5G: sieci telekomunikacyjne nowej generacji

Nic bardziej mylnego. W efekcie łatwo popełnić błąd (lub całą ich serię) prowadzący do uzyskania wyników niemiarodajnych, czyli wadliwych – czyli takich, które nie mogą być podstawą do wyprowadzenia wniosków dotyczących zgodności z wartościami dopuszczalnymi PEM. Z drugiej strony należy pamiętać, że wyznaczając PEM w środowisku poruszamy się w obszarze regulowanym prawnie, ponieważ obowiązują pewne ustalone dopuszczalne poziomy PEM, które przekroczone być nie mogą, co znaczy tyle, że muszą być dotrzymane. Są one zdefiniowane w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia z dnia 17 grudnia 2019 r. Aby zapewnić jak najwyższą jakość pomiarom PEM, ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo Ochrony Środowiska (Tj. Dz. U. z 2020 r. poz. 1219) dopuszcza ich wykonywanie wyłącznie przez laboratoria akredytowane (art. 147a POŚ). Akredytacja jest udzielana przez Polskie Centrum Akredytacji, a obowiązująca wszystkie laboratoria spójna metodyka pomiarowa jest jednoznacznie zdefiniowana w Rozporządzeniu Ministra Klimatu z dnia 17 lutego 2020 r. Wymienione rozporządzenia są aktami wykonawczymi do ustawy POŚ. Stąd też właśnie zakresy akredytacji laboratoriów zawierają formułę następującej treści: "Potwierdzono kompetencje laboratorium z uwzględnieniem mających zastosowanie wymagań/i przepisów aktów wykonawczych do ustawy z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska (tj. Dz. U. z 2020 r. poz. 1219)".

Sam pomiar to dopiero połowa drogi, którą pokonuje wynik pomiaru otrzymany w danym punkcie lub pionie pomiarowym, zanim trafi do tabeli w sprawozdaniu zawierającym stwierdzenie zgodności (lub jej brak) z wartościami dopuszczalnymi. Zmierzone wartości natężenia pola elektromagnetycznego muszą zostać skorygowane o pewne współczynniki. Pierwszy z nich wynika ze świadectwa wzorcowania przyrządu pomiarowego i wiąże się z tym, że przyrząd nie mierzy idealnie – praktycznie zawsze zaniża lub zawyża wyniki. Przy okazji – przyrządy niewzorcowane w ogóle nie nadają się więc do tego typu pomiarów. Po wymnożeniu wartości wskazywanej na wyświetlaczu przez odpowiedni współczynnik wynikający ze świadectwa wzorcowania uzyskujemy "prawdziwy" wynik pomiaru. To jednak jeszcze nie ten "prawdziwy" wynik trafia do sprawozdania.

Dlaczego? Otóż zgodnie z postanowieniami Rozporządzenia Ministra Klimatu uzyskane wyniki pomiarów należy powiększyć o rozszerzoną niepewność pomiaru U dla współczynnika rozszerzenia k = 2. Rozszerzona niepewność pomiaru pozwala na określenie drugiego współczynnika korekcyjnego. Jeśli przyjąć, że niepewność pomiaru wynosi ±40%, wówczas ten współczynnik wynosi 1,4. W efekcie tego wynik pomiaru wzrasta o 40%. Sporo. Oczywiście każde laboratorium ustala budżet niepewności pomiaru we własnym zakresie, uwzględniając szereg różnych składowych.

Na tym jednak nie koniec powiększania wyniku pomiaru. Okazuje się bowiem, że w myśl zapisów Rozporządzenia Ministra Klimatu wyniki pomiarów trzeba jeszcze powiększyć o poprawki pomiarowe umożliwiające uwzględnienie maksymalnych parametrów pracy instalacji stacji bazowej. To trzeci współczynnik korekcyjny, który pozwala na oszacowanie jaki teoretycznie byłby poziom PEM, gdyby w pełni jednocześnie wykorzystać wszystkie zasoby stacji. Warto zauważyć, że taka sytuacja w praktyce nie występuje. Ten współczynnik korekcyjny jest zależny m.in. od godziny wykonywania pomiarów i może wynosić np. 1,7. W rezultacie wynik pomiaru wzrasta o kolejne 70%.

