CASOPIS REPUBLICKE AGENCIJE ZA TELEKOMUNIKACIJE

Intenzivan razvoj javnih mobilnih sistema, bez kojih je danas život nezamisliv, podrazumeva instaliranje velikog broja baznih stanica preko kojih ovi sistemi ostvaruju svoje funkcije. Kao posledica postavljanja baznih stanica, u našem životnom okruženju javlja se dodatno elektromagnetno zračenje. U cilju utvrđivanja nivoa RF (Radio Frequency) zračenja koji generišu bazne stanice, sprovedena su opsežna merenja. Analizirane su 643 lokacije baznih stanica koje su razvrstane u 3 karakteristične kategorije: indoor, stubovi i lokacije sa instalacijama na objektima (u zavisnosti od namene, poslednja kategorija klasifikovana je u dodatnih pet tipova). S obzirom na činjenicu da su antenski stubovi zastupljeni u velikom procentu (47%), izvršena je posebna analiza ovog tipa lokacija, i predstavljeni rezultati merenja dobijeni u okolini stubova. Zaključeno je da ni u jednom slučaju ukupni nivo električnog polja u okolini antenskih sistema baznih stanica instaliranih na stubovima ne prelazi vrednost od 10 V/m što je znatno ispod propisanih ICNIRP normi. Na rastojanjima većim od 50 m od podnožja antenskog stuba, medijanske i maksimalne vrednosti su ispod 1 V/m, odnosno 2 V/m, respektivno.

Prethodnu deceniju obeležio je intenzivan razvoj sistema i uređaja za bežične komunikacije. Zbog prostorne rasprostranjenosti naročito se ističu javni mobilni sistemi (GSM - Global System for Mobile Communications i UMTS - Universal Mobile Telecommunication System). Kao i ostali bežični sistemi, ovi sistemi kao osnovu za međusobno povezivanje koriste emisiju elektromagnetnih talasa. Posledica toga je porast nivoa elektromagnetnog zračenja u životnom okruženju. Generalno, kod stanovništva postoji strah od efekata ove vrste zagađenja. Sa druge strane, mobilni sistemi su danas nezamenljiv deo savremenog života i ne mogu se jednostavno ukloniti ili zameniti. Iz tih razloga, od velike važnosti je potreba za objektivnim sagledavanjem nivoa elektromagnetnog zračenja u životnom okruženju. Ova potreba je sada jasno definisana i u odredbama nedavno usvojenog Zakona o nejonizujućem zračenju [1].

Elektromagnetno zračenje spada u grupu tzv. nejonizujućih zračenja (NIR – Non-Ionizing Radiation). Pored električnih i magnetnih polja, grupi nejonizujućih zračenja pripadaju i vidljiva, ultraljubičasta i infracrvena svetlost. Sa druge strane, grupi jonizujućih zračenja pripadaju X-zračenje i zračenje radioaktivnih materija. U okviru ovog rada analizira se samo uticaj nejonizujuće radijacije.

Povećana koncentracija elektromagnetne energije u opsegu radio-frekvencija na ljudima izaziva efekte koji se grubo mogu klasifikovati u dve osnovne kategorije [2-16]:

·toplotni efekti i

·stimulativni efekti.

Toplotni efekat se ogleda u promeni temperature dela tela izloženog povećanoj koncentraciji elektromagnetne emisije (tkivo se zagreva). Treba primetiti da je ovaj efekat izraženiji u onim delovima tela u kojima postoji manja gustina krvnih sudova. Razlog je vrlo jednostavan. Krvni sudovi su regulatori telesne temperature. Pri višoj spoljnoj temperaturi krvni sudovi se šire i na taj način predaju veću količinu toplote spoljašnjem okruženju. Sa druge strane, pri nižim spoljnim temperaturama krvni sudovi se skupljaju i na taj način se manja količina energije predaje spoljašnjem okruženju.

Stimulativni efekat se ogleda u pojavi nadražaja nervnih i mišićnih ćelija, što u izvesnim situacijama može izazvati veću razdražljivost i umor, naročito pri dugoj ekspoziciji visokoj koncentraciji elektromagnetne energije.

Intenzitet navedenih efekata raste sa povećanjem koncentracije elektromagnetne energije. Zbog toga su ovi efekti izraženiji u neposrednoj okolini izvora elektromagnetne emisije. Sa povećanjem rastojanja od izvora zračenja, smanjuje se nivo elektromagnetnog polja, pa je i uticaj na ljudski organizam manji. Takođe, uticaj elektromagnetnih talasa na ljudski organizam ima kumulativan karakter i direktno je srazmeran dužini neprekidne ekspozicije.

