Home » Techniek

Categorie: Techniek

Meting van stralingsintensiteit 5G problematisch

Bioloog Dr. Hugo Schooneveld schrijft een reeks informatieve blogs over de blootstelling aan 5G-straling en de mogelijke gezondheidsrisico’s die daarbij komen kijken. In zijn vorige blog gaf hij een uitgebreide uitleg over hoe de massive MIMO zenders met beamforming technisch werken. In deze blog valt te lezen welke problemen er te verwachten zijn bij het meten van de blootstelling aan straling van 5G-zenders, want dat werkt heel anders dan bij de 3G- en 4G-zenders.

Samenvatting

5G zenders zijn anders gebouwd en werken anders dan de klassieke 4G en oudere zendertypen. Ze zijn plat en bevatten een array van 64 of meer compacte deelzenders. Daarmee kan een breed ‘zichtveld’ worden bestraald, dan wel databundels gevormd, die gericht zijn op een of meer specifieke gebruikers. Zulke bundels bewegen snel en bijna ongemerkt tussen de geadresseerde gebruikers.

Anders dan voorheen stralen ze alleen bij gebruik. Voor het meten van veldsterkte moet dus een keus gemaakt worden uit: de fasen waarin men meet, de plaats in of buiten de bundel, of de drukte in het algemene digitale dataverkeer (‘traffic’). In deze blog geef ik een uitwerking van de problematiek, enkele pogingen die gedaan zijn de veldsterkten te bepalen en problemen die te verwachten zijn wanneer de limieten voor blootstelling door wetgeving beperkt worden. Een aantal belangrijke vragen wacht nog op antwoord.

Vooraf

Overheden verklaren ter geruststelling dat 5G eigenlijk niets bijzonders is; gewoon een voortzetting van 4G. Dat is misleidend, want het zendprincipe is heel anders. Goede burgervoorlichting is er niet en ik probeer een beeld te schetsen van wat er volgens mij aan de hand is en wat ons te wachten staat. Opmerkingen en aanvullingen worden door mij zeer gewaardeerd.

Wat is het probleem?

De vraag is hoe de toezichthouder, het Agentschap Telecom, het correcte en toegestane gebruik van een zender correct gaat vaststellen. Momenteel is er nog geen internationaal meetprotocol en ook ICNIRP heeft nog niet bepaald op welke manier het correcte uitzendprofiel van een zender moet worden vastgesteld; ‘al doende leert men’, is het devies. In deze blog presenteer ik meetgegevens uit de eerste pogingen om complexe velden te leren meten. Dat blijkt niet eenvoudig als je alle parameters wilt meenemen die voor blootstellingen aan 5G – en volgende ontwikkelingen – relevant zijn. Wetenschappelijk onderzoek naar ‘non-thermische effecten’ van deze zendtechnologie is er niet.

Drie meetprocedures worden hier toegelicht: die van het Belgische BIPT, die van ons eigen Agentschap Telecom en het vraagstuk van ‘veilige zones’ bij plaatselijke verlaging van de blootstellingslimieten, toegelicht door Ericsson Zweden.

Belgische metingen van 5G velden op straat

In een testsituatie als beschreven in figuur 1 wordt een blootstelling berekend van 16,1 V/m (Volt per meter), voor elke operator. Voor 3 operators tezamen zou dat zijn 27,9 V/m. Daarbovenop komt nog de stralingsbelasting van eventuele amateurzenders in die omgeving en gebruik van mobiele telefoons. In totaal mogen alle velden samen niet de wettelijk vastgestelde ICNIRP limiet overstijgen. Deze meting lijkt comfortabel onder de ICNIRP limiet te liggen; maar ligt anderzijds hoog boven de door EHS’ers gebruikte SBM2015 limiet van rond 0,02 V/m.

Echter, de gewesten Brussel, Vlaanderen en Wallonië hebben juist die limieten verlaagd, om tegemoet te komen aan de wensen van de bevolking. Daar gelden nu limieten van 6 of 3 V/m in plaats van 61 V/m. Dat zou betekenen dat de zenders bij vol vermogen een veel groter ‘no-go’ gebied (zie onder) zouden geven, wat plaatsing van zenders in de straat bijna onmogelijk maakt. Het Belgisch Instituut voor postdiensten en telecommunicatie (BIPT) bepleit daarom toch een verhoging van de norm tot 41,5 V/m. Dat zou het mogelijk maken dichter bij de Europese norm aan te sluiten en toch 5G diensten te kunnen toelaten.

