Sorgenti per telecomunicazioni e modalità di esposizione

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1 Salute e campi elettromagnetici Ministero della Salute CCM Centro di Controllo delle Malattie Bari, 22 giugno 2009 Sorgenti per telecomunicazioni e modalità di esposizione Giovanni d Amore ARPA Piemonte

2 Impianti per telecomunicazioni Trasmettitori televisivi e radiofonici: pochi siti, spesso in aree non urbanizzate potenze elevate fino a kw Stazioni radio-base: struttura a celle potenze < 100 W (< 50 W per i GSM, < 20 W UMTS) diffusione capillare nel tessuto urbano

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4 Esempio di SRB in configurazione CLOVER montata su traliccio

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6 SISTEMA Spettro Banda di canale Modulazione GSM MHz Uplink MHz Downlink 200 khz TDMA/FDD DCS MHz Uplink MHz Downlink 200 khz TDMA/FDD UMTS GHz 5 MHz W-CDMA WiMAX GHz GHz GHz MHz OFDM WiFi 2.4 GHz 10 - MHz DSSS

7 Densità di impianti per telecomunicazione in Piemonte (Rapporto 2008 ARPA Piemonte) Impianti/km 2 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 Radio-Tv Telefonia Totale Impianti/km 2 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 Radio-Tv Telefonia Totale 0,05 0,10 0, ,00 AL AT BI CN NO TO VB VC N. SRB: 5026 N. Radio-TV: 2363

8 Vicinanza SRB per telefonia mobile a luoghi di residenza della popolazione (abitazioni, uffici, scuole ecc) Continua crescita degli impianti Attenzione alla valutazione dell esposizione della popolazione a campi elettromagnetici

9 VALUTAZIONE ESPOSIZIONE AL CAMPO ELETTROMAGNETICO Sperimentale mediante misure in campo Teorica mediante modelli di calcolo

10 BANDA LARGA TIPOLOGIE DI MISURA Rilevazione di un valore di campo globale dovuto al contributo di tutti i segnali elettromagnetici presenti nel punto di misura BANDA STRETTA Rilevazione selettiva in frequenza in grado di determinare l intensità di ogni singolo segnale elettromagnetico per mezzo di una analisi spettrale

11 SISTEMI DI MISURA IN BANDA LARGA

12 RISPOSTA IN FREQUENZA Fattore di taratura misuratore banda larga (100 khz - 3 GHz) FT 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0,10 1,00 10,00 100, , ,00 F(MHz)

13 Misuratore fissato su cavalletto dielettrico Operatore distante almeno 3-4 m Sonda distante da qualunque oggetto conduttivo Sensore isotropo Misuratore Punti di misura lontani da oggetti metallici Risultati mediati temporalmente sui 6 minuti Risultati mediati spazialmente sul corpo umano

14 PER UNA SONDA DI DIMENSIONI MAX PARI A 10 cm L ERRORE E CONTENUTO ENTRO 1 db SE LA DISTANZA MINIMA E : 25 cm 100 khz - 3 MHz 15 cm 3 MHz - 10 MHz 10 cm > 10 MHz POSIZIONAMENTO SU SUPPORTO IN MODO TALE CHE L EVENTUALE DISCESA RESISTIVA NON SI ACCOPPI CON LA MASSIMA COMPONENTE DEL CAMPO ELETTRICO (1.5 db a 915 MHz > a frequenze più basse)

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16 RISULTATI DI PROVE SU SEGNALI UMTS PRESSO IL LABORATORIO SIT DI IVREA (GTEM)

17 2,00 Sensori BL ~ 6 V/m ~ 20 V/m Scostamento (db) 1,50 1,00 0,50 0,00-0,50 0,01 0, Potenza (W) Sensore 1 Sensore 2 Sensore 3 Sensore 4 Sensore 5 Scostamento Rapporto tra le letture del sensore in presenza del segnale W-CDMA e in presenza di un segnale non modulato, al variare della potenza.

18 Rapporto Emod/Ecw in presenza di modulazione OFDM (WiMAX) Trinchero D., Fiorelli B., Galardini A., Longobardi F., Stefanelli R., Anglesio L., Benedetto A., Trinchero S., d Amore G., Borsero M., Vizio G. Risposta di sensori di campo nella misura di segnali radio digitali a banda larga. Atti IV Convegno Nazionale sul Contrllo Ambientale degli agenti fisici. Vercelli 2009

19 Rapporto Emod/Ecw in presenza di modulazione DSSS (WiFi) Trinchero D., Fiorelli B., Galardini A., Longobardi F., Stefanelli R., Anglesio L., Benedetto A., Trinchero S., d Amore G., Borsero M., Vizio G. Risposta di sensori di campo nella misura di segnali radio digitali a banda larga. Atti IV Convegno Nazionale sul Contrllo Ambientale degli agenti fisici. Vercelli 2009

