bazne postaje 5G NR pri največji oddajni moči 200 W v najbolj neugodnem primeru na človeku dostopnih mestih več kot štirikrat nižje od strogih mejnih vrednosti, ki jih uporabljamo v Sloveniji, ter desetkrat nižje od smernic Mednarodne komisije za varstvo pred neionizirnimi sevanji (ICNIRP) in priporočil EU. Povprečne vrednosti izmerjenih veličin EMS pa so bistveno nižje in dosežejo le nekaj odstotkov mejnih vrednosti, ki so določene za prvo območje varstva pred sevanji.

Mednarodna komisija za elektrotehniko (IEC) je izdala poročilo o meritvah izpostavljenosti zaradi omrežja 5G v drugih državah. Rezultati jasno kažejo, da so v realnem okolju dejanske izpostavljenosti zaradi signalov baznih postaj 5G povsem primerljive s signali 3G, 4G in naprav wifi.

Z vidika izpostavljenosti ljudi v neposredni bližini baznih postaj 5G NR so povprečne izpostavljenosti zaradi 5G NR bistveno nižje od teoretično najvišjih. Rezultati meritev kažejo, da je izpostavljenost 5G NR v frekvenčnem območju 3,6 GHz podobna kot pri baznih postajah mobilne telefonije 2G, 3G in 4G. Z uporabo pametnih anten 5G NR se namreč izpostavljenost zelo spreminja glede na uporabo mobilnega omrežja in glede na lokacijo uporabnikov. Inštitut za neionizirna sevanja je te navedbe preveril z medlaboratorijskimi primerjalnimi meritvami z drugimi neodvisnimi laboratoriji iz EU, ki so pokazale, da so sevalne obremenitve zelo odvisne od obremenjenosti oziroma zasedenosti. V primeru neobremenjenosti bazna postaja 5G NR seva zelo malo. Na oddaljenosti 150 metrov so takrat, ko ni bilo prometa, izmerjene vrednosti dosegle 0,1 mW/m2. Ob prenosu podatkov 1 GB v času 6 minut je bila povprečna vrednost 3 mW/m2, pri polni zasedenosti (najbolj neugoden primer) pa 250 mW/m2. Dopustna mejna vrednost v tem frekvenčnem področju testnega omrežja 5G NR v Sloveniji je 1000 mW/m2 za prvo območje varstva pred EMS ter 10.000 mW/m2 za drugo območje varstva.
 

Ali več baznih postaj 5G pomeni povečanje izpostavljenosti sevanjem?

Res je, da bo zaradi potrebe po večji zmogljivosti treba umestiti več celic oziroma baznih postaj 5G, toda zaradi večjega števila bo manjša njihova oddajna moč in s tem sevalne obremenitve posamezne postaje. To lahko primerjamo s pogovorom: če sta sogovornika dovolj blizu, se slišita tudi, če govorita potiho, nekdo, ki stoji deset metrov stran, pa ju ne sliši. Če bi stali dlje narazen, bi morali biti tako glasni, da bi njun pogovor prišel tudi do ušes ljudi, ki z njim nimajo nič. Enako je z VF EMS, zato več manjših baznih postaj pomeni manjšo izpostavljenost. V delu javnosti velja zmotno prepričanje, da več anten baznih postaj pomeni večje sevalne obremenitve, v resnici je ravno obratno. Majhne postaje 5G imajo oddajno moč nekaj vatov, to je toliko, kot znaša oddajna moč mobilnega telefona v GSM-območju. Poleg tega bodo zaradi bližine baznih postaj tudi mobilni telefoni med uporabo lahko oddajali z manjšo oddajno močjo, saj oddajno moč avtomatično zmanjšajo v primeru dobre povezave z bazno postajo, prav tako pa bodo zaradi večjih hitrosti prenosa podatkov mobilni telefoni oddajali manj časa.
 

Kaj bo prineslo umeščanje novih baznih postaj 5G?