Meting van straling op 3 locaties door Agentschap Telecom

In het rapport ‘Veldmetingen op 5G-testlocaties’ en het rapport ‘Veldsterktemetingen aan installaties in de 26 GHz band’ worden de meetgegevens van 4 locaties weergegeven (tabel 1). Alle antennes hadden een matrix van 64 elementen (8 x 8). De veldmeters bevonden zich in een stabiele bundel van de massive MIMO met beamforming antenne. De metingen zijn uitgevoerd aan experimentele 5G opstellingen. Het zendprofiel van de bundels is niet verder gedocumenteerd. Per bundel was er een ontvanger die signalen onderhoudt opdat er überhaupt bundelvorming optreedt; zonder communicatie is er geen bundelvorming. Wel moet rekening gehouden worden met de mogelijke invloed van de RF velden (radiofrequente velden) uit de ontvanger; die moet ver van de meetapparatuur gezet worden om de veldmeting door eigen handelen niet te beïnvloeden.

2,6 en 3,5 GHz frequentieband

Opmerkingen van de onderzoekers: ‘Gegeven veldsterkten zijn niet representatief voor de verwachte 5G praktijk wat betreft het zendvermogen en dataverkeer en geven alleen een indicatie van de veldsterkte van een Massive MIMO antenne’.

De metingen zijn in verschillende steden uitgevoerd in de ‘max average’ mode (Tabel 1).
Frequenties bevonden zich in het lagere Gigahertzgebied, namelijk de 2600 en 3500 MHz frequentieband, respectievelijk in de experimentele 27 GHz frequentieband.

Conclusie: Geen van de meetwaarden komen ook maar in de buurt van de blootstellingslimieten van het ICNIRP en blijven daar ver onder. Dit is een eerste meting. Niet is nagegaan of er elders in of buiten de bundel plekken waren met hogere meetwaarden.

Frequentieanalyse

In het Rotterdamse Pernisgebied zijn naast veldmetingen ook frequentieanalyses uitgevoerd (figuren 2 en 3). Over een frequentiebreedte van 40 MHz en gedurende 0,1 seconde is de relatieve veldsterkte uitgezet in een 3-D matrix. De kleurschaal geeft aan: hoe geler (hoger) de meting op elk van de vele meetpunten, hoe sterker de relatieve veldsterkte. We zien dat bij deze opname een tamelijk gelijkmatig veld wordt uitgestraald wanneer er in de traffic mode wordt uitgezonden: een gesprek met een gestage datastroom, soms kort onderbroken (figuur 2).

Als er in de broadcast mode geen ‘verkeer’ is ziet het spectrum er heel anders uit (figuur 3). Het spectrum is slechts gedeeltelijk gevuld en in de middelste frequentiebanden passeert er vijf keer in het tijdsbestek van 0,1 seconde een kortdurende puls: synchronisatiesignalen. Dus 50 keer per seconde.

De veldsterkte op 135 meter van de zender is ongeveer 1 V/m. Dat is dan – na correcties – ongeveer een factor 4 lager dan in de traffic mode, naar het rapport stelt. Hierbij is de hoogste waarde van de 50 Hz burst gemiddeld met de veel lagere waarde in de lange rustpauzes tussen de bursts. Dat komt neer op het ‘wegmiddelen’ van de hoge burstmetingen (niet in de grafiek aangegeven) en kan leiden tot een onderwaardering van een mogelijke biologisch effect van de bursts zelf.

27 GHz zenders metingen (vrije pioniersband)

Twee zenders staan op hoge gebouwen en zenden beide een 5G New Radio-TDD (time division duples) signaal uit. De velden daarvan worden gemeten op straatniveau, wel in ‘zicht’ van de zenders. Zender A1 is een point-to-point richtantenne die een sectorantenne A2 aanstuurt op afstand van 460 meter. Op afstand van 246 meter afstand van A1 mat men over een bandbreedte van 900 MHz een veldsterkte (gecorrigeerd) van 0,28 V/m (210 µW/m2). Op afstand van 131 meter van zender A2 mat men 0,10 V/m (26 µW/m2).

Conclusie van de onderzoekers is dat deze meetwaarden ook hier ruim binnen de huidige blootstellingslimieten van de ICNIRP vallen.