Dozvoljene vrednosti elektromagnetnih emisija ustanovljene su na osnovu obimnih istraživanja sprovedenih poslednjih tridesetak godina. Ustanovljene granične vrednosti zasnovane su uglavnom na istraživanjima uticaja efekata zagrevanja i stimulativnih efekata na ljudsko telo. Treba primetiti da su postavljene granice ispod onih vrednosti intenziteta električnog polja za koje su uočeni eventualni negativni efekti. Poslednjih godina se vodi veliki broj diskusija oko toga da li ima i drugih efekata koji mogu negativno uticati na ljudsko telo. Međutim, do danas nema pravih dokaza za takve stavove.

Već više od deset godina sprovode se intenzivna teorijska i eksperimentalna istraživanja u kojima se analizira nivo elektromagnetne emisije koju izazivaju različiti tipovi radio sistema (najčešće javni mobilni sistemi) u neposrednom životnom okruženju [17-28] i definišu postupci merenja nivoa elektromagnetne emisije kroz standarde [29-31]. Elektrotehnički fakultet u Beogradu je u proteklih više od deset godina bio angažovan na poslovima analize uticaja baznih stanica (BS - Base Station) na životnu sredinu. Za te potrebe analizirano je preko 1500 lokacija baznih stanica javnih mobilnih operatora u Srbiji i Crnoj Gori (TELEKOM, TELENOR, VIP, PROMONTE, T-MOBILE). U sklopu ovih aktivnosti, u lokalnoj zoni 643 lokacije baznih stanica sprovedena su intenzivna merenja nivoa elektromagnetne emisije. U okviru ovog rada statistički su analizirani rezultati merenja za 302 lokacije baznih stanica u okviru kojih su antenski sistemi i prateća oprema bili instalirani na antenskim stubovima. Cilj ove analize je sticanje uvida u potencijalno svakodnevno izlaganje ljudi elektromagnetnom zračenju, kao i proveravanje usklađenosti sa postojećim standardima i normama.

Rad je organizovan u 7 glava. U okviru druge glave uopšteno su razmotrene osnovne tehničke karakteristike aktuelnih javnih mobilnih sistema. Osnovni pregled postojećih standarda i normi dat je u okviru glave 3. Merna metodologija i merni sistem opisani su u četvrtoj glavi. Analiza strukturnih karakteristika baznih stanica predstavljena je u glavi 5, dok su rezultati merenja dati u glavi 6. Sedma glava sadrži zaključak.

2. JAVNI MOBILNI SISTEMI

Prvi sistemi u okviru kojih se nudio javni mobilni telefonski servis (i to isključivo u automobilima) pojavili su se u Americi krajem četrdesetih, a u Evropi početkom pedesetih godina prošlog veka. Ove prve jednoćelijske sisteme karakterisala je ograničena pokretljivost korisnika, mali kapacitet, ograničeni broj servisa (isključivo prenos govora) i relativno slab kvalitet. Tehnološki napredak i uvođenje ćelijskog koncepta krajem '70-ih i početkom '80-ih doveli su do značajnog napretka u pogledu razvoja i primene mobilnih komunikacija. Ćelijski sistemi tzv. prve generacije (1G) prenosili su samo govorni signal u analognom obliku. Postojalo je više nekompatibilnih standarda 1G sistema. 1G sistemi se u svetu intenzivno gase, dok su u Srbiji deinstalirani još pre nekoliko godina. Razvoj druge generacije (2G) ćelijskih sistema vođen je potrebom da se poboljša kvalitet prenosa, kapacitet sistema i pokrivenost. Uveden je digitalni prenos, a po prvi put je definisan tzv. otvoreni standard podržan od većine proizvođača, ali i korisnika - GSM. GSM je postao dominantan na tlu Evrope, a i znatno šire. Kao tehnike pristupa koriste se TDMA (Time Division Multiple Access) i FDMA (Frequency Division Multiple Access). Na tlu Evrope, GSM sistemi po pravilu funkcionišu u frekvencijskim opsezima oko 900 MHz i 1800 MHz. Sa ciljem da omogući komunikacije velikih protoka sa multimedijalnim servisima visokog kvaliteta i globalnom roming podrškom, uveden je UMTS sistem, kao nadogradnja GSM standarda. UMTS pripada grupi tzv. 3G tehnologija u okviru koje se kao tehnika pristupa koristi CDMA (Code Division Multiple Access). UMTS mreža funkcioniše u frekvencijskom opsegu oko 2000 MHz.