Umeščanje baznih postaj 5G v prostor bo zahtevalo več pozornosti zaradi oblikovanja snopa (beamforming). Ob polni zasedenosti in v primeru oddajanja zelo usmerjenega snopa je lahko vplivno območje, kjer so presežene mejne vrednosti, večje kot pri sedanjih baznih postajah. Ker trenutna zakonodaja zahteva, da mejne vrednosti na človeku dostopnih lokacijah ne smejo biti nikoli presežene, bo zato pri umeščanju baznih postaj 5G treba večjo pozornost nameniti načinu namestitve, ki tudi ob polni zasedenosti ne bo povzročila preseganja mejnih vrednosti.

Še posebej bo to pomembno na lokacijah, ki so že obremenjene z EMS, saj je treba pri umeščanju novih virov zagotoviti, da skupne obremenitve zaradi prispevkov obstoječih in novih virov ne bodo presegale mejnih vrednosti. Po uredbi o EMS morajo biti ob začetku obratovanja nove postaje 5G ali nadgradnje obstoječe s tehnologijo 5G izvedene prve meritve, ki zagotovijo, da tudi najvišje sevalne obremenitve zaradi delovanja vseh virov na človeku dostopnih mestih ne presegajo predpisanih mejnih vrednosti.
 

Ali se bo z uvedbo omrežja 5G povečala izpostavljenost EMS?

Uvajanje nove tehnologije 5G, ki bo delovala na različnih frekvenčnih pasovih, odpira številna vprašanja in pomisleke. Višje frekvence same po sebi ne pomenijo večje ali intenzivnejše izpostavljenosti v okolju (sončna svetloba ima še več tisočkrat višje frekvence). Frekvence, ki so predvidene za 5G, niso nove, saj so v uporabi že vrsto let, na primer v letaliških varnostnih skenerjih, radarjih za nadzor prometa, diagnostiki in zdravljenju ter v usmerjenih mikrovalovnih povezavah.

Ker se nova 5G oprema v prvi fazi namešča na obstoječa telekomunikacijska omrežja, je pričakovati, da se bo skupna izpostavljenost VF EMS v okolju nekoliko povečala. Vendar pa naj bi kumulativna izpostavljenost VF EMS ostala nizka in pod zakonsko določenimi mejnimi vrednostmi, še posebej, ker se bo z uvajanjem omrežja 5G postopoma poslovilo omrežje 3G mobilne telefonije (UMTS), ki je že danes z vidika prenosa podatkov počasno, slabše izkorišča frekvenčni prostor kot tehnologiji 4G in 5G ter povzroča večje sevalne obremenitve pri neobremenjenem delovanju.
 

Ali sedanje mejne vrednosti veljajo tudi za novo tehnologijo 5G?

Uvedba nove tehnologije 5G z uporabo obstoječih ali novih radijskih frekvenc ne spremeni lastnosti VF EMS. To pomeni, da so najnovejše smernice Mednarodne komisije za varstvo pred neionizirnimi sevanji povsem relevantne tudi za novo tehnologijo 5G.

Z uporabo preproste primerjave lahko radijski spekter obravnavamo kot cestno omrežje. Z uvedbo novega tipa vozila se ne spremenijo lastnosti ceste ali nevarnosti, pod pogojem, da se ne spremenijo predpisi. Enako uvedba tehnologije 5G na obstoječih radijskih frekvencah ne bi smela povečati tveganja za zdravje, če mejne vrednosti ICNIRP ne bodo presežene.

V Sloveniji od leta 1996 velja uredba o elektromagnetnem sevanju v naravnem in življenjskem okolju. Kljub temu da je bila sprejeta, ko smo pri nas začeli uvajati tehnologijo 2G, so v njej določene mejne vrednosti še vedno aktualne, saj niso odvisne od tehnologije, ampak od frekvence, in veljajo za vse vire enako. Tudi sicer so mejne vrednosti v uredbi o EMS popolnoma primerljive z najnovejšimi smernicami ICNIRP iz leta 2020. Obenem pa slovenska zakonodaja določa še desetkrat strožje mejne vrednosti za bolj občutljiva območja (prvo območje varstva pred sevanji velja za bivalna območja, območja, namenjena za vzgojo, izobraževanje, zdravstvo ...). Drugje (drugo območje varstva pred sevanji) pa veljajo mejne vrednosti, ki jih določajo priporočila EU.
 