Hoe zien de velden van 5G zenders er precies uit? Berekeningen van Ericsson

Een PowerPoint-presentatie vanuit Ericsson Zweden schetst de stralingsbundel van een 200 Watt massive MIMO antenne met 64 elementen die alle met theoretisch maximaal vermogen uitzenden. Uitgaande van de ICNIRP limiet van 61 V/m (10W/m2) voor de frequentie van 3,5 GHz, zou de bundel vanaf de zender tot aan de grenzen van de limiet (de ‘exclusiezone’) een horizontale lengte hebben van 25 meter, bij een verticale hoogte van ca. 10 meter. In de praktijk echter is de actuele blootstelling ongeveer een factor vier lager, omdat de bundel nooit permanent op de ontvanger is gericht – pakketjes informatie worden gefaseerd verzonden volgens het ‘time division duplex’ (TDD) protocol en ook worden per tijdseenheid meerdere ontvangers aangesproken. Deze correctiefactor is wiskundig af te leiden. Daarmee wordt de ‘exclusiezone’ verkort van 25 meter naar 8,4 meter. Voor professionals is de exclusiezone een stuk korter, omdat die beter met de risico’s zouden kunnen omgaan (figuur 4).

Wat als een land of stad eigenmachtig de blootstellingsdrempel verlaagt?

In vele andere landen en steden worden op basis van eigen waarnemingen limieten aangehouden die heel veel lager liggen dan die van ICNIRP. Een uitvoerig overzicht van landen en steden die een eigen strategie volgen is hier te vinden. Rusland, bijvoorbeeld hanteert een limiet van 0,1 W/m2 (= 6 V/m).

Het gevolg is wel dat de exclusiezones van zenders, waarbinnen burgers niet mogen komen wegens te hoge dosering, dermate groot worden, dat er feitelijk vrijwel geen 5G antennes in urbane gebieden kunnen worden uitgerold. Zenders moeten dan òf veel zwakker worden afgesteld, òf op veel grotere afstand van de mens worden opgesteld, waardoor de bereikbaarheid van mobiele telefoons in de straat terugloopt. Nederland hanteert de ICNIRP limieten (61 V/m, of 10 W/m2). In het BioInitiative Rapport wordt aanbevolen de mens beter te beschermen door uit te gaan van 0,6 V/m.

Drastische verlaging van een limiet stelt de operators van 5G systemen voor problemen, want de afstand die een burger moet nemen om buiten de gevarenkegel te blijven wordt navenant groter. Ericsson geeft een voorbeeld: als de blootstellingslimiet voor veldsterkte honderdvoudig wordt verlaagd zal de exclusiezone rondom de zender ca. 115 meter breed en 70 meter hoog worden (figuur 4). Voor dergelijke zenders zal vaak geen plaats zijn in een community.

Waarom willen we weten hoe gemeten wordt?

Om het risico in te schatten van je blootstelling in openbare ruimten met veel mensen – dus meerdere 5G zenders – moeten we beseffen hoe gemeten wordt en welke waarde we aan meettabellen moeten toekennen. Dat is nu al een probleem met de huidige ICNIRP richtlijnen, maar het wordt nog veel erger. De huidige richtlijnen zijn gebaseerd op bepaling van de ‘thermische’ EMV effecten. Dat wil zeggen dat geheel voorbijgegaan wordt aan de ‘non-thermische’ effecten die ons juist zo ziek kunnen maken en die sommigen de symptomen van elektrostress (EHS) doen geven.

We hebben met 5G namelijk niet te maken met de regelmatig stralende statische antennes die een uniform signaal uitzenden, dag en nacht. We krijgen hier te maken met bijzonderheden van de 5G antennes wegens twee eigenaardigheden: (1) hun uitgezonden vermogen aan te passen aan de vraag naar connectiviteit en (2) de bundelvorming waarmee en waarbinnen een snelle overdracht van data plaatsvindt. De veldsterkte in die bundels is veel groter dan die in de bundelvrije ruimte. Gezien de grote beweeglijkheid van de bundel zal dat een ‘flikkerende’ blootstelling aan sterke velden geven. We verwachten daarvan belangrijke fysiologische verstoringen en meer ziektegevallen. Zeker omdat vaak is geconstateerd dat gepulste velden biologisch veel harder ‘aankomen’.

Op welke manier dan te meten?

