Czy telefonia komórkowa w technologii 5G szkodzi, czy nie szkodzi???

Od około 2 lat pojawiają się w sieci internetowej różne informacje o bardzo dużej szkodliwości dla życia i zdrowia człowieka telefonii komórkowej w technologii 5G, którą Ministerstwo Cyfryzacji ma zamiar wprowadzić na obszarze Polski w latach 2020-2022. Jako naukowiec w dziedzinie fizyki i elektroniki, poczułem się do obowiązku zgłębienia tego tematu i podzielenia się z Wami – Szanowni Czytelnicy i Użytkownicy naszego niepoprawnego serwisu wiadomościami, które rozwieją Wasze wątpliwości i dadzą obraz – jak wygląda prawda o 5G.

     W niniejszym opracowaniu zająłem się zjawiskami stricte  fizycznymi i biofizycznymi związanymi z telefonią komórkową, – świadomie pomijając szczegółowe zapisy aktów prawnych, bo te stanowione przez polityków… niekoniecznie zgodne z opiniami naukowców – nie do końca spełniają oczekiwania społeczeństwa narażonego na nadmierne promieniowanie elektromagnetyczne (dalej w tekście zwane PEM).

     Aby mówić o szkodliwości telefonii komórkowej w technologii 5G (dalej w tekście zwanej TK5G), bądź jej nieszkodliwości dla życia i zdrowia człowieka, trzeba określić, czym jest TK5G i porównać ją z jej poprzedniczkami, tj. 1G, 2G, 3G oraz 4G. Stąd też zdecydowałem się na podanie kilku danych technicznych, opisujących te technologie. 

1. Krótki zarys historii telefonii komórkowej

1.1. Telefonia komórkowa w technologii 1G

     To wdrożony w latach 80. minionego stulecia standard łączności analogowej. Częstotliwość: 150 MHz / 900 MHz / 450 MHz. W roku 1983 Amerykanie zaprezentowali pierwszy model telefonu komórkowego: Motorolę DynaTAC 8000X. Ważyła 790g, miała 25 cm długości i kosztowała blisko 4 tys. dolarów. Zastosowany w niej akumulator kadmowo-niklowy pozwalał rozmawiać przez prawie pół godziny. W Polsce pierwszą siecią 1G była NMT450 Centertela, która zaczęła funkcjonować od roku 1992 i działała aż do 2010. Jednym z pierwszych dostępnych modeli telefonów była Motorola Associate 2000. Sieć 1G umożliwiała jedynie na prowadzenie rozmów i to na początku w nienajlepszej jakości. Analogowy system transmisji był podatny na wszelkiego rodzaju zakłócenia pochodzące od innych urządzeń nadawczo-odbiorczych (pracujących na sąsiednich pasmach częstotliwości), a zanik sygnału czy zniekształcenia głosu pochodzące od fal załamanych czy odbitych były częstym zjawiskiem. TK1G charakteryzowała się także tym, że nadajniki stacji bazowych miały dość dużą moc, dochodzącą nawet do 250 watów, co nie było korzystne dla człowieka znajdującego się w pobliżu anten, które wówczas nie były tak selektywne w przestrzeni emisji sygnału, jak dzisiaj.

1.2. Telefonia komórkowa w technologii 2G

     Prekursorem tej technologii był fiński operator Radiolinja. Sieć zaczęła funkcjonować w roku 1991. Ta druga generacja telefonii była pierwszą na świecie siecią o standardzie cyfrowym (GSM – Global System for Mobile Communications). System GSM powstał dzięki europejskiej inicjatywie stworzenia jednego i otwartego standardu telefonii komórkowej.
Sieć pracowała na częstotliwości 1,8 GHz oraz na 900 MHz. Szybkość transmisji danych dochodziła do 64 kilobitów na sekundę [kb/s]. Umożliwiała nie tylko rozmowy, ale także wysyłanie wiadomości tekstowych. Niestety, – jeden SMS mógł mieć nie więcej niż 120 znaków (w tym spacje).
     W Polsce sieć GSM „wystartowała” w roku 1996. 1 lutego 1996 roku firma Polkomtel (operator sieci Plus) otrzymała koncesję na używanie pasma 900 MHz, a 26 dni później otrzymała także koncesję Polska Telefonia Cyfrowa (operator sieci Era). Na początku sieć GSM dostępna była tylko w Warszawie. Po upływie niespełna roku, w zasięgu sieci był już obszar około 40% powierzchni Polski, co przekładało się na około 60% mieszkańców. Od momentu pojawiania się 2,5G, czyli standardu GPRS/EDGE, – możliwe było także wysyłanie e-maili oraz przeglądanie stron internetowych.

