ELEKTROSMOG INFO
typy a zdroje radiácie, možné dôsledky na človeka
meranie úrovne, expozičné limity, ochrana a eliminácia, poradňa a diskusia
 

ODBER AKTUALÍT


PREHĽAD


VYHĽADÁVANIE


ZDIEĽAŤ A POZNAČIŤ


KONTAKT

@MAIL:    elektrosmog@voxo.eu
 
Po-Pi, 8:00-16:00, Bratislava
TEL: 0907 988 995
SKYPE:  voxo22

LINKY

Aktualizované: 14.6.2017

Základňové stanice mobilnej siete (BTS)

  Základňové stanice (z angl. Base Transceiver Station) sú základnými elementami tvoriacimi pozemnú sieť pre fungovanie mobilnej (celulárnej, bunkovej) komunikácie. Sú to v súčasnosti najsilnejšie zdroje elektrosmogu v blízkosti našich obydlí. Nemálo prípadov sa týka i rušenia citlivých elektronických zariadení v ich blízkosti. Sieť týchto neustále aktívnych vysielačov tvorí základ pokrytia signálom pre mobilné telefóny a iné počítačové zariadenia. Pokrytím chápeme zabezpečenie signálu vždy aspoň z jednej stanice, ideálne z dvoch a viacerých. Tvar siete pripomína včelí plást a v každej jeho časti je umiestnená stanica - zjednodušene "bunka" (z angl. "cell").

  Všetky bunky dohromady tvoria obrovský vysielač rozprestierajúci sa po celej krajine, ktorý sa navonok tvári ako ideálny a optimálne pracujúci pre konkrétneho užívateľa.

  V praxi to funguje takto: Povedzme, že Vaším mobilným telefónom zavoláte niekomu pri chôdzi cez pešiu zónu. Váš telefón automaticky rozpozná, ktorá bunka je najbližšie a snaží sa trvalo udržiavať kontakt s touto bunkou, keďže mu poskytuje najlepší príjem. Telefón sa však neustále pokúša zistiť úroveň signálu z iných dostupných buniek siete a automaticky "preskočiť" na tú bunku, ktorá mu poskytne lepší príjem, zatiaľ čo ste sa presunuli o pár sto metrov ďalej. Získavate teda trvalý, optimálny príjem, bez výpadkov. Celý tento postup sa stáva pre bežného užívateľa nepozorovateľný, za predpokladu, že pokrytie je stále rovnako dobré a na Vašej ceste neexistujú oblasti bez pokrytia.

  Sú však oblasti, kde pokrytie idálne nie je, napriek symetrickému rozloženiu buniek. Sú to mestské oblasti s nerovnomernou zástavbou a kopcovitý terén. Ako kompenzácia sa používa zhustenie buniek v oblasti s horším pokrytím, zvýšenie výkonu niektorých buniek, príp. možnosť nasmerovania signálu pomocou špeciálnych, tzv. sektorových antén.

  Základňová stanica sa prevažne skladá z počítačovej elektroniky, ktorá celú stanicu riadi a umožňuje digitálne spracované údaje (hlas a dáta) prijímať a vysielať. Každá stanica obsahuje vysokofrekvenčný modulátor (mikrovlnný vysielač), ktorý spolu s prijímačom tvorí komunikačný celok stanice (transceiver). Transceiver a zvyšok elektroniky spolu so sieťovým a záložným napájacím zdrojom bývajú umiestnené v špeciálnom kontajneri, ktorý je káblami prepojený s anténnym systémom.


  Antény sú neoddeliteľnou súčasťou každej stanice (bunky) a dnes je ich možné vidieť prakticky všade. Ešte i tam, kde ich vidno nie je, nemožno predpokladať, že pokrytie signálom neexistuje. Existuje len málo miest (rozsiahle lesy a údolia hôr), ktoré sú stále takmer "čisté", bez pokrytia. Najmohutnejšie zariadenia sú až 100 m vysoké stožiare, s anténami na vrchole a vysielačom s potrebnou elektronikou v päte stožiara. V urbanizovaných lokalitách môžeme vidieť antény uchytené na výťahových kobkách bytoviek, príp. na strechách alebo stenách domov na samostatne stojacich stožiaroch. Jedná sa o makrobunky.

  V prípade že je na okolí len málo zákazníkov vyžadujúcich služby, základňové stanice majú inštalovanú len "všesmerovú" prútovú anténu. Elektromagnetické pole v ich okolí je takmer rovnomerné vo všetkých smeroch.

  Väčšina základňových staníc však poskytuje služby oveľa väčšiemu počtu zákazníkov (najmä v mestách). Antény tak potom poskytujú služby len pre určitý smer (tzv. sektory). Pomocou tejto technológie antény dosahujú výrazne vyšší vysielací výkon na rovnakom priestore a v rovnakej licenčnej triede. Vo väčšine prípadov nájdeme verziu s tromi sektorovými anténami (trojuholníková inštalácia, 3 sektory, každý zahŕňa 120 stupňov horizontálne). Konštrukcia týchto antén je značne odlišná od bežne používaných prútových antén, podobá sa skôr akémusi "plotu".

