Mobilstraaling

Wiki for ITS
ITS wiki WNaS@ITS Master/PhD Courses Master Thesis Research Areas

Denne siden gir en liten oppsummering om mobilstråling. Hvor kommer den fra, hva vet vi om det, og litt mer. Hvis du har spørsmål, skriv de inn under diskusjonssiden.

Mobilstråling

Bakgrunn

Literatur på temaet er veldig begrenset, og vi vil dermed prøve å utvide kunnskapen litt mer. Den norske Wikipedia skriver om Mobilstråling: Mikrobølger trenger inn i hodet og hjernen på brukerne. Mobiltelefonprodusenter og offentlige faginstanser som WHO, EU og Statens strålevern er enige om dette. Forskerne er imidlertid usikre på om dette kan gi skadelige helseeffekter eller ikke.

Denne utsagn er upresis og må nyanseres.

Målsetningen med siden

Denne siden kommer å samle opplysninger, og gir en faglig vurdering så langt som mulig. Vi ser at mobiltelefonenbruk er i kraftig vekst, og at det trengs nye tanker for å bringe mobiltrafikken til de som bruker det.

Når vi snakker om mobilstråling, snakker vi om radio stråling i frekvensområdet 450 MHz til 5800 MHz, som bli brukt av mobiltelefoni og WLAN. En oversikt er gitt i bildetref. Betegnelsen om "heating" er avhengig av utsendt effekt av strålingen.

Utviklingen og mobilvekst

Mobilindustrien er i vekst, hovedsaklig på grunn av bruk av smartphones og mobil bredbånd. Tallene fra Cisco viser at trafikken den mobile trafikken i 2011 har blitt 2,3 ganger så stor som i 2010, og at den doblingen har foregått de 4 siste årene. Mobiltrafikken er 8 ganger så høy som den globale Internet trafikken var i 2010. Teknisk Ukeblad forteller om trafikkvekstrater med 30 til 80 ganger mer trafikk enn i dag.

Veksten domineres av smarttelefoner og mobil bredbånd.

Hva skjer i mobilnett

Et mobilnett er dimensionert for å tåle en hvis menge trafikk. Blir det mer trafikk, mister man dekning eller få ikke noe kapasitet. Et eksempel av en slik trafikkvekst er vist i vedlagt bildet, og er hentet fra den europeisk Eurescom P921 studie.

Det eneste mulighet er å korte ned luftstrekningen for å kunne tilbyr høyere kapasitet. Innføring av LTE (som bli gjerne omtalt som 4G) gir også en del forbedringer, men kan alene ikke dekke opp veksten.

Hva betyr "kortere luftstrekning"? Det finnes flere muligheter: (i) flere antenner på master, (ii) mini antenner i f.eks. gatelys, eller (iii) enda mindre basisstasjoner i hjemmet. Sistnevnte er ofte kallet femtoseller

Sammenheng mellom frekvens, kapasitet og rekkevidde

Det finnes hovedsaklig disse parametere som tilsammen utgjør kapasitet i mobilnett:

Radio frekvens

- En radio frekvens bli brukt til å sende og motta mobilsignaler. Disse frekvenser ligger høyere enn FM radio, som er på ca 100 MHz. Den laveste mobilfrekvensen brukes av Ice i Norge ved 450 MHz, deretter forventer vi å bruke en del TV frekvenser fra 790-860 MHz for mobiltelefoni fra 2014 (ikke ferdig diskutert). I dag brukes GSM på 850 MHz og 1800 MHz, men UMTS brukes på 2100 MHz (eller 2,1 GHz). LTE er satt opp ved 2655 MHz (eller 2,6 GHz). Til sammenligning så bruker WLAN nett 2400 MHz og 5200 MHz. - Tommelfingeren sier at man dekker større områder med en lavere frekvens, og har høyere kapasitet ved en høyere frekvens.