1.3. Telefonia komórkowa w technologii 3G

     Standard trzeciej generacji (UMTS – Universal Mobile Telecommunications System) pojawił się w Japonii 1 października 2001 roku, który wprowadziła na rynek firma NTT DoCoMo. UMTS pracował w zakresie częstotliwości 1,6 – 2,0 GHz, osiągając szybkość transmisji danych w przedziale 144 kb/s – 2 Mb/s.
W Polsce TK3G pojawiła się 3 lata później, kiedy to 2 września 2004 roku firma Polkomtel (operator sieci Plus) zaoferowała w abonamencie 50 MB danych miesięcznie w szczycie (lub 500 MB poza szczytem).
Sieć 3G umożliwia połączenie nie tylko audio, ale także wideo (wideorozmowy). Wtedy też pojawiły się pierwsze smartphony oraz modemy 3G do komputerów.

1.4. Telefonia komórkowa w technologii 4G

     Prace nad 4G prowadzono już od roku 2001. Ale dopiero w roku 2010, kiedy to Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU – International Telecommunication Union) ustalił odpowiednie wymogi dla LTE -Advanced (LTE – Long Term Evolution) – ruszyła TK4G. W Polsce 17 listopada 2010 firma Mobyland zaprezentowała pierwszy na świecie komercyjny ]]>modem]]> LTE 1800 MHz. Rok później operator sieci Plus miał tę usługę w swej ofercie. W październiku 2012 roku Plus wprowadził LTE o prędkości 150 Mb/s w paśmie 1800 MHz, co dało mu tym samym pozycję światowego lidera.
Temu systemowi przydzielono pasmo częstotliwości od 2 do 8 GHz. Osiągnięto szybkość transmisji danych w przedziale od 100 Mb/s do 1Gb/s (w zależności od liczby aktywnych w tym samym czasie abonentów).

     Ale jak wskazuje ostatni raport Instytutu Łączności, w ciągu najbliższych 2-3 lat obecna konfiguracja sieci nie będzie w stanie obsłużyć prognozowanego ruchu. Poza aglomeracją miejską pojemność istniejących sieci jest już na wyczerpaniu. Jedynym sposobem osiągnięcia wymaganej pojemności sieci jest zwiększenie (podwojenie) liczby stacji bazowych i dodanie nowych zasobów częstotliwości (pasma 700 MHz, 3,6 GHz oraz dla radiolinii 26 GHz).

1.5. Telefonia komórkowa w technologii 5G (w trakcie budowy)
 
     Ta technologia jest już stosowana w Korei Południowej (będącej prekursorem), w Szwajcarii oraz Stanach Zjednoczonych (między innymi w Chicago, Los Angeles, San Jose, Minneapolis). A Chiny i Rosja – co prawda z lekkim falstartem – również przejawiają zainteresowanie tą technologią. Jak już wcześniej wspomniałem, – w Polsce będzie ona dostępna dla użytkowników sukcesywnie od roku 2020. Ale prace operatorów sieci trwają już od kilku lat. „Poligonem doświadczalnym” dla TK5G wybrano miasto Gliwice, w którym jest budowana odpowiednia infrastruktura techniczna, a testy już trwają.

A co z częstotliwością?
Otóż, dla TK5G brane są pod uwagę pasma częstotliwości 700 MHz, 3,4-3,8 GHz, a w przyszłości także 26 GHz. Są to częstotliwości, które już teraz są wykorzystywane w telekomunikacji do przesyłania sygnału telewizyjnego czy w radioliniach.
Problem związany z wykorzystaniem tych częstotliwości, to ograniczenie zasięgu spowodowane tłumieniem, odbiciem czy załamaniem fali przez różnego rodzaju przeszkody, choćby budynki w aglomeracjach miejskich, a obszary zalesione i górzyste ukształtowanie terenu poza miastami. Szacowane zasięgi w ramach pasma 26 GHz wynoszą od 50 do 500 metrów w przestrzeniach otwartych, natomiast w obszarach zabudowanych nie przekraczają 200 metrów (te częstotliwości będą wykorzystywane głównie w przemyśle).