  Sektorová anténa nemá v každom smere rovnakú účinnosť. Efektivita vyžiareného výkonu je daná tzv. vyžarovacím diagramom. U väčšiny sektorových antén je najúčinnejší horizontálny vyžarovací uhol 120° (60° od stredu antény do strán) a vertikálny vyžarovací uhol 5°-10° (mierne dolu od horizontálnej roviny). Smerovanie vertikálneho uhla je možné elektricky nastaviť spravidla v rozmedzí 2°-14°. Tieto parametre spôsobia, že predný lalok má najvyššiu účinnosť vyžarovania a "za, resp. pod anténou" je vyžarovanie značne potlačené. Sektorové antény majú pomerne vysoký zisk (15-20 dB), čo základňovej stanici umožňuje dosiahnuť veľký vyžiarený výkon ERP (do 2 kW na 1 anténu) za relatívne malého výkonu koncového stupňa modulátora (do 50 W).

  Z danej charakteristiky je teda zrejmé, že ak sú antény vo výške 15-50 m nad terénom (na stožiari alebo na budove) a pozorovateľ stojí na zemi, najvyššia intenzita pola z antény bude na mieste vzdialenom 50-300 m od päty stožiara alebo budovy. Samozrejme, čím vyššie je umiestnený pozorovateľ (napr. v protiľahlom dome na vyššom poschodí), tým väčšie elektromagnetické pole ho obklopuje.


  Rádius (dosah) buniek je vysoko premenlivý a záleží nielen od výkonu základňovej stanice a parametrov antén, ale aj od terénnych podmienok a kapacity siete. Vo veľkých mestách nájdeme stovky rôznych makrobuniek. Keďže ich kapacita a dosah často nestačí, bývajú často rozdelené znovu do menších, tzv. mikrobuniek. Ak ani tie nie sú dosť malé, sú ďalej rozdelené do tzv. pikobuniek. Mikro a pikobunky sú veľmi nenápadné, pretože sú väčšinou namontované bez akéhokoľvek stožiaru alebo veže a sú extrémne malé. Tisícky mikro a pikobuniek možno nájsť na stenách budov, ale aj vo vnútri budov (napr. v stropných podhľadoch).

Makrobunka
  Antény pre makrobunky bývajú zväčša namontované na pozemných stožiaroch, na strechách budov alebo na iných existujúcich štruktúrach, vo výške, ktorá poskytuje priamy výhľad na okolité budovy a terén. Oblasť pokrytia makrobunkou je veľmi variabilná, zhruba od 500 m až do 35 km v závislosti na kapacite a miere zahltenia pásma a s tým súvisiaceho rušenia. Celkový výkon závisí od počtu aktívnych prvkov a zisku anténneho systému, čo vedie k hodnotám ERP od 50W do 1.5kW (17 - 32 dBW) na 1 službu jedného operátora. Antény a základňové stanice však môžu byť aj zdieľané, na jednom stožiari môžu mať antény aj viacerí operátori. Tiež pri viacerých službách (2G/3G/4G) môže byť počet antén väčší (podľa využívaných frekvencií a parametrov antén). Výkon makrobunky je tak znásobený nielen počtom operátorov ale i počtom prevádzkovaných služieb. V dobrých geografických podmienkach a s malým počtom užívateľov je rádius v rozpätí niekoľkých km. Takže vo vidieckych oblastiach môžete cestovať aj niekoľko kilometrov, kým dôjde k zmene bunky. To je dôvod, prečo je v týchto oblastiach väčšinou len niekoľko veľkých základových staníc. Naopak, ak sa dá očakávať veľa používateľov a kvalita príjmu klesá, môžu mať tieto bunky len rádius 100m.

Mikrobunka
  Mikrobunky sú navrhnuté tak, aby vyplnili pokrytie a pridali ďalšiu kapacitu siete v husto obývaných lokalitách v mestských a prímestských oblastiach, a to ako vonku, tak aj vo vnútri budov. Sú menšie ako makrobunky a ak sú namontované na existujúce štruktúry, môžu byť často zamaskované ako stavebné prvky. Antény mikrobuniek sú umiestňované nižšie ako strechy budov, napríklad na vonkajších stenách existujúcich štruktúr, stĺpoch verejného osvetlenia a ďalšom mobiliári, takže oblasť pokrytia je primárne definovaná usporiadaním ulice. Pokrytie je zvyčajne od 200 do 500 m. Typické vyžarovacie výkony by mali byť len niekoľko wattov, čo má za následok hodnotu ekvivalentného vyžiareného výkonu ERP v rozmedzí od 1.6 do 30W (2 - 15 dBW) na 1 službu jedného operátora.

Pikobunka
  Pikobunky poskytujú lokálne pokrytie, ako napríklad vo vnútri budov, kde je zlé pokrytie alebo existuje vysoký počet užívateľov, ako sú nákupné areály, podzemné garáže, letiská a stanice. Antény pikobuniek sú umiestnené vo vnútri budov, na stenách alebo v stropných podhľadoch. Ak je potrebné pokryť celú budovu, je zväčša nutné použiť niekoľko pikobuniek. Užívatelia pikobuniek môžu byť pevní aj pohybliví; pevní užívatelia sú napríklad bezdrôtové miestne siete (WLAN) medzi počítačmi. Pokrytie je definované tvarom a vlastnosťami miestností a kvalita služby je daná zariadením miestností a prítomnosťou ľudí. Pikobunky majú nižšie výstupné výkony než mikrobunky, zvyčajne ERP menej ako 1W - teda porovnateľné s výkonom mobilného telefónu.