Jeśli za X [V/m] przyjąć "prawdziwy" wynik pomiaru uwzględniający poprawkę wynikającą ze świadectwa wzorcowania, to do sprawozdania trafia wartość nie X [V/m] lecz Y [V/m] = 1,4 × 1,7 × X [V/m] = 2,38 × X [V/m], czyli wartość "zawyżona" o 138%. Inaczej mówiąc rzeczywista wartość PEM jest 2,38 razy mniejsza niż wartość wykazana w sprawozdaniu z badań. Oczywiście dla różnych niepewności pomiaru i różnych poprawek pomiarowych umożliwiających uwzględnienie maksymalnych parametrów pracy instalacji stacji bazowej, "zawyżenie" wyniku pomiaru występuje na różnym poziomie. Można zatem mówić o przeszacowaniu bądź o pomiarze z nadmiarem, który wpisuje się w ostrożnościowe podejście do oceny narażenia na PEM w środowisku. Warto w tym miejscu wspomnieć o tym, że już same wartości dopuszczalne, zdefiniowane w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia, również są wyznaczone z kilkudziesięciokrotnym marginesem bezpieczeństwa.

Posłużmy się konkretnym przykładem.

Z pewnego sprawozdania z badań datowanego na 09.06.2020 r. wynika, że:

• pomiary natężenia PEM wykonano dnia 09.06.2020 r.;
• niepewność pomiaru to 20%, zatem jeden ze współczynników przyjmuje dokładnie wartość 1,2;
• pomiary wykonano w godz. 10:50 do 13:30, zatem można przyjąć, że drugi ze współczynników przyjmuje wartość 1,5;
• w jednym z punktów pomiarowych natężenie pola elektrycznego wynosi 16,7 V/m – jest to najwyższa odnotowana wartość PEM.

Rzeczywista wartość PEM jest więc 1,2 × 1,5 = 1,8 razy mniejsza niż wartość 16,7 V/m, czyli wynosi 9,3 V/m.

Co ciekawe, przywołane sprawozdanie z badań datowane na 09.06.2020 r., nie jest już aktualne. Okazuje się, że w dniu 21.07.2020 r. to samo co wcześniej laboratorium, w otoczeniu tej samej stacji bazowej, w zbliżonych pionach i punktach pomiarowych wykonało powtórne pomiary PEM, ponieważ moc EIRP stacji została zmniejszona. Z nowego sprawozdania z badań datowanego na 21.07.2020 r. wynika, że:

• pomiary natężenia PEM wykonano dnia 21.07.2020 r.;
• niepewność pomiaru to 20%, zatem jeden ze współczynników przyjmuje dokładnie wartość 1,2;
• pomiary wykonano w godz. 12:00 do 14:45, zatem można przyjąć, że drugi ze współczynników przyjmuje wartość 1,4;
• wykonano pomiar w tym samym punkcie pomiarowym, w którym wcześniej natężenie pola elektrycznego wynosiło 16,7 V/m; laboratorium podało, że wartość natężenia pola elektrycznego wynosi 12,1 V/m – jest to również najwyższa odnotowana wartość.

Rzeczywista wartość PEM jest więc 1,2 × 1,4 = 1,68 razy mniejsza niż wartość 12,1 V/m, czyli wynosi 7,2 V/m. A nie 16,7 V/m.

Powyższy przykład jasno wskazuje, że wyniki przedstawiane w sprawozdaniach wymagają odpowiedniej interpretacji. Wystarczy analiza krótka, lecz świadoma i poprzedzona wiedzą fachową. Niestety jej brak może skutkować błędnym wnioskowaniem odnośnie występujących poziomów PEM, a tym samym prowadzić do rozprzestrzeniania informacji nieprawdziwych.

Na koniec warto zwrócić jeszcze uwagę na wpływ metodyki pomiaru natężenia PEM na uzyskiwane wyniki pomiarów, co należy traktować jako sprawę o znaczeniu fundamentalnym. Mierząc w tym samym miejscu, w tym samym czasie, ale w oparciu o inne metodyki pomiarów można uzyskać istotnie różne wyniki. Na przykład wystarczy, że według pierwszej metodyki pomiary PEM wykonuje się w normalnym trybie pracy stacji bazowej, podając jako wynik pomiaru wskazanie miernika uwzględniające poprawkę wynikającą ze świadectwa wzorcowania, a wg drugiej metodyki – tak jak według pierwszej, ale jeszcze dodatkowo wynik rozszerza się o współczynnik odpowiadający teoretycznej pracy stacji bazowej z maksymalną mocą oraz o niepewność pomiaru. Jak pokazano wcześniej (zależnie od przyjętych współczynników) różnica pomiędzy takimi wynikami może być nawet ponad dwukrotna.

---

Autor: Rafał Pawlak, Instytut Łączności - Państwowy Instytut Badawczy