Rekkevidde

Rekkevidden av en radiobølge er omvendt proporsjonal til frekvensen. Dvs hvis jeg fordoble frekvensen blir rekkevidde bare halv. Konkret betyr det at hvis et 450 MHz nett dekker 30 km, så dekker 900 MHz bare 15 km, og 1800 MHz bare 7,5 km. Denne rekkevidden er i tillegg avhengig av valgt teknologi, og særlig utsendt effekt.

Kapasitet

Trafikken i et mobilnett er satt sammen av tale og datatrafikk. Summen av alt trafikk i en radioselle betegnes som kapasitet (f. eks. 60 Mbit/s). Kapasiteten i et radionett avhenger av tilgjengelig båndbredde ved en hvis frekvens. Typisk er tilgjengelig båndbredde høyere ved høyere frekvenser, som betyr at kapasiteten øker med frekvens. Tommelfingeren sier at ved en fordobling av frekvensen kan jeg også fordoble trafikken. I GSM hadde man typisk 100 kbit/s, gjennom UMTS 1 Mbit/s, i et vanlig (gammeldags) WLAN nett 4-5 Mbit/s, gjennom high speed UMTS kan man oppnå 5-10 Mbit/s, og i LTE kan man oppnå så mye som 50 Mbit/s. Men hver og en av disse teknologier blir ja brukt på en annen frekvens i dag. - Hvis du har et nytt WLAN hjemme, kan du ofte oppleve hastigheter opp 100 Mbit/s.

GSM, UMTS, LTE, WLAN

Disse radioteknologier beskriver en metode og et system om hvordan radiostråling er sendt ut fra senderen. GSM blir gjerne omtalt som 2G, UMTS som 3G, LTE som 4G og WLAN som 'hjemmenett'. Hovedforskjell mellom disse systemer er fleksibilitet i forhold til den forventete trafikken.

Utsendt effekt

Hver antenne sender ut et elektromagnetisk felt i en hvis styrke, gjerne målt i Milliwatt eller dBm. En milliwatt er en tusendel av en watt (1 mW = 0,001 W). Man regner gjerne i dB (eller dBm, hvor 'm' står for milliwatt), fordi effekten går ned med andre potens av avstanden. Regningen i dBm blir dermed enklere, og litt mer forståelig: 3 dB mer betyr fordobling, 10 dB mer betyr 10 ganger effekten, 20 dB mer betyr 100 ganger effekten, og 30 dB mer betyr 1000 ganger så mye effekt.

Beregning av effekt

Regner man i dB, så kan motatt effekt P_r beregnes ut fra en enkelt ligning. Den mottate effekten er utgående effekt P_t, forsterket med antenne gevinst på sender og mottaker G_t og G_r, og redusert med det man kaller lufttap L. Følgende ligning brukes: . Lufttap L er avhengig av avstanden d mellom sender og mottaker og frekvensen f, og beregnes fra: L [dB]= 92,4 + 20 log (d [km]) + 20 log (f [GHz]) (UNIK4700)

Noen tall for mobilenett

For å rekke langt må man sende med en høy effekt. Og når man må bare sende på korte avstander kan man redusere utsendt effekt betydelig. Typiske eksempler er:

• WLAN hjemme (ved 2,4 GHz) sender med maks 20 dBm (100 mW) - note: DECT sender typisk ut med 10 mW (10 dBm), med maks 250 mW.
• GSM mobiltelefoner sender typisk ut med opp til 2 W (2000 mW = 33 dBm).
• Moderne smartphones som iPhone sender typisk med 600-1000 mW (28-30 dBm)
• GSM basisstasjoner sender med maks 50 W (47 dBm).
• UMTS basisstasjoner sender med maks 20 W (43 dBm)
• Innendørs Femtoseller sender med maks 100 mW (20 dBm)

Det som er felles for alle mobilsystemer (og for moderne WLAN stasjoner) er at de har en effekttilpasning, som reduserer utsendt effekt. Dvs. en mobiltelefon som snakker til en fjernt liggende stasjon må bruke "maks effekt" 1W, mens når den snakker med en inndørs femtoseller kan den klare seg med en hundredel, dvs. 10 mW.