Princíp komunikácie so základňovou stanicou

Downlink/uplink
  Prenos údajov medzi základňovou stanicou a telefónom prebieha vždy dvoma smermi. Downlink označuje trasu signálu od základňovej stanice smerom k mobilnému telefónu. Uplink je opak downlinku, označuje trasu signálu vysielaného mobilným telefónom smerom k základňovej stanici.

FDD/TDD
  FDD (Frequency Division Duplex) je metóda, pri ktorej základňová stanica a telefón môžu súčasne vysielať a prijímať signál medzi sebou na dvoch rôznych nosných frekvenciách. Pri TDD (Time Division Duplex) metóde používa základňová stanica a telefón rovnakú nosnú frekvenciu pre vzájomnú komunikáciu a cesty sú oddelené pevným časovým harmonogramom.

Plánovanie a prenosová bilancia
  Bilancia prenosu je súčasťou procesu plánovania telekomunikačnej siete, pomáha dimenzovať pokrytie, požadovanú kapacitu a kvalitu služieb siete. Pokrytie pre uplink sietí 3G a 4G je značne obmedzené, pretože mobilné telefóny majú obmedzenú úroveň výkonu na 200mW. Downlink obmedzuje dostupnú kapacitu bunky a vysielaný výkon (typicky 20-40W bez zisku antén) a musí byť rozdelený na všetkých užívateľov. V prostredí siete je pokrytie a kapacita vždy spojená s interferenciami. Zhoršenie jednej trasy prenosu zároveň zhorší spätnú trasu. Systém je teda zámerne voľne vyvážený. Výsledná strata po trase umožňuje podľa určitých algoritmov stanoviť maximálny dosah jednej základňovej stanice. Cieľom bilancie je výpočet výslednej straty za daných kritérií:

  • druh služby (typ dát a rýchlosť)
  • druh prostredia (terén, penetrácia do budov)
  • konfigurácia systému (typ antén, výkon stanice, straty vo vedení)

Rovnica prenosovej bilancie vyzerá asi takto:
P{Rx} = P{Tx} + G{Tx} - L{Tx} - L{Fs} + G{Rx} - L{Rx} - LM, kde:
P{Rx} = intenzita prijímaného signálu (dBm)
P{Tx} = výstupný výkon vysielača (dBm)
G{Tx} = zisk antény vysielača (dBi)
L{Tx} = straty na vysielači (káble, konektory...) (dB)
L{Fs} = strata signálu po ceste alebo v otvorenom priestore (dB)
G{Rx} = zisk antény prijímača (dBi)
L{Rx} = straty na prijímači (káble, konektory...) (dB)
LM = rôzne iné straty (strata v tele zariadenia, pomerové straty...) (dB)

  V mestských oblastiach je kapacita limitujúcim faktorom, takže mestské bunky sú dimenzované podľa požadovanej kapacity, počtu užívateľov na km². Maximálny rádius určuje teda najmä kapacita a tiež podmienky prieniku signálu cez väčšie množstvo stavebného materiálu. Vo vidieckych oblastiach bude bilancia určovať maximálny rádius buniek, kde nedochádza k ich preťaženiu. Bežný rádius buniek vo vidieckych oblastiach môže byť až niekoľko kilometrov, v závislosti od terénu.
 
Plánovanie sa opiera o podrobný model šírenia signálu. Často sa používajú automatické nástroje plánovania, ktoré poskytujú detailné predpovede. Model šírenia signálu berie do úvahy vlastnosti vybranej antény a terénu. Výstupom je počet staníc, ich umiestnenie, výška, anténne azimuty a sklony.

 

Konkrétny príklad výpočtu prenosovej bilancie (bilancia musí byť vyvážená pre downlink a uplink súčasne):

DOWNLINK - typ siete

2G

3G

4G

 Vysielač - základňová stanica

 

 

 

Maximálny vysielací výkon (dBm)

44.5 (28 W)

46 (40 W)

46 (40 W)

Zisk antény vysielača (dBi)

18

18

18

Strata v kábloch (dB)

2

2

2

Celkový vyžiarený výkon, ERP (dBm)

60.5 (1.1 kW)

62 (1.6 kW)

62 (1.6 kW)

 

 

 

 

 Prijímač - mobilný telefón

 

 

 

Šumové číslo (dB)

-

7

7

Tepelný šum (dBm)

-119.7

-108.2

-104.5

Prah šumu prijímača (dBm)

-

-101.2

-97.5

SINR (pomer signál / rušenie a šum) (dB)

-

-5.2

-9

Citlivosť prijímača (dBm)

-104

-106.4

-106.4

Limit interferencie (dB)

0

4

4

Réžia kontrolného kanála (%)

0

20

20

Zisk prijímacej antény (dBi)

0

0

0

Strata v tele zariadenia (dB)

3

0

0

 Maximálna strata po trase (dB)

161.5

163.4

163.5

 

UPLINK - typ siete

2G

3G

4G

 Vysielač - mobilný telefón

 

 

 

Maximálny vysielací výkon (dBm)

33 (2 W)

23 (0.2 W)

23 (0.2 W)

Zisk antény vysielača (dBi)

0

0

0

Strata v tele zariadenia (dB)

3

0

0

Celkový vyžiarený výkon, EIRP (dBm)

30 (1 W)

23 (0.2 W)

23 (0.2 W)

  

 

 

 

 Prijímač - základňová stanica

 

 

 

Šumové číslo (dB)

-

2

2

Tepelný šum (dBm)

-

-108.2

-118.4

Prah šumu prijímača (dBm)