Bazne stanice GSM mreže mogu istovremeno da rade na nekoliko radio-kanala u opsegu oko 900 MHz ili 1800 MHz. Broj radio-kanala u okviru jednog sektora (ćelije, odnosno prostorno definisane servisne zone) jedne bazne stanice najčešće se kreće od 1 do 8, što zavisi od zahteva u pogledu kapaciteta saobraćaja koji bazna stanica treba da zadovolji. U proseku, izlazna snaga predajnika je reda 10 W/kanalu. Za potrebe ostvarivanja veze mobilni uređaj - bazna stanica koristi se jedan od radio-kanala, i to u približno 12,5% vremena. Sasvim je jasno da je bazna stanica najaktivnija u slučajevima kada istovremeno opslužuje 8 mobilnih uređaja po svakom radio-kanalu. Pri tome, treba primetiti da se u okviru savremenih baznih stanica primenjuju dve, sa stanovišta zračenja značajne tehnike: automatska kontrola snage (snaga predajnika bazne stanice se menja zavisno od propagacionih uslova u kojima se nalazi mobilni terminal) i emitovanje sa prekidima (predajnik bazne stanice se isključuje kada govornik zastane u konverzaciji). Dve navedene tehnike značajno smanjuju nivo elektromagnetne emisije.

Bazne stanice UMTS mreže mogu istovremeno da rade na više radio-kanala u jednom sektoru (od minimalno 1 do maksimalno 2 kanala), što zavisi od zahteva u pogledu kapaciteta saobraćaja koji bazna stanica treba da zadovolji.Maksimalna izlazna snaga predajnika koji se koriste u okviru UMTS mreže je najčešće reda 40 W/kanalu. Pri tome, snaga predajnika bazne stanice zavisi od saobraćajnog opterećenja.

Prethodno navedeni podaci važe za bazne stanice makroćelija. U slučajevima kada treba implementirati mikroćeliju (dimenzije reda 100 m), pikoćeliju (dimenzije reda nekoliko desetina metara) ili indoor ćeliju (u zatvorenom prostoru), koriste se bazne stanice manjih snaga (pošto se zahteva znatno manji domet).

Elektromagnetna emisija GSM i UMTS baznih stanica je po svojoj prirodi veoma slična elektromagnetnoj emisiji drugih radio, odnosno TV predajnika. Na ovom mestu treba istaći da snage TV predajnika mogu biti i više stotina puta veće od snaga predajnika u GSM ili UMTS mreži.

3. POSTOJEĆI STANDARDI I NORME

U oblasti nejonizujućih zračenja postoji veći broj organizacija koje se bave donošenjem regulative, kao što su: ICNIRP [32], ARPANSA [33], FCC [34], IEEE [35-37]... Najveći broj zemalja EU prihvatio je preporuke ICNIRP. Pri tome, Svetska zdravstvena organizacija (WHO) [38] započela je proces harmonizacije nacionalnih standarda na globalnom nivou, koji za osnovu ima ICNIRP preporuke. Što se tiče naše zemlje, u novembru 2008. godine usvojeni su srpski standardi vezani za ovu problematiku, a od interesa za ovaj rad su SRPS EN 50384 i 50385 [39, 40]. Norme koje su propisane ovim standardima su u saglasnosti sa normama definisanim ICNIRP standardom [32].

U nastavku izlaganja dat je kraći pregled ICNIRP normi. Generalno, razlikuju se dve grupe normi:

·norme za tehničko osoblje,

·norme za opštu ljudsku populaciju.

Norme za opštu ljudsku populaciju su znatno strože od normi za tehničko osoblje. Razlog ovome je činjenica da tehničko osoblje poznaje i mora da poštuje procedure kojima se vrši njihova dodatna zaštita.

Merenje nivoa električnog polja za potrebe ove analize vršeno je po pravilu u tzv. „dalekom polju”, pa su shodno tome, u nastavku teksta, istaknute granične vrednosti u pogledu intenziteta električnog polja. Naime, u slučaju dalekog polja intenzitet električnog polja, intenzitet magnetnog polja i gustina snage povezani su jednostavnim izrazom, dok se u bliskoj zoni uređaja na osnovu informacije o nivou električnog polja može steći samo uvid u nivo magnetnog polja. Dodatno, zbog ograničenog prostora, biće navedene samo norme za opštu ljudsku populaciju (Tabela 1. i Slika 1.).