20 PROBLEMI CONNESSI ALLE MISURA A BANDA LARGA Necessità di individuare il livello di CEM emesso dalla singola emittente per poter esprimere un giudizio sul suo contributo all inquinamento elettromagnetico complessivo i misuratori a banda larga possono avere una risposta in frequenza che pesa in modo diverso i diversi contributi dando luogo ad un livello di campo totale non corretto la presenza di segnali modulati, come quelli usati per la telefonia mobile può dare luogo a risposte non corrette la misura in banda larga non può tenere conto della variabilità dell emissione delle sorgenti. Nel caso dei ripetitori per telefonia mobile il livello di CEM dipende da diversi fattori come il numero di canali attivi al momento della misura.

21 SISTEMA DI MISURA IN BANDA STRETTA Sistema di rilevazione PC Analizzatore di spettro Sistema di ricezione Cavo Coassiale schermato Sistema di trasmissione

22 ANTENNE CON RISPOSTA A LARGA BANDA 100 khz - 1 GHz 80 MHz - 2 GHz Seibersdorf Dipolo Conico di precisione - Pcd8250 s/n 3247/ AF db 1/m Frequenza MHz

23 ESEMPIO DI SPETTRO IMPIANTI RADIO

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25 SEGNALI TELEFONIA MOBILE Minima differenza tra portanti adiacenti (GSM khz) RBW < 200 khz (100 khz)

26 RBW 100kHz RBW 300kHz: mancata risoluzione di picchi adiacenti + sovrastima a causa del contenuto energetico del canale adiacente (in funzione del fattore di forma del filtro IF)

27 SEGNALI TELEFONIA MOBILE Attivazione canali in funzione degli utenti Trasmissione di burst su frequenze diverse con uso di tecniche di gestione dello spettro (Frequency Hopping) Riconoscimento di pause per silenziare la trasmissione (Discontinous Transmission - DTX) Limitazione potenza emessa in dipendenza della distanza dal telefono (Power Control) Segnale SRB variabile nel tempo

28 SEGNALI TELEFONIA MOBILE Segnale SRB variabile nel tempo Misura effettuata in max hold sulla portante sempre attiva (BCCH) ed estrapolazione del valore di campo sul numero max di portanti (n): E = E BCCH n Stima cautelativa e riproducibile del livello massimo di esposizione

29 MISURE DI SEGNALI CON MODULAZIONE DIGITALE A BANDA LARGA I segnali digitali usati nelle telecomunicazioni sono caratterizzati, generalmente, da una occupazione di banda per ogni canale molto maggiore rispetto a quella dei segnali analogici e da una canalizzazione ravvicinata. Difficoltà di separare i canali con una opportuna scelta dell ampiezza del filtro IF, o della RBW (Resolution Bandwidth), dell analizzatore di spettro RBW < CBW RBW > CBW

30 MISURE DI SEGNALI CON MODULAZIONE DIGITALE A BANDA LARGA Fattori di cresta molto elevati, tipici di segnali di tipo noise-like (successione di burst di tipo pseudo casuale), rendono impossibile l utilizzo della funzione Max Hold (sovrastima del livello del segnale senza possibilità di correlarlo alla potenza media del canale) INTEGRAZIONE SULLA LARGHEZZA DI BANDA OCCUPATA DAL CANALE CHANNEL POWER Utilizzo di analizzatori di spettro dotati della funzione CHANNEL POWER

31 MISURE DI SEGNALI CON MODULAZIONE DIGITALE A BANDA LARGA Fattori di cresta molto elevati, tipici di segnali di tipo noise-like, rendono impossibile l utilizzo di rivelatori di picco portando ad una sovrastima del livello del segnale senza possibilità di correlarlo alla potenza media del canale RIVELATORI TIPO SAMPLE O RMS

32 Variabilità temporale del segnale e media su 6 minuti

33 SCELTA DEI PARAMETRI PER LA MISURA IN CHANNEL POWER

34 APPENDICE H ALLA GUIDA CEI : Metodologie di misura per segnali UMTS Parametri RBW VBW CENTER FREQ FREQ SPAN SWEEP TIME MARKER CHANNEL SPACING CHANNEL BANDWIDTH Misura canali UMTS nel dominio della frequenza >= 50kHz >= 3*RBW n MHz 5 MHz ms (rivelat. RMS) Minimo possibile (rivelat. Sample) NORMAL 5 MHz 5 MHz

35 Segnale UMTS

36 TECNICHE DI ESTRAPOLAZIONE Modalità di calcolo del livello di campo elettromagnetico finalizzate a svincolare la misura dalla reale situazione di carico della rete Verifica del superamento dei limiti nell ipotesi del caso peggiore di emissione della SRB

