Ericsson tłumaczy, które częstotliwości są dla nas bezpieczne

Polski oddział Ericssona na swoim blogu próbuje w przystępny sposób wyjaśnić pojęcie zakresów częstotliwości i bezpieczeństwa poszczególnych pasm/fal dla naszego zdrowia.

Oryginalna treść artykułu znajduję się tutaj

Oto materiał przygotowany przez szwedzkiego dostawcę infrastruktury:

Częstotliwości, fale elektromagnetyczne, dostępne pasmo – stwierdzenia te pojawiają się zawsze kiedy rozmawiamy o sieciach mobilnych. Chociaż często z grubsza są to zwroty znane to jednak ciężko je sobie wyobrazić z uwagi na to, że mówimy o zjawiskach z reguły niewidocznych dla ludzkiego oka. Żeby było łatwiej pomyślmy o tym jak o autostradzie z wieloma pasami ruchu. Różne pasy ruchu po których jeżdżą różne pojazdy możemy traktować jak fale elektromagnetyczne o różnych częstotliwościach po których podróżują nasze dane. Kilka kolejnych pasów ruchu (częstotliwości) tworzy nasze pasmo – które definiuje przepustowość naszej autostrady (systemu radiowego). Im więcej pasów tym większa przepustowość i mniej zatorów.

Zakresy częstotliwości

Aby sprawnie poruszać się po całym dostępnym spektrum widma fal elektromagnetycznych, umownie zostały wyznaczone granice pomiędzy różnymi częstotliwościami – grupami, które z uwagi na swoje właściwości są używane do różnych celów. Spróbujmy nazwać i pokrótce opisać każdą z tych dużych grup:

- radiowe i mikrofalowe (niejonizujące) – od 3Hz do 300GHz – fale o najniższych częstotliwościach, używane głównie w komunikacji radiowej. Właściwości propagacyjne tych fali zmieniają się w zależności od częstotliwości. Źródłem i odbiornikiem fal radiowych, są różnego typu anteny, o których więcej w kolejnych wpisach na moim blogu o 5G. Systemy pracujące na tych częstotliwościach to dobrze nam znane obecne sieci komórkowe 2G, 3G i 4G, stacje radiowe AM, FM, telewizja DVBD, radiofonia DAB.

- podczerwień (niejonizujące) – 300 GHz do 400 THz – inaczej promieniowanie cieplne, wytwarzane jest przez każdy obiekt o temperaturze większej od zera bezwzględnego. Z uwagi na wyższą częstotliwość i gorsze właściwości propagacyjne, sygnał taki w porównaniu do fal radiowych nie będzie w stanie penetrować pewnych przeszkód. To dlatego telewizyjne piloty IR nie potrafią zmieniać kanałów przez ścianę. Zakres zastosowań takiego rodzaju fal również jest bardzo szeroki – od wspomnianego już zdalnego sterowania poprzez termografię, noktowizję czy też szeroko rozumianą obserwacje kosmosu.

- widzialne (niejonizujące) – fale o zakresie od 400THz do 700THz. Źródłem fal widzialnych może być np. słońce albo żarówka. O ile do odbioru fal radiowych potrzebujemy dodatkowego sprzętu w postaci anteny, to fale widzialne możemy odbierać odbiornikiem w jaki wyposażyła nas natura. Siatkówka oka jest przystosowana do odbioru fal z zakresu częstotliwości widzialnych i to dzięki odpowiednim zakresom częstotliwości jesteśmy w stanie dostrzegać różne kolory.

- promieniowanie UV (jonizujące) – 700THz – 30PHz Jest to pierwszy rodzaj fal o promieniowaniu jonizującym, którego energia może wpływać na DNA organizmów żywych. O ile większość tego promieniowania zostaje zatrzymana w warstwach atmosfery, to wciąż część promieniowania przedostaje się do powierzchni ziemi. Fale ultrafioletowe wykorzystujemy dzisiaj między innymi w celach dezynfekcyjnych albo do wprowadzania oznaczeń niewidocznych dla ludzkiego oka – jak na przykład zabezpieczenia banknotów.

- promieniowanie rentgenowskie (jonizujące) – 30PHz – 30Ehz - zakres fal o częstotliwościach.. Fale te wykorzystywane są w medycynie, gdzie mimo swej olbrzymiej energii i ogólnej szkodliwości dla organizmów żywych, przy odpowiednio ustalonych normach możemy wykorzystywać je w słusznych celach. Badanie RTG to jedno z najbardziej znanych zastosowań promieniowania rentgenowskiego. Zakres tych częstotliwości wykorzystywany jest również do obserwacji kosmosu.

- promieniowanie gamma (jonizujące) – > 30Ehz - najwyższy zakres częstotliwości, o najwyższej energii. Są to olbrzymie ilości energii uwalniane podczas różnych reakcji jądrowych występujących na ziemi i w kosmosie. Mimo tego, że jest to najniebezpieczniejszy rodzaj fal, również jesteśmy w stanie wykorzystywać je w słusznych celach takich jak terapie nowotworowe, sterylizacja sprzętu czy też w różnych gałęziach przemysłu.