Tabela 1. ICNIRP granične vrednosti intenziteta električnog polja (E), intenziteta magnetnog polja (H) i srednje gustine snage (S) za opštu ljudsku populaciju

Slika 1. ICNIRP norme za opštu ljudsku populaciju u frekvencijskom opsegu 10 MHz – 3 GHz

4. MERNI SISTEM I MERNA METODOLOGIJA

Proces merenja nivoa elektromagnetne emisije u lokalnoj zoni baznih stanica sastojao se iz dve faze. U okviru prve faze, na mernoj lokaciji je analiziran frekvencijski opseg od 30 MHz do 3 GHz pomoću spektralnog analizatora Rohde&Schwarz FSH6. Na osnovu ove analize određene su sve komponente električnog polja koje značajnije utiču na ukupnu vrednost nivoa električnog polja. U drugoj fazi, vršena su detaljna merenja nivoa elektromagnetne emisije na velikom broju pozicija u okviru merne lokacije, sa ciljem da se utvrdi prostorna raspodela nivoa elektromagnetne emisije. Merenja nivoa elektromagnetne emisije su u određenim tačkama u okviru merne lokacije vršena na dva načina:

·po principu „komponenta po komponenta“ i/ili

·širokopojasnim mernim prijemnikom.

Prema postojećim standardima, obično se zahteva merenje srednje vrednosti intenziteta električnog polja. Bez obzira da li se mernim sistemom meri komponenta po komponenta električnog polja, ili trenutna vrednost ukupnog intenziteta električnog polja, što je slučaj kada se primenjuje širokopojasni merni prijemnik, izabrano je, iz razloga veće sigurnosti ljudi, da se za svaku komponentu, odnosno, za svaku mernu poziciju, beleži maksimalna vrednost u vremenskom intervalu od 60 s. Na ovaj način dobijene su maksimalne vrednosti za ukupni intenzitet električnog polja koje su sigurno veće od srednjih vrednosti.

U cilju maksimalnog otklanjanja uticaja čovekovog tela (osobe koja sprovodi merenje), nivo električnog polja meren je na visini od približno 2,2 m. Treba primetiti da su na ovaj način dobijene veće vrednosti nivoa električnog polja od onih u kojima bi eventualno mogao da se nađe čovek na istoj poziciji.

4.1. Merenje po principu „komponenta po komponenta"

Nakon određivanja svih značajnijih komponenti nivoa električnog polja u okviru prve faze, svaka komponenta električnog polja merena je ponaosob uskopojasnim mernim prijemnikom, i to na velikom broju tačaka u okviru merne lokacije. U cilju određivanja ukupnog intenziteta električnog polja pojedine komponente polja (koja potiče od jednog radio-predajnika), vršeno je merenje nivoa električnog polja u tri ortogonalne prostorne ravni, pri čemu su dobijene jedna vertikalna i dve ortogonalne horizontalne komponente. Na osnovu izmerenih pojedinih prostornih komponenti određivana je ukupna vrednost intenziteta električnog polja E_tot-i jednog radio-predajnika (i-tog) i to prema sledećoj formuli:

(1)

gde je E_v1-i - vertikalna komponenta, a E_h1-i i E_h2-i - horizontalne ortogonalne komponente električnog polja.

Polazeći od prethodno određenih ukupnih vrednosti intenziteta električnog polja pojedinačnih radio-predajnika (E_tot-i), ukupni intenzitet električnog polja u nekoj tački E_tot određen je na osnovu relacije:

(2)

Merenje nivoa električnog polja koje potiče od GSM bazne stanice vršeno je isključivo na kontrolnim kanalima koji su stalno aktivni. Kako saobraćajni kanali rade u režimu „emitovanja sa prekidima“, posledica eventualno izvršenih merenja na ovim kanalima bi bila velika nestabilnost dobijenih rezultata. Iz tog razloga su, prilikom izračunavanja ukupnog intenziteta električnog polja za slučaj kada bazna stanica radi u punom kapacitetu, saobraćajni kanali uračunavani tako što je pretpostavljeno da je vrednost intenziteta električnog polja koja potiče od saobraćajnog kanala, jednaka po vrednosti intenzitetu električnog polja koje potiče od kontrolnog kanala. Ovo odgovara najgorem slučaju, tj. pretpostavljeno je da je saobraćajni kanal stalno aktivan, što često nije slučaj u operativnom radu.