Meettechnisch is het zaak om een biologisch relevante meeteenheid te bedenken, anders dan die is gebaseerd op de mate van opwarming van weefsel. De huidige praktijk is dat men op een bepaalde plek een meettoestel neerzet en na enige tijd de gemiddelde gemeten RMS waarde afleest. In 5G willen we aparte vermelding hebben van veldsterkten in drie activiteitsfasen: in ‘rust’, wanneer er geen verkeer is, gemeten tussen de bursts; (2) tijdens de bursts; (3) in een bundel in verschillende deviatiehoeken binnen het gezichtsveld.

Alleen dan kunnen we zo nodig een relatie leggen tussen de rol van bundelvorming met betrekking tot eventuele gezondheidsproblemen van mensen die daarmee in aanraking komen. Veldmiddeling door alleen gemiddelde veldsterkten te meten komt neer op informatieverlies. We hopen in overleg met het Agentschap Telecom of het Antennebureau tot een bruikbare modus operandi te kunnen komen.

Resterende vraagstukken

We mogen hopen dat de dienstdoende meetinspecteurs voor de burger gegevens verzamelen die relevant zijn voor de blootstelling van de mens, zoals: Hoe breed zijn de bundels eigenlijk: als iemand op 2, 5 of 20 meter afstand van me staat te bellen, sta ik dan tevens heel – half – of niet in ‘zijn’ bundel? Wat als ik in een bellende menigte sta, hoeveel bundels weet ik dan op me gericht? Als ik een 5G-smartphone ga gebruiken, hoeveel straling krijg ik dan aan mijn oren of op mijn handen? Houden de komende blootstellingslimieten ook rekening met dergelijke cumulerende effecten? Hoe verloopt de blootstelling in ruimten met vele kleine zendertjes, vergeleken met die bij grote rondom stralende zenders in zendmasten? Verloopt iedere vorm van communicatie eigenlijk via bundelvorming? Kan de burger onder alle omstandigheden zijn oude 3G en 4G systemen blijven gebruiken?

Bron: Dr. Hugo Schooneveld

Lees ook:
> 5G – Waar staan de zendmasten voor test-uitzendingen?
> 5G antennes – Hoe werken ze?

5G antennes – Hoe werken ze?

Bioloog Dr. Hugo Schooneveld schrijft een reeks informatieve blogs over de blootstelling aan 5G-straling en de mogelijke gezondheidsrisico’s die daarbij komen kijken. Deze blog gaat over de technische werking van 5G antennes. Deze nieuwe zendtechniek werkt namelijk heel anders dan de huidige zendtechnieken die gebruikt worden bij 3G en 4G.

Samenvatting

Het 5G communicatiesysteem komt eraan. Nu nog slechts in testsituaties, na de veiling van uitzendfrequenties volgend jaar in het echt. De technische verwachtingen zijn hoog: hoge snelheid van datatransfer, korte latentietijd, vele gelijktijdige gebruikers en vele technische toepassingen.

Hoe de massive MIMO zenders met beamforming werken wordt hier uitgelegd. Voor een groot bereik worden 700 MHz zenders op masten ingezet; voor beperkt bereik vooral 3,5 GHz zenders (small cells) en voor gebruik binnenshuis nano- of pico-cells met kleinere afmetingen. Zenders voor ‘millimeterstraling’ (26,5 GHz) zijn niet binnenkort te verwachten.

Over de eventuele gezondheidseffecten wordt in technische kringen niet nagedacht. Deze technische verhandeling gaat vooraf aan volgende EHS-blogs over blootstelling aan de 5G straling en over gezondheidsgevaren. Verder lezen…

5G – Waar staan de zendmasten voor test-uitzendingen?

Er is geen reden aan te nemen dat 5G safe is. In Nederland bruist het niettemin van de initiatieven om 5G communicatie van de grond te tillen. Daarvoor moet op grote schaal en door meerdere partijen geëxperimenteerd worden, om te zien of de bedachte soft- en hardware voldoet aan de eisen en of een mobiele communicatie in 2020 over het hele land kan zijn uitgerold. Momenteel zijn er geen openbare toepassingen.

Mobiele operators testen elk hun eigen systemen en hebben voor specifieke frequentiebanden en voor beperkte duur toestemming gekregen. Het accent ligt nu op de 700 MHz en 3,5 GHz-banden. De door de EU voorziene 26 GHz band zal pas veel later voor publiek beschikbaar komen. In deze blog nu een overzicht van de plaatsen waar de testen in stedelijke omgeving worden uitgevoerd. Verder lezen…