Zjawiska propagacyjne

Rozchodzenie się fali radiowej w pewnym ośrodku nazywamy propagacją fali. Propagacja fali to nic innego jak transport energii generowanej przez źródło – antenę lub też inne naturalne źródło. Ośrodkami mogącymi przenosić fale elektromagnetyczne może być dla przykładu woda, próżnia, atmosfera. Od ośrodka w jakim transmitowana jest fala zależy jej zachowanie, takie jak np tłumienie albo dyfrakcja. Wymieńmy zatem kilka zjawisk, które powodują, że różne fale zachowują się różnie w różnych ośrodkach. Większość z tych zjawisk znamy wszyscy i jesteśmy je w stanie zaobserwować gołym okiem w zakresie fal widzialnych.

Zjawiska propagacyjne powodują zmiany charakterystyki naszego sygnału przez co odczyt informacji niesionych przez taką falę może być utrudniony, tak jak może być utrudnione rozpozananie marki samochodu po silnym gradobiciu i uderzeniu tego samochodu w ścianę. Do najbardziej popularnych zjawisk propagacyjnych należą:

- odbicie

- tłumienie

- rozpraszanie

- refrakcja (załamanie fali)

- dyfrakcja (ugięcie fali)

- interferencja (nakładanie się fal)

Zatem czy wysokie częstotliwości są złe, a niskie dobre?

Jeśli spojrzymy na pełny zakres dostępnych częstotliwości możemy powiedzieć, że to prawda. Częstotliwości najwyższe, czyli posiadające najwyższą energię, rozciągają się od zakresu fal UV, poprzez częstotliwości rentgenowskie, aż do częstotliwości gamma. Mimo, że fale te są niebezpieczne to również używamy ich w słusznych celach, tak jak zostało to opisane powyżej. To pierwszy rodzaj promieniowania – promieniowanie jonizujące. Fale elektromagnetyczne o tak wysokich częstotliwościach niosą ze sobą energię tak dużą, że są w stanie rozerwać wiązania atomowe, a dokładniej są w stanie wyrwać elektron z atomu. Wszystkie pozostałe fale elektromagnetyczne to fale o promieniowaniu niejonizującym – czyli takim, które z rozerwaniem atomu sobie nie poradzi. Fale radiowe i mikrofalowe, których używamy w telekomunikacji są to fale o najniższej energii.

Skupmy się zatem na zakresie fal radiowych i mikrofalowych, których używamy w transmisji danych. Które są lepsze? Wysokie czy niskie? Nie powinniśmy stawiać sprawy w ten sposób. Każda z nich jest dobra, pod warunkiem użycia ich w odpowiedni sposób. Częstotliwości niskie to tzw. częstotliwości zasięgowe, natomiast częstotliwości wysokie nazywamy częstotliwościami pojemnościowymi.

Częstotliwości niskie lepiej penetrują przeszkody i dostarczają zasięg w miejscach nawet bardzo oddalonych od anten. Mniejsze pasmo na niskich częstotliwościach powoduje, że pojemność takiej sieci jest niska. Częstotliwości wysokie, gdzie pasma mamy bardzo dużo, pozwalają nam natomiast transmitować dużo więcej danych, ale na krótszych dystansach z powodu gorszych właściwości propagacyjnych fali. Używanie takich częstotliwości jest szczególnie ważne w miejscach o wzmożonym ruchu - w centrach miast, na lotniskach, dworcach czy też stadionach.

5G i nowe częstotliwości?

Gdy słyszymy, że sieć nowej generacji wprowadza nowe groźne częstotliwości – możemy podsumować krótko, że to bzdura. 5G nie wprowadza nowych częstotliwości, tylko zaczyna korzystać z tych częstotliwości, które do tej pory wykorzystywane były do innych celów, np. były używane do celów wojskowych lub transmisji telewizyjnych – zresztą jak większość częstotliwości, których dzisiaj używamy do transmisji danych. Różne częstotliwości powinniśmy traktować jak różne nośniki danych o różnych właściwościach – na krótkie lub długie dystanse, mniej i bardziej pojemne.

Jak już zostało wspomniane wcześniej obecne autostrady (pasmo niskie) zaczynają się korkować z uwagi na coraz większą ilość pojazdów (danych). Konsekwencją osiągnięcia limitu przepustowości, jest wydłużenie czasu podróży. Jeśli chcemy unikać zatorów w trakcie podróży powinniśmy zacząć budować nowe pasy, a jest to możliwe właśnie dzięki technologii 5G. Dodatkowe pasmo 3.4 – 3.8 GHz to pierwsze pasmo dedykowane dla 5G w Polsce.      

Oryginalna treść artykułu znajduję się tutaj