Merenja nivoa elektromagnetne emisije po principu „komponenta po komponenta“ vršena su korišćenjem dva merna sistema. Prvi merni sistem, prikazan na Slici 2, zasnovan je na mernim prijemnicima za precizno merenje nivoa električnog polja Anritsu ML521B (25-300 MHz) i ML522B (300-1000 MHz), kao i spektralnom analizatoru RF Field Analyzer Protek 3201 (0,1-2060 MHz). Prilikom merenja, za ovaj merni sistem, korišćene su posebno kalibrisane merne antene u formi dipola: Anritsu MP663a (200-500 MHz), MP524A (25-250 MHz), MP524B (200-500 MHz) i MP524C (520-1000 MHz).

Slika 2. Merni sistem realizovan korišćenjem nekog od mernih uređaja Anritsu ML521B, Anritsu ML522B ili Protek 3201

Drugi merni sistem (Slika 3.) sastoji se od mernog prijemnika Rohde&Schwarz FSH6 (0,1-6000 MHz)i posebno kalibrisane merne antene Rohde&Schwarz TS-EMF, u formi izotropnog radijatora, namenjene za merenje nivoa električnog polja u opsegu frekvencija od 30 MHz do 3 GHz. Ovaj merni sistem može da meri nivo električnog polja pojedinačnih komponenti frekvencijskog spektra, kao i da odredi ukupan nivo električnog polja u zadatom opsegu učestanosti.

Slika 3. Merni prijemnik Rohde&Schwarz FSH6 sa antenom Rohde&Schwarz TS-EMF

Za oba merna sistema namenski su razvijeni softverski paketi koji automatski prikupljaju, obrađuju i grafički prikazuju rezultate merenja [41, 42].

4.2. Merenje „širokopojasnim" mernim prijemnikom

Merenjem nivoa elektromagnetne emisije širokopojasnim mernim prijemnikom Narda EMR300 (Slika 4.) dobija se ukupni nivo elektromagnetne emisije u opsegu rada mernog prijemnika. Prilikom merenja koriste se posebno kalibrisane merne sonde E-field probe type 18c (namenjena za merenje ukupnog nivoa električnog polja u opsegu frekvencija od 100 kHz do 3 GHz) i E-field probe type 9c (namenjena za merenje ukupnog nivoa električnog polja u opsegu frekvencija od 3 MHz do 18 GHz).

Slika 4. Merni prijemnik Narda EMR300 i sonde E-field probe type 18c i E-field probe type 9c

5. KATEGORIZACIJA LOKACIJA

U zavisnosti od načina instalacije antenskog sistema, lokacije baznih stanica razvrstane su u tri osnovne kategorije: indoor, stubovi i lokacije sa instalacijama na objektima.

U indoor lokacije svrstane su sve one lokacije na kojima je antenski sistem bazne stanice smešten unutar zatvorenog prostora. Ovakve instalacije su česte u slučaju da je potrebno obezbediti pokrivanje u objektima namenjenim velikom broju korisnika, u kojima se zbog toga očekuje veliki saobraćaj. Primer za to su tržni centri ili velike poslovne zgrade. S obzirom da pokrivaju ograničen prostor, ove bazne stanice obično emituju manjom snagom nego bazne stanice koje pokrivaju makroćelije.Ove bazne stanice obično rade na manjem broju kanala (jedan do dva), a antene su omnidirekcione. Ipak, iz razloga što u ovom slučaju čovek može da se nađe u neposrednoj blizini antenskog sistema, zračenje baznih stanica na indoor lokacijama se svakako mora razmatrati (primer instalacije antenskog sistema dat je na Slici 5.).

Slika 5. Indoor lokacija Slika 6. Rešetkasti stub

U stubove su svrstane sve one lokacije na kojima se antenski sistem bazne stanice nalazi na stubu, bilo da je on namenski izgrađen za potrebe GSM/UMTS ili ne. Dodatno, stubovi su razvrstani po visinama. U javnim mobilnim sistemima obično se koriste stubovi visina od 18 m do 50 m. Treba napomenuti da su u kategoriju stubova svrstane i one lokacije na kojima je antenski sistem instaliran na objektima čija osnovna namena nije da budu stubovi, ali po svojim osobinama odgovaraju ovom tipu instalacija. Tako su dimnjaci toplana ili vodotornjevi svrstani u ovu kategoriju. Tipični predstavnici kategorije stubova prikazani su na Slikama 6-8.