Kaj se zgodi, ko sem izpostavljen signalom 5G?

Ko VF EMS pri širjenju skozi prostor naletijo na človeka ali drugo živo snov, se jih del v tej snovi absorbira. Takšna sevanja se zelo dobro absorbirajo v snovi, ki vsebuje veliko vode. VF EMS frekvenc med 1 MHz in 10 GHz prodrejo v izpostavljeno tkivo in pri dovolj visoki jakosti zaradi absorbirane energije v tkivu proizvajajo toploto ter s tem povzročijo njegovo segrevanje (tako imenovane termične učinke). Vdorna globina je odvisna od frekvence in je večja pri nižjih frekvencah.



VF EMS nad 10 GHz se absorbirajo na površini kože, zelo malo energije pa prodre v globlje ležeča tkiva. Pri višjih frekvencah (nad 30 GHz), ki naj bi jih 5G uporabljal v prihodnosti, pa sta vdorna globina in absorpcija energije omejeni na površino telesa. Pri frekvenci 2,45 GHz je vdorna globina v povprečju dva centimetra, pri 10 GHz dva milimetra, pri 30 GHz 0,43 in pri 60 GHz 0,24 milimetra. Tako se pri teh frekvencah skoraj 90 odstotkov energije absorbira na površini kože in v očeh.
 

Kakšno je stališče Svetovne zdravstvene organizacije do morebitnega zdravstvenega tveganja, povezanega s 5G?

Razpoložljive znanstvene raziskave ne kažejo, da bi izpostavljenost brezžičnim tehnologijam lahko vzročno povezali s škodljivimi vplivi na zdravje. Ta ugotovitev temelji na številnih študijah, opravljenih v celotnem spektru visokofrekvenčnih EMS. Doslej je bilo izvedenih tudi precej raziskav pri frekvencah v območju milimetrskih valov, ki jih bo uporabljala tehnologija 5G. Pod pogojem, da je skupna izpostavljenost nižja od mejnih vrednosti, ki jih določajo nove mednarodne smernice ICNIRP (2020), Svetovna zdravstvena organizacija (SZO) ne pričakuje posledic za javno zdravje (www.who.int/peh-emf).

V povezavi z možnimi netermičnimi učinki SZO ugotavlja, da nobena raziskava ni pokazala na obstoj negativnih vplivov na zdravje pri jakostih pod dovoljenimi mejnimi vrednostmi, kljub dejstvu, da VF EMS lahko vplivajo na biološke sisteme pri jakostih, ki so premajhne za zaznavni dvig temperature. Tako SZO kot ICNIRP menita, da obstajajo nekatere negotovosti glede zdravstvenega tveganja pri relativno visokih jakostih VF EMS, ki so jim med pogovorom lahko izpostavljeni uporabniki mobilnih telefonov.

Vsako leto se v svetu izvedejo številne raziskave o vplivih EMS na zdravje – od vrhunskih, povprečnih do nezadostnih in spekulativnih. Da bi ločila zrnje od plev, bo SZO opravila neodvisen pregled relevantne znanstvene literature o vseh potencialnih vplivih VF EMS različnih tehnologij na zdravje po najvišjih znanstvenih standardih, ki bo podlaga za izdelavo celovite ocene tveganja. Skladno s tem je pričakovati, da bo SZO ločila raziskave in znanstvene objave na tiste, ki ustrezajo strogim znanstvenim kriterijem in jih lahko uporabimo pri izdelavi ocene tveganja, in tiste, ki teh standardov ne dosegajo. S tem se bo tudi minimiziral poligon za manipulacijo in zavajajoče sklicevanje na slabo izvedene raziskave različnih interesnih skupin.

———
Doc. dr. Peter Gajšek in dr. Blaž Valič, Inštitut za neionizirna sevanja (www.inis.si), Ljubljana