-

-106.2

-116.4

SINR (pomer signál / rušenie a šum) (dB)

-

-17.3

-7

Citlivosť prijímača (dBm)

-114

-123.4

-123.4

Limit interferencie (dB)

0

3

1

Strata v kábloch (dB)

0

0

0

Zisk prijímacej antény (dBi)

18

18

18

Pomerová strata (dB)

0

1.8

0

Zisk simultánneho pripojenia (dB)

0

2

0

 Maximálna strata po trase (dB)

162

161.6

163.4

  Z bilancie jasne vyplýva fakt, že výkon základňovej stanice je tak vysoký preto, aby kompenzoval relatívne malú citlivosť mobilného telefónu. Zároveň nízke výkony mobilného telefónu kompenzuje základňová stanica veľmi citlivým prijímačom a anténami s vysokým ziskom.


Typy sietí podľa generácie 

1G
  je skratka pre bezdrôtové komunikačné technológie prvej generácie. Sieť 1G tvoril plnoautomatický bunkový telefónny systém NMT (Nordic Mobile Telephone). Išlo o analógový systém pôvodne vyvinutý pre Fínsko, Dánsko, Nórsko a Švédsko. V roku 1991 bol ešte v bývalej ČSFR systém spustený spoločnosťou Eurotel.

Frekvencie
 Pre základňové stanice bola vyčlenená frekvencia 463 - 467.5 MHz, pre mobilné telefóny 453 - 457.5 MHz.

Kapacita
  Systém využíval nepulznú frekvenčnú moduláciu (FM) a metódu prístupu FDMA (Frequency Divission Multiple Access). Použitá frekvencia okolo 450 MHz mala nevýhody v podobe relatívne nízkej kapacity siete (úzke frekvenčné pásmo). Na druhej strane bolo výhodou veľmi dobré šírenie rádiových vĺn v rozľahlých a horských oblastiach z dôvodu ich lepšieho ohybu. Signál sa dobre šíril cez steny budov. Pokrytie bolo možné dosiahnuť z vysoko položených základňových staníc.

Vysielacie výkony
  Rádius bunky v NMT sieti mal veľkosť od 2 do 30 km. NMT využíval duplexný prenos, umožňujúci súčasné prijímanie a vysielanie hlasu. Autotelefóny mali výkon až do 15 W, mobilné telefóny do 1 W.

Bezpečnosť siete
  U systému NMT bolo možné naladením správnej frekvencie odpočúvať telefónny hovor.

Vypnutie sietí 1G
 Zavedenie digitálnej mobilnej siete 2G (GSM) zmenšilo popularitu NMT až natoľko, že mobilný operátor kompletne pozastavil jeho prevádzku v roku 2008.
Frekvenčné pásmo však zostalo využité dodnes. Využíva ho služba Flash-OFDM (Fast Low-latency Access with Seamless Handoff). Ide o jeden z variantov mobilného širokopásmového internetového prístupu, ktorého plošná komerčná prevádzka bola spustená v októbri 2005 operátorom T-Mobile (Flarion). Technológia umožňuje komunikáciu aj pri nízkej úrovni signálu, rovnomernú deľbu prenosovej rýchlosti medzi užívateľmi, ako aj uplatňovanie systému priorít. Prenosové rýchlosti v praxi dosahujú pri optimálnych podmienkach 5.3 Mb/s. K 30.9.2015 Slovak Telecom túto službu vypol na celom území Slovenska s výnimkou Bratislavy a Košíc.


2G
  je skratka pre bezdrôtové komunikačné technológie druhej generácie. Prvé 2G mobilné telekomunikačné siete boli komerčne spustené na štandarde GSM (Global System for Mobile Communications) v roku 1991. GSM systémy používajú veľké výkony na prenos relatívne malého množstva dát na úzkom rádiovom pásme. Zatiaľ čo rádiové signály v sieťach 1G boli analógové, rádiový signál na 2G sieti je digitálny. 2G sa postupne nahrádza novšími technológiami 3G a 4G, avšak siete 2G sa stále používajú v mnohých slabo pokrytých častiach sveta.

Frekvencie
  Základňové stanice 2G siete majú pridelené frekvenčné pásmo 925 - 960 MHz. Na tomto pásme vysielajú základňové stanice všetkých operátorov. Celková šírka pásma na jednu službu je 1.6 MHz, 8 kanálov x 200 kHz. Druhé (u nás menej používané pásmo) je 1805 - 1875 MHz so šírkou pásma 3 MHz, ktoré je dnes zdieľané s technológiou sietí LTE (4G).

Kapacita
  Použitie digitálneho signálu medzi telefónom a základňovou stanicou zvyšuje kapacitu systému dvomi spôsobmi:
• Digitálne hlasové dáta možno komprimovať a multiplexovať vo väčšej miere, než u analógového hlasového prenosu a to použitím rôznych kodekov, čo umožňuje viac hovorov, ktoré môžu byť prenášané v rovnakej šírke rádiového pásma.
• Digitálne systémy boli navrhnuté tak, aby vyžarovali menej vysokofrekvenčnej energie z mobilných telefónov (postupným znižovaním výkonu telefónu). Základňové stanice sa mohli zmenšiť a ich výstavba bola lacnejšia.