Slika 7. Cevasti stub Slika 8. Dimnjak toplane iskorišćen kao stub

U treću kategoriju ubrojane su sve one lokacije na kojima je antenski sistem bazne stanice instaliran spolja na objektu, bilo da je u pitanju bočni zid ili krov zgrade. Tako se razlikuju antene postavljene bočno na objektu, antene na ivici krova i antene na stubu na krovu. Za razmatranje ovakvih lokacija vrlo je bitno utvrditi namenu objekta, kako bi se znalo koliko vremena ljudi provode u njemu. Zavisno od namene, objekti su razvrstani u više grupa: stambeni, industrijski, kancelarijski i zdravstveni objekti. Primeri različitih tipova ovih instalacija antenskog sistema dati su na Slikama 9-11.

Pošto je na izvesnom broju objekata antenski sistem postavljen na nivou prvog sprata ili prizemlja, što je nepovoljnije sa stanovišta nivoa elektromagnetne emisije na tlu u odnosu na slučaj antenskog sistema na krovu, ove instalacije svrstane su u posebnu kategoriju - niski objekti.

Na Slikama 12. i 13. prikazane su dve varijante lokacija svrstanih u niske objekte. Na Slici 12. je u pitanju objekat koji ima samo prizemlje, dok je na Slici 13. objekat kod koga je antenski sistem postavljen na nivou plafona u prizemlju.

Slika 9. Bočno postavljen antenski sistem

Slika 10. Antenski sistem na ivici krova

Slika 11. Antenski sistem na stubu na krovu

Ukupan skup od 643 lokacije baznih stanica razvrstan je u skladu sa prethodno navedenom kategorizacijom (Slika 14.). Antenski stubovi su zastupljeni u velikom procentu (47%), što odgovara ukupnom broju od 302 stuba. Zbog toga je u okviru rada izvršena posebna analiza ovog tipa lokacija i dati rezultati merenja dobijeni na ovim lokacijama.

Slika 12. Prizemni objekat

Slika 13. Antena na nivou prizemlja

Zastupljenost određenog tipa radio-sistema po lokacijama baznih stanica određivana je na dva načina. Prvo je određena preraspodela određenog tipa sistema zavisno od tipa lokacije bazne stanice (Tabela 2.). Potom je u okviru jednog tipa lokacije određena raspodela zastupljenosti određenog tipa sistema (Tabela 3.). Slučajevi kada su na lokacijama izmereni uticaji više sistema istog tipa (npr., različiti GSM operatori ili različite TV i FM radio stanice) svrstani su u posebne kategorije.

Kao što se i očekivalo, sistemi GSM 900 sreću se na svim tipovima lokacija. Od toga je najveća zastupljenost tipa GSM 900 na lokacijama sa stubovima (48,8%). Pri tome, na približno dve trećine stubova uočen je samo jedan GSM 900 sistem, dok je na jednoj trećini bilo po

Slika 14. Procenat lokacija baznih stanica zavisno od tipa lokacije

dva GSM 900 sistema. U jednom broju slučajeva su uz GSM 900 sisteme na stubovima bili instalirani i GSM 1800 (7,55%) i UMTS (5,66%) sistemi. Kolociranje GSM 900, GSM 1800 i UMTS opreme se moglo i očekivati s obzirom na činjenicu da sva tri tipa sistema učestvuju u formiranju ukupnog javnog mobilnog sistema jednog operatora. Takođe, interesantno je uočiti da su u izvesnom broju slučajeva bazne stanice bile kolocirane sa TV (7,23%) i FM (4,72%) radio-predajnicima. Razlog za relativno skroman procenat kolociranja baznih stanica sa predajnicima TV i FM radio-stanica leži u činjenici da je za potrebe realizacije javne mobilne mreže neophodan znatno veći broj instalacija koje po pravilu, u prostornom smislu, moraju biti bliže korisnicima. Procentualna zastupljenost određenog tipa sistema na lokacijama sa stubovima data je na Slici 15.