Hvis man sammenligner de tallene så ser man at avstanden betyr veldig mye for strålingsintensiteten: For å utvide rekkevidde fra 1 m til 10 m, må man øke effekten med faktor 100 (20 dB). For å utvide rekkevidde fra 10 m til 1 km, må man utvide effekten med en faktor 10.000 (40 dB), dvs f.eks. øke effekten fra 10 mW til 100 Watt.

Tallene viser også at effekten synker rask med avstand: Er man 10 m vekk fra en basisstasjon (i steden for 1 m), reduseres effekten med faktor 100, er man 100 m vekk fra en basisstasjon reduseres effekten med en faktor 10.000.

Mobiltelefon og stråling

Mobiltelefoner og basisstasjoner sender ut elektromagnetisk stråling, og utsendt effekt er beskrevet i teksten lenger opp. Det som gjenstår er forklaringen om hvordan elektromagnetisk stråling kan påvirke kroppen.

Først kommer en liten oppsummering om elektromagnetiske stråling i huset. Deretter noen aspekter om elektromagnetiske stråler og kroppen. En mer detaljert beskrivelse om antenner og stråling basert på forskjellige scenarioer finnes under Mobildekning. Den svenske Strålevernsinstitutt har laget en meget omfattenden rapport, se spesielt kapitel 6.5 fra side 39

Elektromagnetisk stråling i huset

Bildet i denne avsnittet viser hvilke kommunikasjonsrelaterte radiostråler vi har i huset. Dette avsnitt setter typiske tallene i relasjon, og gir en anledning til å sammenligne effekter. En fullstendig oversikt over effekter fra alle stråler er gitt hos Wikipedia .

Det er åpenbart at elektromagnetisk stråling kan varme opp vann og skade seller: Mikrobølgeovn er et godt eksempel: Den sender vanlig opp til 1100W, som produserer 700 W mikrobølge energy. 700 W mikrobølgeenergi tilsvarer 58 dBm. Gode dører absorberer ca 90 dB, som fører til -32 dBm effekt rett utenfor døra til en mikrobølgeovn. I en avstand av 10 cm tilsvarer det -52 dBm, og i 1 m avstand -72 dBm.

En vanlig WLAN nett i hjemme har mellom -40 ... -60 dBm, og en PC kan jobbe med -85 dBm mottatt effekt.

En vanlig GSM telefon klarer -100 dBm, mens mobiloperatører prøver å tilby et nett med minst -90 dBm. På mange plasser på Høybråten finner vi verdier rund -80 dBm innendørs, og -70 dBm innendørs (Status: mars 2012).

Den største effekten kommer dermed fra WLAN nett, som er 1.000 til 10.000 ganger så sterk som mobilnett. - Den sterkeste effekten kommer fra bruk av mobiltelefonen: Holder man mobilen ved øra, så kan effekten som bli absorbert av kroppen være så stor som 10% (?) av sendeeffekten, dvs 20 dBm. Selv om man skulle bare bruke mobilen i et minutt/dagen, tilsvarer det en bakgrunnsbelastning av 600 dager med et WLAN nett (utgangspunkt er: 60 dB forskjell, dvs faktor 1.000.000 * 1 min).

Når man snakker

Elektromagnetisk stråling rundt en mobilmast

Vedlagt er en Excel diagram som kan brukes for å beregne strålingsnivå i en avstand fra en antenna. Verdier vist i bildet er basert på

• en 15 m høy mast
• et sendeeffekt på 25 W
• En GSM sektor antenna med 14,5 dB gevinst, som dekker en sektor (120 grader). Verdier er estimert basert på Kathrein 730 684 GSM antenne.
• et barn med 1,5 m høyde og varierende avstand fra antenna

• Media:Standordberechnung-Mobilfunk.xlsx, adaptert fra http://http://www.salzburg.gv.at/celltower med norsk betegnelse og beregning av antenna

Mobilstråling inn i kroppen

For å beregne effekten av mobilstråling inn i kroppen må vi først se på sammensetningen av hudstrukturen, særlig ved hodet. Det som kjennetegner huden er den store andel av vann, som absorberer elektromagnetiske stråling veldig godt. Forskningen viser at strålingsintensiteten tar av med ... - to be verified, og at alt energi fra mobilstråling bli dermed forvandlet i varmeenergi.