Prenos dát
  2G siete boli postavené predovšetkým pre hlasové služby a prenos dát nebol prioritou. Výnimku tvorili textové správy (tzv. SMS), multimediálne správy (tzv. MMS), kódy identifikácie volajúceho a presmerovanie hovorov.
Vylepšenia rýchlostí prenosu dát + zavedenie prístupu na internet
Systém GPRS (General Packet Radio Service) dosahuje maximálnu prenosovú rýchlosť 40 kb/s.
Systém EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution) dosahuje maximálnu prenosovú rýchlosť 500 kb/s.

Vysielacie výkony
  Makrobunky základňových staníc GSM dosahujú výkony zhruba 40 W (45 dBm), pričom antény majú zisk okolo 17 dB. Celkový ERP vyžiarený výkon jednej bunky stanice dosahuje okolo 1 kW (60 dBm). Pri súčasnej existencii viacerých GSM staníc na jednom stanovišti  môže byť úhrnný výkon násobne vyšší.
   
GSM základňové stanice zvyčajne vysielajú na kanáli 2 s reguláciou výkonu, zatiaľ čo kanál 1 (signalizačný riadiaci kanál, tzv. BCCH) vysiela trvalo s maximálnym vysielacím výkonom. Celková veľkosť elektromagnetického pola je teda premenlivá a závisí od momentálnej prevádzky. Meranie zväčša zahŕňa aplikáciu faktora 2 pri stanovovaní celkovej expozície. Pri demodulácii počuť kmitočet 1733 Hz.

Vypnutie sietí 2G
  Austrália a USA oznámili zámer vypnutia GSM sietí do konca roka 2016. Vypnutie môže mať značný vplyv na elektronický bezpečnostný priemysel, keďže mnoho GSM zariadení stále využíva sieť pre poplašný systém dispečingu. GSM zariadenia by mali tak byť postupne nahradené novšími generáciami, aby sa zabránilo výpadkom služieb. 


3G
  je skratka pre tretiu generáciu mobilných telekomunikačných technológií. 3G nachádza uplatnenie v prenose hlasu, mobilnom prístupe k internetu, pevnom bezdrôtovom pripojení k internetu, videohovoroch a mobilnej televízii. 3G siete boli v roku 2001 komerčne spustené na štandarde UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Všetky moderné mobilné telefóny podporujú hybridnú prevádzku medzi systémom UMTS a GSM.

Frekvencie
  Základňové stanice 3G siete majú pridelené frekvenčné pásmo 2110 - 2170 MHz. Na tomto pásme vysielajú základňové stanice všetkých operátorov. Celková šírka pásma na jednu službu je 5 MHz.

Prenos dát
  Pôvodné a najrozšírenejšie rádiové rozhranie sa nazýva WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Disponuje prenosovou rýchlosťou minimálne 200 kb/s. Najnovšie UMTS systémy, tzv. HSPA+ (High Speed Packet Access Plus) poskytujú maximálne rýchlosti prenosu dát až do 56 Mb/s. Rádiové rozhranie je založené na rozptýlenom spektre rádiového prenosu. V súčasnosti ide o najzaužívanejší systém prenosu dát v smartfónoch a mobilných modemoch v prenosných počítačoch.

Bezpečnosť siete
  3G siete ponúkajú lepšie zabezpečenie než ich 2G predchodcovia. Používajú blokovú šifru Kasumi namiesto staršej prúdovej šifry. Napriek tomu, už niekoľko vážnych slabín bolo v Kasumi šifre identifikovaných.

Vysielacie výkony
  Makrobunky základňových staníc GSM dosahujú výkony zhruba 40 W (45 dBm), pričom antény majú zisk okolo 18 dB. Celkový ERP vyžiarený výkon jednej bunky stanice dosahuje okolo 1 kW (60 dBm). Pri súčasnej existencii viacerých UMTS alebo GSM staníc na jednom stanovišti môže byť úhrnný výkon násobne vyšší.

Štruktúra signálu základňovej stanice UMTS
  Signál UMTS základňovej stanice je charakteristický vysokým činiteľom výkyvu amplitúdy. Signalizačný signál (spoločný pilotný kanál, tzv. CPICH) je vysielaný definovaným, konštantným výkonom. Intenzita poľa každého existujúceho CPICH sa dá určiť na základe selektívneho merania. Maximálna veľkosť elektromagnetického pola sa vypočíta ako veľkosť intenzity nameraného CPICH kanála vynásobeného faktorom vyplývajúcim z aktuálne nastavenej úrovne CPICH a maximálneho požadovaného vysielacieho výkonu výsledného frekvenčného kanála. Faktor má zvyčajne hodnotu 10 (ref. prevádzkovateľov siete). Pri demodulácii počuť charakteristický "šum" CPICH s frekvenciou 15 kHz s impulznou frázou. Činiteľom výkyvu je modulácia podobná digitálnej TV - DVB (Digital Video Broadcasting).
 


4G
  je skratka pre štvrtú generáciu mobilných telekomunikačných technológií. Systém 4G, komerčne spustený v roku 2012 na štandarde LTE (Long Term Evolution), poskytuje okrem obvyklých hlasových služieb aj mobilné širokopásmové pripojenie k internetu pre notebooky s bezdrôtovým modemom, smartfóny, tablety a ďalšie mobilné zariadenia. Aplikácie zahŕňajú mobilný webový prístup, IP telefóniu, herné služby, HD mobilnú televíziu, videokonferencie, 3D televíziu a cloud computing.
 