Tabela 2. Procentualna zastupljenost određenog tipa sistema na lokaciji bazne stanice određenog tipa (A - indoor, B - stubovi, C - stambeni, D - industrijski, E - kancelarijski, F - zdravstveni, G - niski)

* mali uzorak – samo jedan slučaj

Tabela 3. Procentualna zastupljenost tipa sistema u okviru jednog tipa lokacije baznih stanica (A - indoor, B - stubovi, C - stambeni, D - industrijski, E - kancelarijski, F - zdravstveni, G - niski)

6. REZULTATI MERENJA

U okviru mernog procesa na svakoj pojedinačnoj lokaciji meren je intenzitet električnog polja na otvorenom (outdoor). Na svakoj lokaciji baznih stanica, za grupu uočenih predajnika, u proseku je prikupljeno po oko 1200 maksimalnih vrednosti intenziteta električnog polja. Intenziteti su određeni u periodima od po 60 s na relativno velikom broju mernih pozicija (prosečno 100). Dobijene vrednosti intenziteta električnog polja su u okviru namenski razvijenog mernog softvera [41, 42] direktno prikazivane grafički na situacionom planu lokacije (primer je dat na Slici 16.).

Slika 15. Procentualna zastupljenost određenog tipa sistema na lokacijama sa stubovima

Uzimajući u obzir ukupan broj analiziranih lokacija baznih stanica (instalacija na stubovima), na raspolaganju je bilo preko 360000 izmerenih vrednosti električnog polja. U cilju lakše analize dobijenih rezultata sprovedena je statistička obrada i to na sledeći način: zona oko stuba je podeljena na koncentrične kružnice poluprečnika 5m, 10m, 15m... Unutar definisanih prstenova širine 5m uočavane su i beležene u tabele maksimalne vrednosti izmerenog ukupnog intenziteta električnog polja. Dobijene

Slika 16. Primer rezultata merenja intenziteta električnog polja u lokalnoj zoni bazne stanice

vrednosti su grupisane u zavisnosti od visine antenskog stuba. Pri tome, visinski razmeštaj antena različitih tipova sistema nije posebno analiziran. Potom su, u okviru svake grupe, za svaki definisani prsten širine 5 m, određivani minimum, maksimum i medijana. Dobijeni rezultati prikazani su na Slici 17. (a-f). Polazeći od dobijenih grafika može se izvesti nekoliko jasnih zaključaka:

·Ni u jednom slučaju ukupni nivo električnog polja ne prelazi vrednost od 10 V/m, što je znatno ispod propisanih ICNIRP normi, odnosno normi propisanih srpskim standardom.

·Na rastojanjima od podnožja stuba većim od 50 m medijanska i maksimalna vrednost padaju ispod 1 V/m, odnosno 2 V/m, respektivno.

·

·

Slika 17. Izmereni intenziteti električnog polja za slučajeve kada se antenski sistemi baznih stanica instaliraju na antenskim stubovima (obrada rezultata uzimajući u obzir visine antenskih stubova)

·Za isto referentno rastojanje, medijanska i minimalna vrednost evidentno opadaju sa povećanjem visine stuba. Uočena pojava je direktna posledica činjenice da je sa povećanjem visine stuba antenski sistem relativno dalje od korisnika, što zbog prirode prostiranja elektromagnetnih talasa utiče na opadanje vrednosti izmerenog intenziteta električnog polja. Sa druge strane, ovakav zaključak ne važi za maksimalne vrednosti. To je posledica činjenice da, u slučaju velike visine stuba, operatori po pravilu u većoj meri povijaju antenske dijagrame (engl. downtilting) kako bi signalom pokrili blisku zonu bazne stanice. Zbog toga se prvi bočni lobovi vertikalnog antenskog dijagrama približavaju stubu i pri tome uzrokuju veće maksimalne vrednosti u blizini antenskog stuba.

·Evidentno je da se maksimumi za medijanske vrednosti ne nalaze u zonama neposredno uz stub, već na nešto većim rastojanjima. To je direktna posledica vertikalnog dijagrama zračenja antene koji za velike vertikalne uglove (zona uz stub) ima relativno male dobitke antene. Slična pojava se može uočiti i u slučaju maksimalnih vrednosti za visine stuba do 30 m, samo što su u ovom slučaju relativne promene veće. Za veće visine stuba (36 m i preko 36 m) uočena pravilnost ne važi. Ovo je posledica efekta intenzivnijeg usmeravanja antenskog dijagrama prema zemlji opisanog u prethodnoj tački.

Zbirni rezultat za sve stubove, nezavisno od njihove visine, prikazan je na Slici 18. Dobijeni grafik je u potpunoj saglasnosti sa prethodno izvedenim zaključcima za stubove definisanih visina.

