Page 29 - Gesundheitliche-Auswirkungen-5G

STOA | Panel for the Future of Science and Technology Health impact of 5G
Nasim und Kim (2017) simulieren das mögliche Szenario der HF-Exposition nach der Einführung von 5G unter Ver- wendung der Beamforming-Technologie. Die Autoren sind der Ansicht, dass bei MMW-Frequenzen, bei denen künf- tige mobile Telekommunikationssysteme höchstwahrscheinlich betrieben werden, zwei wahrscheinliche Veränderun- gen die Besorgnis über die Exposition menschlicher Nutzer gegenüber HF-Feldern erhöhen könnten. Erstens wird eine größere Anzahl von Sendern betrieben werden. Aufgrund der Verbreitung von Kleinzellen (Rappaport et al., 2013; Agiwal, 2016; Al-Saadeh, 2017) werden mehr Basisstationen (BS) und dementsprechend mehr Mobilgeräte ein- gesetzt. Dies wird die Wahrscheinlichkeit der Exposition von Menschen gegenüber HF-Feldern erhöhen. Zweitens werden schmalere Beams als Lösung für die höhere Dämpfung in höheren Frequenzbändern verwendet (Shakib, 2016; Zhang et al., 2017; Akdeniz et al., 2014). Sehr kleine Wellenlängen von MMW-Signalen in Verbindung mit Fort- schritten bei HF-Schaltungen ermöglichen eine sehr große Anzahl von miniaturisierten Antennen. Diese Mehrfachan- tennensysteme können zur Bildung sehr hoher Leistungsgewinne verwendet werden. Die Autoren erklären, dass ihre Arbeit durch die Tatsache motiviert ist, dass frühere Arbeiten sich nicht ausreichend mit einem solchen potenziellen Anstieg des Risikos befasst haben. In ihren Schlussfolgerungen führen die Autoren aus:
"Diese Arbeit hat die Bedeutung der menschlichen HF-Exposition im Downlink eines zellularen Kommunikationssystems hervorgehoben. In dieser Arbeit wurde das Expositionsniveau in Form von PD und SAR gemessen und mit den in Relea- se 9 berechneten Werten verglichen, die für die aktuelle Mobilfunktechnologie repräsentativ sind. Im Gegensatz zu früheren Arbeiten, die nur Uplinks untersuchten, hat dieses Papier herausgefunden, dass auch die Downlinks eines 5G- Systems im Vergleich zu Release 9 [dem derzeitigen Expositionsszenario] deutlich höhere PD- und SAR-Werte aufwei- sen. Unsere Ergebnisse betonen, dass der Anstieg auf zwei technische Änderungen zurückzuführen ist, die bei 5G wahr- scheinlich auftreten werden: (i) mehr Zugangspunkte (APs) aufgrund des Einsatzes kleinerer Zellen und (ii) höher kon- zentrierte HF-Energie pro Downlink-HF-Strahl aufgrund der Verwendung größerer Phased Arrays. Im Gegensatz zu früheren Arbeiten wird in diesem Papier behauptet, dass HF-Felder, die in 5G-Downlinks erzeugt werden, trotz Fernfeld- ausbreitung ebenfalls gefährlich sein können. Daher fordern die Autoren die Entwicklung von Kommunikations- und Vernetzungssystemen, die einen AP dazu zwingen, die Erzeugung von HF-Feldern zu vermeiden, wenn er in einem Win- kel auf einen menschlichen Nutzer gerichtet ist, der ein gefährliches Niveau von PD und SAR ergibt. Zu diesem Zweck nennt das Papier als zukünftige Arbeit die Entwicklung von Techniken, die die Exposition des Menschen gegenüber HF- Feldern in 5G-Downlinks reduzieren" (Imtiaz und Seungmo, 2017).
Es ist bemerkenswert, dass sich dieses Papier (Imtiaz und Seungmo, 2017) nur auf die 5G-Frequenz von 28 GHz be- zieht, eine der Pionierfrequenzen, mit der Simulation von nur einem angeschlossenen Nutzergerät, das das gesamte Frequenzband unter statischen und stationären Bedingungen nutzt.
Ein weiteres Papier (Baracca et al., 2018) der Nokia-Gruppe, das massive MIMO-Basisstationen (BS) berücksichtigt, schlägt einen statistischen Ansatz zur Bewertung der HF-Expositionsbedingungen um massive MIMO-BS auf der Grundlage des vom Third Generation Partnership Project (3GPP) entwickelten räumlichen 3D-Kanalmodells vor und bewertet, wie sich die Leistung in einem praktischen System konzentriert, wenn realistische Annahmen bezüglich der Verteilung der Nutzergeräte (UE) und Verkehrsmodelle berücksichtigt werden. Die Methodik besteht in der Durch- führung von Systemsimulationen, die realistische Einsatzszenarien in Bezug auf Installationshöhe, Benutzerausrüs- tung, Geräteverteilung und Verkehr berücksichtigen, um die kumulative Verteilungsfunktion (CDF) der tatsächlichen BS-Übertragungsleistung zu bewerten.
"Der vorgeschlagene statistische Ansatz trägt dazu bei, die von der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC, 2017) bereits definierten Berechnungsmethoden zu verbessern und den Einsatz von Massive-MIMO-BS für 5G- und darüber hinausgehende Mobilfunknetze zu unterstützen", betonen die Autoren abschließend: "Alle statistischen Ansät- ze, einschließlich unseres eigenen, basieren zwar auf realistischen Annahmen, erfordern aber dennoch ergänzende Techniken, zum Beispiel auf der Grundlage von Leistungskontrolle und Strahlformungsanpassung (Sambo et al., 2015), um sicherzustellen, dass die EMF-Beschränkungen in den BSs für alle möglichen tatsächlichen Konfigurationen einge- halten werden".
In Bezug auf die Expositionsabschätzung warnten Neufeld und Kuster (2018) in einem Artikel in Health Physics, dass die bestehenden Expositionsstandards mit kürzeren Mittelungszeiten überarbeitet werden sollten, um mögliche thermische Schäden durch kurze und starke Impulse zu berücksichtigen:
"Extreme drahtlose Breitbandgeräte, die oberhalb von 10 GHz betrieben werden, können Daten in Bursts von wenigen Millisekunden bis Sekunden übertragen. Auch wenn die zeit- und flächengemittelten Werte der Leistungsdichte inner- halb der akzeptablen Sicherheitsgrenzen für kontinuierliche Exposition bleiben, können diese Bursts zu kurzen Tempe- raturspitzen auf der Haut exponierter Personen führen. ... [Unsere] Ergebnisse zeigen auch, dass das von den ICNIRP- Richtlinien tolerierte Verhältnis von Spitzenwert zu Mittelwert von 1.000 zu dauerhaften Gewebeschäden selbst nach kurzen Expositionen führen kann, was die Bedeutung einer Überarbeitung der bestehenden Expositionsrichtlinien unter- streicht" (Neufeld und Kuster, 2018).
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