Frekvencie
  Licencie pre frekvenčné pásma 4G sietí boli na Slovensku vysúťažené takto: 
Pásmo Šírka pásma Typ Orange Telekom Telefónica Swan
800 MHz 60 MHz FDD 2x10 MHz 2x10 MHz 2x10 MHz
1800 MHz 40.4 MHz FDD 2x4.8 MHz - 2x0.6 MHz 2x15 MHz
2600 MHz 140 MHz FDD 2x30 MHz 2x40 MHz - -
2600 MHz 50 MHz TDD - 1x50 MHz - -
 
Pásmo Frekvenčný rozsah
LTE-800 791-821 MHz  FDD
LTE-1800 1851-1871 MHz  FDD
LTE-2600 2620-2690 MHz  FDD
LTE-2600 2570-2620 MHz  TDD

  LTE, podobne ako iné rádiové štandardy mobilnej technológie, používajú rôzne signalizačné kanály. Tieto signalizačné kanály, zložené zo synchronizačných signálov a vysielacích kanálov (kanály obsahujú dátové informácie), sú v podstate sústredené v centre celej šírky pásma LTE signálu. Má to výhodu v tom, že signalizačné pole je vždy nezávislé od použitej kanálovej šírky pásma a pripájané zariadenia vždy nájdu potrebné informácie na rovnakom mieste vo frekvenčnom spektre. Pri demodulácii počuť kmitočet 2000 Hz.

Prenos dát
  V porovnaní s UMTS (5 MHz) používa LTE väčšie flexibilné šírky pásma, 10, 15 a 20 MHz, čo umožňuje vyššiu rýchlosť prenosu dát do 326 Mb/s. LTE je sieť majoritne orientovaná na prenos dát (na báze IP).
  Pre ďalšie zvýšenie rýchlosti prenosu dát a spektrálnej účinnosti sa u LTE používa anténna technika MIMO (Multiple Input Multiple Output). MIMO používa viac ciest šírenia signálu medzi vysielačom a prijímačom. Používaním niekoľkých antén na strane základňovej stanice a čiastočne na strane mobilného zariadenia sú umožnené viaceré dátové toky zároveň, čo vedie k väčšiemu rozsahu paralelne prenášaných dát (space multiplexing).
 
Pásma v nižšom frekvenčnom rozsahu 800 MHz sú pre šírenie signálu priaznivejšie z dôvodu lepšej penetrácie signálu cez pevné stavebné materiály a na väčšie vzdialenosti, než je tomu u rozsahu 2600 MHz. 800 MHz má z hľadiska dostupnosti signálu pri rovnakom výkone najvhodnejšie podmienky, lepšie než 2100 MHz UMTS a dokonca 900 MHz GSM. V dôsledku toho môžu byť oveľa väčšie povrchové plochy pokryté signálom základňovej stanice. Z rovnakého dôvodu, pokrytie vidieckych oblastí je priaznivejšie v pásme 800 MHz, než v 2 GHz pásme.

Kódovanie a modulácia
  Flexibilita vo využití šírky pásma sa získava pomocou kódovania OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). V tejto metóde sa mnoho individuálnych nosných distribuuje cez kanálovú šírku pásma. Nealokované subkanály sú vypnuté, znižuje to spotrebu energie a znižuje rušenie. Frekvenčný rozostup nosných je 15 kHz. Pre kanálovú šírku pásma 20 MHz sa teda použije 1200 nosných, čo zodpovedá skutočnej obsadenej šírke pásma 18 MHz. OFDMA používa aj digitálny rozhlas DAB a digitálna televízia DVB-T.

Dynamika
  OFDM signály majú vysoký činiteľ výkyvu. To znamená, že špičkový výkon je oveľa vyšší, než je priemerný výkon. Keďže sa však žiaľ pri hygienických meraniach berú do úvahy len tepelné účinky, zvyčajne sa meria pomocou detektora RMS (Root Mean Square).

Vysielacie výkony
  Výkon je u každého kanálu LTE podobný ako pri GSM a UMTS systémoch a u makrobunky sa pohybuje medzi 20 až 50 W. Antény majú zisk 15-20 dB, takže ekvivalentný vyžiarený výkon dosahuje okolo 1-2 kW.

Štruktúra signálu základňovej stanice LTE
  Najmenšia časová jednotka LTE signálu má dĺžku asi 71 µs a je nazývaná "symbol". 7 po sebe idúcich symbolov tvorí "slot" (doba trvania: 0.5 ms) a 20 po sebe idúcich slotov tvorí "LTE-Frame" (doba trvania: 10 ms). Najmenšia časovo-frekvenčná jednotka (subkanál) v jednom symbole (15 kHz x 71 µs) sa nazýva "Resource element". Elementy sa používajú na prenos užívateľských dát."Reference Signal", ktorý je pravidelne rozložený medzi elementy po celej šírke signálu a má konštantný výstupný výkon, sa používa pre stanovenie kvality rádiového signálu a je ho možné použiť na odhad celkovej expozície aplikovaním faktora 20. Pokiaľ na základňovej stanici neprebieha žiaden prenos dát, "resource elementy" sú väčšinou prázdne (t.j. príslušné subkanály sú vypnuté). V praxi to znamená, že veľkosť prevádzky a zaťaženie siete ovplyvňuje štruktúru signálu základňovej stanice.