     TK5G od strony sprzętowej jest podobna, ale nie identyczna do dzisiejszych sieci 4G. Podstawą będą stacje bazowe, wyposażone w nowoczesne anteny zdolne do transmisji danych w standardzie 5G. Natomiast nowością będą tzw. pikokomórki, czyli punkty dostępu bezprzewodowego o bliskim zasięgu. Od strony fizycznej, sposób transmisji radiowej będzie taki sam, jak w przypadku 4G/LTE. Ale nie sposób mówić o sieci 5G, nie wspominając o światłowodach. Choć może to wydać się zaskakujące, trzeba sobie uświadomić, że każda stacja bazowa w sieci 5G będzie musiała mieć połączenie z przynależnymi stacjami pikokomórek za pomocą światłowodu. Chodzi o to, aby osiągnąć niespotykaną dotąd w łączności radiowej prędkość i przepustowość transferu danych.

2. Promieniowanie elektromagnetyczne

      W związku z faktem, że niniejsze opracowanie dotyczy telefonii komórkowej i związanego z nią promieniowania elektromagnetycznego (PEM), – swą uwagę zwróciłem tylko na mikrofale.  

Mikrofale – to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego o długości fali pomiędzy podczerwienią a falami ultrakrótkimi. Zaliczane są do fal radiowych. W różnych opracowaniach spotyka się różne zakresy promieniowania uznawanego za promieniowanie mikrofalowe.
Przykładowo: od 1 mm (częstotliwość 300 GHz) do 30 cm (1 GHz), częstotliwość = 3·109 ÷ 3·1012 Hz, a długość fali λ = 1·10−4 ÷ 0,1 m. Ten zakres pokrywa również pasma UHF oraz EHF (fale milimetrowe).

     Dopuszczalne poziomy PEM w Polsce określa rozporządzenie Ministra Środowiska. Polskie normy są jednymi z ostrzejszych w Europie. Maksymalny dopuszczalny poziom to 0,1 wata na metr kwadratowy [W/m2], podczas gdy w większości krajów unijnych wynoszą:
– do 2 W/m2 dla częstotliwości w zakresie 10-400 MHz,
– między 2 a 10 W/m2 dla częstotliwości w zakresie 400-2000 MHz,
– 10 W/m2 dla częstotliwości w zakresie 2000 MHz – 300 GHz.

 A jak wygląda przekroczenie dopuszczalnego PEM pochodzącego z urządzeń telefonii komórkowej w Polsce?

Jak widzimy na mapce, przekroczenie dopuszczalnego PEM występuje sporadycznie, a zważywszy na dość restrykcyjną normę obowiązującą w Polsce, nie ma powodu do niepokoju.

Według raportu Boston Consulting Group (BCG) z dnia 5 lipca 2018 roku przygotowanego na zlecenie Polskiej Izby Informatyki i Telekomunikacji, wartość graniczna równa 0,1 W/m2 jest zbyt restrykcyjna dla rozwoju sieci 5G w Polsce. Stąd minister cyfryzacji Marek Zagórski zainicjował zmianę w ustawie. Jeśli zmiana nie dojdzie do skutku, – rozwój TK5G będzie stał pod znakiem zapytania.

Zerknijmy, jak wygląda rozkład częstotliwości w eterze, ze wskazaniem na telefonię komórkową.

Zauważamy, że pasmo częstotliwości przeznaczone dla TK – znajduje się w zakresie promieniowania niejonizującego. W zakresie tym widzimy także częstotliwości, na których pracuje kuchenka mikrofalowa, radio czy telewizja. Na organizm ludzki działa także pole elektromagnetyczne (PEM) pochodzące od linii energetycznych, monitorów kineskopowych, od promieni podczerwonych (wszelkich urządzeń intensywnie emitujących energię cieplną) czy pochodzące od promieni słonecznych. Trzeba wiedzieć, że każde PEM mieszczące się w zakresie promieniowania niejonizującego nie jest szkodliwe dla człowieka, jeśli człowiek będzie korzystał z urządzeń emitujących PEM rozsądnie i z umiarem.