Dermed er det åpningen i kroppen som ørene, nese, munn som la mobilstrålene kommer inn i kroppen.

Mobilstråling og helse

Den engelske Wikipedia gir en omfattende diskusjon om mobilstråling og helse, hvor hovedessensen er gjengitt her: Mange vitenskapelige studier har gjennomført en analyse av mobilstråling. Disse studiene har blitt gjennomgått av internasjonale eksperter, som prøver å finne evidence. Alle studiene viser at det er usannsynlig at mobilstråling kan forårsake kreft hos mennesker.

Forskjellige vitenskapelige samarbeidsprosjekter i regi av COST har analysert helseaspekter, og har kommet med flere rapporter, bl.a. COST 281 om "potensielle helseaspekter fra mobile kommunikasjonssystemer". Gunnhild Oftedal og Anders Johnsson fra Norge deltok i COST 281, som hadde et eget kapitel om elektromagnetisk stråling og barn. COST samarbeid kunne ikke finne en eneste studie som viste en sammenheng mellom mobilstråling og helse. Det som viste seg ofte var at målinger av stråling var ikke korrekt, at interpretasjoner av resultater kunne missforståes eller at studiene hadde metodiske svakheter. Men studien pekte også på at noen effekter kunne ikke utlykkes, bl. a. biomolecular oscillations by thermomolecular reactions.

Effekten som er best forstått er oppvarming gjennom stråling , ... Her snakker man om en absorbsjonsrate (specific absorption rate), som er den måten kroppen absorberer (=varmes opp) gjennom enhver radio stråling. En god beskrivelse finnes fra den australske regjeringen (ARPANSA). Den ARPANSA standard begrenser absorpsion til 2000 mW/kg av huden (gjennomsnitt over 10 gramm). Denne grenseverdien kommer ut ifra en oppvarming av kroppen med 0,5 grad over en periode av 15 min. (Referanse mangler - australier bruker smelting av is)

En videre analyse av de tekniske muligheter finnes på denne wiki i siden mobildekning.

Grenseverdier

Den Europeiske retningslingen for Mobilstråling har satt en grense på

• 2 W/m^2 (2 Watt per kvadratmeter) for mobilstraaling under 400 MHz (TV, Radio,...)
• en linear skala mellom 400 MHz og 2 GHz, med f. eks. 4,5 W/m^2 for GSM (900 MHz) og 9 W/m^2 for GSM (1800 MHz)
• 10 W/m^2 for mobilstraaling fra 2 GHz og oppover

´´Note: 1 W = 1000 mW = 1.000.000 Microwatt. Noen argumenterer med Watt, andre med Microwatt per kvadratmeter

Disse Grenseverdier, som er oppsummert i bildet fra Aftenposten, er basert på oppvarmingseffekten av stråling, som beskrevet i artikkelen før. Selv om det finnes en hel rekke forskning, så er andre effekter enn "oppvarming" ikke godt nok belyst til å kunne sier at mobilstrålinger ufarlig. El-følsomhet er meldt fra enkeltpersoner, og en del forskningsresultater peker på aspekter som urolig søvn og andre forstyrrelser. Å basere grenseverdier bare på oppvarmingseffekten er useriøst.