Priemerovanie
  Na rozdiel od GSM a UMTS, neexistuje žiadna časová konštanta a teda trvalo vysielaný signál v LTE. Preto je nutné vždy vytvoriť strednú hodnotu po určitú dobu, aby sa získal stabilný výsledok merania. Jediné v praxi užitočné vodítko pre určenie maximálnych možných expozícií môže poskytnúť iba stanovenie konštantného, pokiaľ možno cez celú šírku pásma distribuovaného signálu. Jediné signály v LTE, ktoré spĺňajú požiadavky, sú referenčné signály. Sú rozložené po celom kanáli a vysielané s konštantným výkonom. Meraním všetkých referenčných signálov cez celú šírku pásma LTE kanála môže byť určená veľkosť expozície. Ale dôležité je poznať vysielací výkon referenčných symbolov, pretože tieto sa môžu líšiť od ostatných symbolov (prevádzka a synchronizácia). Často sú referenčné symboly vysielané s vyšším vysielacím výkonom, takže pripájané zariadenia dosahujú lepší odhad kvality signálu.


5G
  je skratka pre piatu generáciu mobilných telekomunikačných technológií, ktorá je momentálne vo vývoji.
Požiadavky pre siete 5G sú:
• rýchlosť prenosu dát aspoň 1 Gb/s
• tisíce súčasných pripojení
• lepšie pokrytie signálom
• nové využitie, internet vecí, životne dôležité komunikačné trasy v čase prírodnej katastrofy
 
  Európska komisia pod vedením Neelie Kroesovej ešte v roku 2012 vyčlenila 50 mil. EUR na výskum nových mobilných technológii 5G do roku 2020. Najmä do projektu METIS 2020 je zapojených niekoľko telekomunikačných spoločností a projekt má za cieľ dosiahnuť svetovo široký konsenzus o budúcej globálnej mobilnej a bezdrôtovej komunikácii.

Vízia
  Každej novej mobilnej generácii sú zvyčajne priradené nové frekvenčné pásma, avšak v súčasnosti je už vo voľnom frekvenčnom pásme pomerne málo priestoru pre väčšie šírky pásma nových kanálov vhodných pre pozemné a mobilné vysielače. Super-rýchla mobilná sieť zahŕňa novú generáciu malých, husto zoskupených buniek, ktoré by mali poskytnúť súvislé pokrytie minimálne v mestských lokalitách. Vyžadovalo by to však prístup k frekvenčnému spektru nad 4 GHz. Tzv. milimetrové vlny v pásme 20-60 GHz a použitie viacerých antén (Multiple Input - Multiple Output) by umožnilo veľmi veľkú šírku pásma pre rádiové kanály, schopnú podporovať rýchlosti prenosu dát až do 10 Gb/s. Spojenia by predstavovali "krátke" bezdrôtové trasy na konci miestnych optických káblov. Išlo by teda skôr o "lokálne" služby (podobne ako Wi-Fi), než o širokopásmové "mobilné" služby.
 
Lokálne Wi-Fi siete by mohli byť alternatívne nahradené použitím svetelného spektra pre šírenie dát pomocou LED svetidiel (Li-Fi). V tejto časti spektra je možné dosiahnuť obrovské prenosové rýchlosti práve vďaka širokému frekvenčnému spektru.

Šírenie milimetrových vĺn
  Charakteristika šírenia milimetrových vĺn (20-60 GHz) je úplne odlišná od mikrovĺn v pásme do 4 GHz. Dosiahnuteľné vzdialenosti na prenos dát sú podstatne menšie a signály neprejdú cez steny a do iných častí budov. Milimetrové vlny budú pravdepodobne použité pre vonkajšie pokrytie pomocou hustých sietí, napr. v uliciach mesta. Rádius buniek by mohol byť v rozmedzí 200 až 300 m.
  Ďalším z problémov milimetrových vĺn je náchylnosť na rušenie prírodnými podmienkami, napr. dažďom. Mohlo by to spôsobiť značné zníženie úrovne signálu po celý čas trvania zrážok a zníženie pokrytia v určitých obdobiach.
 
Simulácie ukázali, že ak by boli malé základňové bunky vhodne nastavené, poskytnú dobrú úroveň pokrytia. Prirodzene však určite nižšiu, než je tomu u dnešných makrobuniek. Môže to byť krok k celkovému zníženiu škodlivej globálnej expozície zo základňových staníc. Celkovo však možno povedať, že 5G siete s hustým pokrytím nebudú krokom vpred k ekologickým zajtrajškom. Možno práve naopak...


Frekvencie používané operátormi na jednotlivých sieťach

Typ siete Frekvenčné
pásmo
Orange
231 01
Slovak Telekom
231 02
Swan
231 03
Telefónica O2
231 06
FLASH
OFDM
NMT 450   461.21 - 465.73    
2G GSM 900 935.1 - 941.1
947.1 - 950.1
953.9 - 954.3
957.2
958.1 - 958.7

941.1 - 947.1
950.1 - 953.1
954.5
955.3 - 955.9
956.7 - 957.1

  928.0 - 934.8
953.2 - 953.8
954.6 - 955.2
956.0 - 956.6
957.4 - 958.0
2G GSM 1800 1810.1 - 1820.1
1833.5 - 1841.1
1842.9 - 1845.3
1820.1 - 1833.5
1841.1 - 1842.9
  1845.4 - 1860.0
3G UMTS 2100
TDD
1900 - 1905 1905 - 1910    1910 - 1915
3G UMTS 2100
FDD
2110 - 2130 2130 - 2150   2150 - 2170
4G LTE 800
FDD
801 - 811 791 - 801   811 - 821
4G LTE 1800
FDD
1810.1 - 1811.3
1819.1 - 1820.1
1838.9 - 1841.1
1844.9 - 1845.3
  1805.1 - 1810.1
1861.1 - 1866.1
1866.1 - 1871.1
1860.5 - 1861.1
4G LTE 2600
FDD
2620 - 2650 2650 - 2690    
4G LTE 2600
TDD
  2570 - 2620    