     Osoby nierozumiejące zasad działania TK5G twierdzą, że stanowi ona zagrożenie. W istocie jest dokładnie na odwrót, bowiem im bardziej gęsta sieć małych nadajników o niskiej mocy, tym mniejsze oddziaływanie PEM na człowieka.
Przedstawię to na przykładzie.
Dziś stacje bazowe TK3G i TK4G, które wysyłają sygnał do naszych telefonów, są instalowane na wieżach i dachach wysokich budynków. Wyposażone są w nadajniki o mocy w zakresie od 10 do 250 watów, w zależności od konfiguracji terenu i „gęstości” ich rozstawienia na obszarze tzw. otwartym, które zawiera się w przedziale od 2 do 30 km.

Na powyższej ilustracji widzimy, że stacja bazowa usytuowana poza miastem oddalona jest od najbliższych zabudowań o około 35 metrów, a niebezpieczne dla człowieka natężenie pola magnetycznego jest poza jego zasięgiem. Na obszarach silnie zurbanizowanych, usytuowanie stacji bazowych jest bardziej gęste, z uwagi na niekorzystne dla propagacji fal radiowych przeszkody w postaci budynków czy wysokich drzew, które powodują ich załamywanie, rozpraszanie czy odbijanie. Waha się więc w przedziale od 0,3 do 5 km.
Aby sygnał docierał do terminala (telefonu komórkowego, smartfonu czy laptopa), którego abonent znajduje się w tzw. „najciemniejszym zakamarku” budynku – nadajnik stacji bazowej oraz terminala muszą posiadać odpowiednio dużą moc, by połączenie było skuteczne.  

     Zatem śmiało mogę porównać nadajniki TK do jupiterów stadionowych. Jupiterów jest niewiele, więc żeby oświetlić całą płytę boiska – muszą mieć relatywnie dużą moc. Niestety, – mimo to,… i tak światło nie dociera wszędzie w sposób idealnie równomierny, a w wielu miejscach pojawiają się cienie. 

Podobnie jest z zasięgiem TK3G i TK4G. Są obszary, że nie mamy full sygnału („pięciu kresek”). Dlatego też w sieci 5G jedną potężną antenę ma zastąpić kilka z nadajnikami niewielkiej mocy, które będą usytuowane nie tylko na budynkach, ale także na przykład na latarniach czy przystankach. Dzięki temu, że będzie ich więcej, będą mogły działać z dużo mniejszą mocą nie przekraczającą 1 wata. To tak, jakby jedną potężną lampę podsufitową zamienić kilkoma małymi lampkami nocnymi, które zamiast oświetlać cały pokój, rzucą światło dokładnie w punkt, w którym w danej chwili jest ono potrzebne.

     Bardzo wiele osób kiedy myśli o oddziaływaniu telefonii komórkowej na człowieka, skupia się przede wszystkim na stacjach bazowych. Ale jednocześnie zapominają o antenach znajdujących się wewnątrz telefonu komórkowego, tuż przy ich głowie. Tymczasem, im dalej są z telefonem od masztu stacji bazowej, tym silniejszy sygnał ich telefon musi emitować, żeby być w zasięgu stacji bazowej. Dlatego zauważyć mogą, że w zamkniętych pomieszczeniach czy samochodzie – telefon nagrzewa się bardziej, aby połączyć się ze stacją bazową. Musi bowiem wyemitować dużo więcej mocy dostarczanej do anteny. Natomiast w standardzie TK5G telefony komórkowe będą mogły łączyć się z siecią, zużywając dużo mniej energii.

Spójrzmy zatem na poniższą ilustrację.

Przedstawia ona zdjęcie wykonane techniką termowizyjną w podczerwieni. Możemy z niego jednoznacznie wywnioskować, że jednym z negatywnych zjawisk (całe szczęście, że w skutkach nietrwałe), – jest podwyższenie temperatury głowy w obszarach najbliżej telefonu trzymanego przy uchu. Ale bardzo długotrwałe (po kilka godzin dziennie) rozmowy z telefonem przy uchu mogą doprowadzić na skutek podwyższonej temperatury do zmian w tkankach ucha środkowego i ograniczenie funkcji centralnego ośrodka nerwowego.