37 TECNICHE DI ESTRAPOLAZIONE E UMTS = E mis _ CP /! dove: ρ percentuale di potenza dedicata al CPICH (Common Pilot CHannel) rispetto alla massima potenza erogabile dalla stazione base; E mis_cp è il valore di campo elettrico misurato sull intera banda sotto esame nell ipotesi in cui ci si trovi il più vicino possibile alla situazione ideale di attività dei soli canali di controllo della cella; E UMTS è il valore di campo elettrico estrapolato. ρ 10 %

38 TECNICHE DI ESTRAPOLAZIONE CON ANALIZZATORE DI SEGNALI VETTORIALE (Analisi nel dominio dei codici) misura diretta della potenza associata al solo canale pilota E UMTS = E mis _ pil /! dove: Emis_pil è il valore di campo elettrico misurato e relativo al canale CPICH; E UMTS è il valore di campo elettrico estrapolato. ρ 10 %

39 Segnale digitale: Wi-Fi 0 dbr -30 dbr -30 dbr -50 dbr -50 dbr f c 22 MHz f c 11 MHz f c + 11 MHz f c + 22 MHz Lo spettro del segnale trasmesso deve essere a 0 dbr (relativi al picco della funzione sinc) per le frequenze comprese in una banda di 22 MHz, centrata alla frequenza di canale, -30 dbr per le frequenze comprese nelle due bande di 11 MHz adiacenti a quella centrale, -50 dbr per le frequenze esterne alle bande sopraccitate.

40 Parametri consigliati Span RBW VBW Banda integrazione Sweep time detector acquisizione 60MHz 300 khz 1 MHz MHz 4ms RMS Power Average

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42 SISTEMI WiFi Segnali di tipo bidirezionale (TDD Time Division Multiplexing) downlink - uplink Per distinguere le due parti del segnale necessità di procedere con modalità SPAN ZERO (dominio del tempo) per evidenziare le sottoporzioni spettrali del frame in downlink ed uplink e, su queste, determinare i rispettivi contributi DIFFICOLTA NELL ESTRAPOLARE LE CONDIZIONI DI MASSIMO CARICO

43 MONITORAGGIO IN CONTINUO CON CENTRALINE FISSE RILOCABILI Esempio di acquisizione dati settimanale in prossimità di una SRB in Torino

44 CARATTERIZZAZIONE RISPOSTA IN LABORATORIO METROLOGICO ARPA Piemonte - Centro SIT 69/E

45 SVANTAGGI incertezze strumentali tipicamente più elevate di quelle dei comuni misuratori portatili di campo a banda larga; l accertamento di violazioni normative e l avvio di procedimenti di riduzione a conformità o di risanamento risulta particolarmente critico in caso di misure non assistite, dove possono essere intervenute cause imponderabili che hanno influenzato la rilevazione del dato e che non possono essere escluse dal processo di validazione. analizzare la variabilità temporale delle emissioni provenienti dagli impianti oggetto del controllo;

46 VANTAGGI analizzare la variabilità temporale delle emissioni provenienti dagli impianti oggetto del controllo; conoscere i livelli di campo elettromagnetico presenti, nello stesso periodo di tempo, in più punti di un area di indagine tramite una rete di centraline installate nei punti di interesse. In questo modo è possibile stabilire correlazioni tra i livelli di campo elettrico presenti in punti diversi al fine di ottimizzare le indagini laddove alcuni di questi punti (es. aree private) comportano limitazioni nell accesso. razionalizzare le risorse impegnate nel monitoraggio grazie alla trasmissione a distanza dei dati che consente, da remoto e senza sopralluoghi da parte di personale tecnico, di controllare l andamento del campo elettromagnetico in un certo numero di punti del territorio.

47 Si può quindi dire che i sistemi di monitoraggio in continuo non possono essere utilizzati per accertare il superamento di un limite di esposizione o per dirimere problemi di conformità in casi critici, ma piuttosto per individuare tali casi, che devono essere indagati e approfonditi con misure e valutazioni adeguate secondo le prescrizioni della Guida 211.7, spesso con il ricorso a misure in banda stretta.

48 VALUTAZIONI IMPATTO PER NUOVE INSTALLAZIONI (Rapporto Elettromagnetismo ARPA 2008) Numero di pratiche/anno

49 IMPIANTI IN PIEMONTE (Rapporto Elettromagnetismo ARPA 2008) N. SRB: 5026 N. Radio-TV: 2363

50 LIVELLI DI CEM IN PROSSIMITA DI IMPIANTI (Rapporto Elettromagnetismo ARPA 2008) Telefonia Mobile 50% Radio-Tv Telefonia 40% % 2% 39% <0.5 V/m V/m 3-6 V/m 6-10 V/m V/m >20 V/m Frequenza (%) 30% 20% % 10% % < > 20 Livelli di campo misurati (V/m)