Basert på mangel på langtidsdata har flere myndigheter satt strengerer grenser for den totale tillate stråling:

• Italia har valgt 100 000 Microwatt/m^2, (tilsvarende 100 mW/m^2 eller 0,1 W/m^2)
• Salzburg hat uttalt seg i den "Salzburger Erklärung" om å innføre 1 mW/m^2 totalbelastning for GSM anlegg-
• flere eksempler her ...

Den franske anbefaling sier at teknologiske forbedringer kan føre til en reduksjon av mobilstråling, og anbefaler disse forbedringer .

Aftenposten hadde en oppsummering, som finnes under Talk:Mobilstraaling.

Anbefalinger

Med dagens kunnskap kan vi ikke utelukke at det finnes effekter fra mobilstråling under dagens grenseverdier. Dermed er informasjon og forskning to grunnlegende forutsetninger for en drift av et mobilnett. Med den antatte veksten (800% i de neste 5 år) trenger vi flere nye løsninger, som er diskutert i kapitel Mobildekning.

Mine anbefalinger er basert på det som er internasjonalt diskutert, og inneholder

• Informasjon og aktiv deltagelse av de som er berørt
• Analyse av forskjellige alternativer for plasseringen av mobilmasten
• Valg av lavest mulige mobilstråling for å ha bestmulig beskyttelse av befolkningen
• Tar i betraktningen hvordan mobilmasten passer i landskapet
• Beregning og måling av mobilstraaling for hver anlegg og for totalen
• Tar i betraktningen andre kilder for stråling
• Monitorering og overvåkning etter at mastene er i bruk
• Utvidet forskning om lav-energi effekt av mobilstråling

Referanser og videre linker

• Aftenposten: Oppsummering stråleverdier Media:AftenpostenPictureMobilstraaling.pdf, Media:AftenpostenArtikkelMobilstraaling.pdf

Andre kilder

Disse andre kilder har jeg ikke analysert enda:

Questions and Answers about Biological Effects and Potential Hazards of Radiofrequency Electromagnetic Waves

• http://www.fcc.gov/Bureaus/Engineering_Technology/Documents/bulletins/oet56/oet56e4.pdf

Assessment of Public Health Concerns Associated with Pave Paws Radar Installations

• http://www.globalsecurity.org/space/library/report/1999/cape-cod_pavepaws-assess.htm

Om forfatteren

Josef.Noll 16:28, 18 March 2012 (CET) - Josef er professor ved Universitet i Oslo (UiO)/UNIK med hovedarbeidsområdet Mobile Systemer. Mer informasjon om hans arbeid er på hans hjemmeside jnoll.net

Personlig notat: Jeg (Josef) har holdt meg oppdatert på studier om effekten av elektronmagnetiske felt og helseeffekter. Det tidligste studie som jeg husker var diplomoppgaven til min venn Arnd Kranefeld ved Teknisk Universitet i Aachen tilbake i 1985. Han satt folk på en stol og prøvde å måle kroppens reaksjon på forskjellige nivåer av stråling. Hovedkonklusjonen var at at kunne ikke vise en bevist sammenheng mellom lav effekt stråling og reaksjoner. - Likevel ser jeg at noen folk er følsomt for mobilstråling, noe som jeg ikke vet hvorfor.

Siden den tiden har jeg bare funnet en vitenskapelig publikasjon som bekrefter forandringer basert på mobilstråling. Denne publikasjonen stammer fra Universitet i Praha, hvor man fant ut at responsen av trommehinnet er annerledes etter 15-20 min med mobilen ved øret.

Home ITS Wiki WNaS Admin (internal)

Courses Wireless Networks Information Security Rem. Sens./Methods PhD courses

Thesis Open thesis Ongoing Finished

Research Areas Information Security System Security Wireless and Mobile Networks Mobile Services Sensor Systems Radio propagation

Projects DigI: Digital Inclusion Internet Lite for All TrygtSvangerskap IoTSec: IoT Security SCOTT IoT ESA Ka-band GravidPluss

Forms/Wiki Add User Add ActionItem Add Meeting Add Presentation Add Place Edit Wiki Wiki help