  Keďže ľudia čoraz viac protestujú proti umiestňovaniu veľkých základňových staníc v blízkosti obydlí, bývajú čoraz častejšie ukrývané alebo maskované. Vhodným úkrytom sú billboardy, firemné logá, veže kostolov, strechy budov, apod., niekedy sú premaľované farbou strechy alebo steny, aby lepšie splynuli s nosnou stavbou. 

  V kontexte výstavby základňových staníc mobilných sietí platí, že čím väčší dopyt po službe (čím väčšia hustota ľudí na jednotku plochy, ktorí používajú mobilné komunikačné zariadenie), tým viac nových základňových staníc a vykrývačov je nutné vybudovať, aby sieť spoľahlivo fungovala. Od počtu operátorov na trhu sa lineárne odvíja aj počet potrebných základňových staníc umiestnených v krajine. Vo väčšine prípadov sa od počtu ponúkaných služieb (2G/3G/4G/...) lineárne odvíja aj počet antén na stožiaroch a celkový výkon základňových staníc sa násobne zvyšuje. Je dobré preto priebežne kontrolovať Vaše expozície častejšie, i keď nevidíte žiadne nové antény vo Vašom okolí.


Veľkosť elektrického pola sa udáva vo voltoch na meter (V/m).
Veľkosť hustoty toku výkonu ekvivalentnej rovinnej vlny sa udáva vo wattoch na meter štvorcový (W/m²), ide však o príliš veľkú jednotku, častejšie sa teda používa jednotka miliónkrát menšia - mikrowatty na meter štvorcový (µW/m²).

Hygienická norma pre intenzitu elektrického pola od 400 MHz do 2 GHz daná vyhláškou MZ SR je: 1,375.√f V/m
Hygienická norma pre intenzitu elektrického pola nad 2 GHz daná vyhláškou MZ SR je: 61 V/m
Hygienická norma pre hustotu toku výkonu od 400 MHz do 2 GHz daná vyhláškou MZ SR je: 5 000.f µW/m²
Hygienická norma pre hustotu toku výkonu nad 2 GHz daná vyhláškou MZ SR je: 10 000 000 µW/m²
Odporúčaná preventívna hodnota intenzity elektrického pola podľa Stavebnej biológie je: 0,006 V/m
Odporúčaná preventívna hodnota hustotu toku výkonu podľa Stavebnej biológie je: 0,1 µW/m²


V našom eshope nájdete:
Meracie prístroje, ktorými odmeriate veľkosť elektromagnetického pola zo základňových staníc mobilnej siete:

  

Tieniace materiály: tieniace tkaniny, siete a pletivá, tieniace nátery, odevy a spacie vaky, okenné fólie


Priebeh a modulácia vlnenia:
 
ZDROJ FREKVENČNÉ PÁSMO TVAR VLNY MODULÁCIA ZVUK

FLASH-OFDM MOBILNÁ DÁTOVÁ SIEŤ
461 - 465 MHz
Šírka pásma 4 MHz, 11.2 Hz impulzy. Pokrytie len na časti územia Slovenska, výhradne prenos dát, Slovak Telekom (Mobilný Internet Flarion), od konca apríla 2017 definitívne vypnutá

GSM (2G) MOBILNÁ TELEFÓNNA SIEŤ
920 - 960 MHz
Riadiaci kanál s frekvenciou 1733 Hz. Šírka pásma 1.6 MHz. Najlepšie pokrytie, i mimo osídlených oblastí. Zabezpečuje prenos hlasu aj dát (GPRS/EDGE).

GSM / LTE MOBILNÁ TELEFÓNNA SIEŤ
1805 - 1875 MHz
Zdieľané pásmo pre oba typy sietí. Šírka pásma 3 MHz (GSM), 5 a 15 MHz (LTE).

UMTS (3G) MOBILNÁ TELEFÓNNA SIEŤ
2110 - 2180 MHz
Charakteristický "šum". Šírka pásma 5 MHz. Vysoký činiteľ výkyvu. Dnes najrozšírenejšia sieť na prenos hlasu a dát (WCDMA/HSPA+).

LTE (4G) MOBILNÁ TELEFÓNNA SIEŤ
791 - 821 MHz
Riadiaci kanál s frekvenciou 2000 Hz. Šírka pásma 10 MHz. 600 subkanálov. Vysoký činiteľ výkyvu. FDD. Výhradne prenos dát (OFDMA).

LTE (4G) MOBILNÁ TELEFÓNNA SIEŤ
2570 - 2690 MHz
Riadiaci kanál s frekvenciou 2000 Hz. Šírka pásma 20 MHz. 1200 subkanálov. Vysoký činiteľ výkyvu. FDD + TDD. Výhradne prenos dát (OFDMA).

LTE (4G) MOBILNÁ TELEFÓNNA SIEŤ
2650 - 2670 MHz, detail 20 MHz bloku

 

 
© Voxo 2011-2017. All Rights Reserved.