Zatem, jak temu mogą zaradzić osoby tzw. „notoryczne gaduły”, które już nie potrafią żyć bez telefonu?
Proponuję prowadzić rozmowy w ustawieniu „telefon głośnomówiący”, ewentualnie zakupić słuchawki za małe pieniądze (około 20 PLN-ów). Zmotoryzowanym natomiast proponuję, by obowiązkowo wyposażyli swoje auto w zestaw głośnomówiący (najtańszy już za 25 zł na Allegro). Dodam, że Przepisy o Ruchu Drogowym zabraniają kierowcy korzystania podczas jazdy z telefonu trzymanego przy uchu! Skorzystanie z dodatkowych akcesoriów do terminala powoduje, że silna emisja PEM pochodząca z niego nie będzie w bezpośrednim sąsiedztwie naszych głów.

     Robiąc kwerendę, w kilku komentarzach internautów przeczytałem, że w kwestii szkodliwego promieniowania na organizm człowieka – upatrują oni także wiele złego pochodzącego od… bezprzewodowych sieci lokalnych Wi-Fi oraz bluetooth’a. Nic bardziej błędnego! Urządzenia te pracują w zakresach częstotliwości 2400–2483,5 MHz, 5150–5350 MHz lub 5470–5725 MHz, przy emitowanej mocy rzędu 0,005–0,010 wata (od 5 do 10 mW), osiągając zasięg zaledwie około 20 metrów wewnątrz budynków. Przy takich parametrach urządzenia te nie są w stanie zagrozić człowiekowi.

Reasumując: zdobycze techniki są dla ludzi, wszakże pod warunkiem, że ludzie będą z nich umiejętnie i rozsądnie korzystali. Tak należy również traktować telefonię komórkową 5G.

Śmiem twierdzić, że osoby które głoszą zgubne dla ludzkości skutki wynikające z technologii 5G – robią to celowo. Chcą bowiem zahamować postęp przepływu informacji wiedząc, że dane w dzisiejszym świecie są bardzo cennym towarem, który jest „motorem napędowym” gospodarki Polski.

P.S.
Zdaję sobie sprawę z tego, że niniejsze opracowanie nie wyczerpuje tematu. Zatem chętnie odpowiem na wszelkie wątpliwości zainteresowanych tym tematem.

_________________________________________
Opracowując powyższy materiał, posiłkowałem się:

1) S. Miszczak „Historia radiofonii i telewizji w Polsce”, Wyd. Komunikacji i Łączności W-wa 1972;
2) ]]>http://old.radiopolska.pl/wykaz/pokaz_lokalizacja.php?pid=155]]>
3) ]]>http://emitel.pl/Emitel/obiekty.aspx?obiekt=DODR_S3T]]>
4) ]]>http://www.swietykrzyz.pl/index1.php?go=centrum_nadawcze]]>
5) ]]>https://www.prawo.pl/akty/dz-u-2003-192-1883,17060338.html]]>
6) ]]>https://www.teraz-srodowisko.pl/aktualnosci/Minister-cyfryzacji-chce-lagodniejszych-norm-PEM-5896.html]]>
7) ]]>https://www.gov.pl/web/5g/raport-boston-consulting-group]]>
8) M. Lamża (red.), „Pole elektromagnetyczne a człowiek. O fizyce, biologii, medycynie, normach i sieci 5G”, Wyd. Instytut Łączności – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa 2019;
9) Praca zbiorowa, „Przewodnik po 5G”, Wyd. Ministerstwo Cyfryzacji i Instytut Łączności, Collegium Medicum UJ, Warszawa 2019;
10) Praca zbiorowa, „Raport z pomiarów PEM wytwarzanych przez stacje bazowe telefonii komórkowej”, Wyd. Ministerstwo Cyfryzacji i Instytut Łączności – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa 2018;
11) http://niepoprawni.pl/blog/jeszcze-nie-przypisane/czy-telefonia-komorkowa-szkodzi-czy-nie-szkodzi;
12) Materiały własne