Slika 18. Intenzitet električnog polja za slučaj kada se antenski sistem BS instalira na stubu (ukupno, za sve visine stubova)

Slika 19. Raspodela broja lokacija u zavisnosti od izmerene apsolutne maksimalne vrednosti intenziteta električnog polja na lokaciji

Da bi se stekao potpuniji uvid u nivo elektromagnetnog zračenja baznih stanica instaliranih na stubovima, dodatno je statistički određena raspodela broja lokacija u zavisnosti od dobijenih apsolutnih maksimalnih vrednosti (maksimalna vrednost ukupnog intenziteta električnog polja za celu lokaciju). Pri tome, za razliku od prethodne diskusije, u okviru ove analize razmotrene su i vrednosti izmerene u zatvorenom prostoru (indoor merenje) u objektima iz neposrednog okruženja stuba. Naime, u sklopu mernih aktivnosti, kad god je to bilo moguće vršeno je merenje intenziteta električnog polja i u indoor uslovima i to uglavnom uz prozor ili zid objekta na strani prema analiziranom stubu (na različitim visinama u odnosu na tlo zavisno od objekta). Dobijeni rezultati prikazani su na Slici 19.

Na osnovu Slike 19. može se zaključiti da je u uslovima outdoor merenja apsolutni maksimum na lokaciji u granicama 1-2 V/m ostvaren u preko 40% slučajeva, dok je u oko 90% slučajeva njegova vrednost manja od 4 V/m. Sa druge strane, u indoor uslovima, u najvećem broju slučajeva apsolutni maksimum na lokaciji je manji od 1 V/m, dok njegova vrednost ni u jednom slučaju nije prešla 4 V/m. Pri tome, treba naglasiti da su apsolutni maksimumi za indoor uslove po pravilu odgovarali mernoj poziciji u neposrednoj blizini prozora objekta na strani prema stubu. Ovakav rezultat je logičan, s obzirom na činjenicu da su građevinski objekti gotovo uvek prostorno razdvojeni od antenskog stuba za više desetina metara.

7. ZAKLJUČAK

Izbor stuba kao pogodnog rešenja za instaliranje antenskog sistema bazne stanice je sa stanovišta mobilnih operatora najzastupljenije rešenje. Na to ukazuje veliki procenat lokacija (u odnosu na ukupan broj) koje su analizirane i u čijoj okolini je meren nivo električnog polja od strane ekipa sa Elektrotehničkog fakulteta u Beogradu.

Merenjima je pokazano da u neposrednoj blizini antenskih sistema baznih stanica instaliranih na stubovima, intenzitet elektromagnetnog zračenja ne prevazilazi norme koje propisuje ICNIRP, odnosno koje definišu srpski standardi [32, 39, 40]. U konkretnom slučaju intenzitet elektromagnetnog zračenja, sa maksimalnom vrednošću nižom od 10 V/m, je znatno ispod dozvoljene granice. Na rastojanjima većim od 50 m od podnožja stuba, medijanska i maksimalna vrednost nivoa električnog polja su ispod 1 V/m, odnosno 2 V/m, respektivno. Rezultati merenja su obrađeni imajući u vidu različite visine antenskih stubova, i u tom smislu je zaključeno da medijanska i minimalna vrednost nivoa električnog polja, za isto referentno rastojanje od podnožja stuba, evidentno opadaju kako se povećava visina stuba. Sa druge strane, ovakav zaključak ne važi za maksimalne vrednosti, koje su, bez obzira na visinu stuba, približno istih vrednosti, što je uglavnom posledica namernog povijanja antenskih dijagrama u vertikalnoj ravni ka zemlji.

Pored merenja u outdoor uslovima oko lokacija baznih stanica, merene su i vrednosti nivoa električnog polja u zatvorenom prostoru (indoor merenja) u objektima koji su u neposrednom okruženju antenskog stuba. Na osnovu dobijenih rezultata izvršena je raspodela broja lokacija u zavisnosti od dobijenih apsolutnih maksimalnih vrednosti (maksimalna vrednost ukupnog intenziteta električnog polja za celu lokaciju), za oba slučaja. U outdoor uslovima apsolutni maksimum je, na preko 40% lokacija, u granicama 1-2 V/m, dok je u oko 90% slučajeva njegova vrednost manja od 4 V/m. Sa druge strane, u indoor uslovima, u najvećem broju slučajeva apsolutni maksimum na lokaciji je manji od 1 V/m, dok njegova vrednost ni u jednom slučaju nije prešla 4 V/m.

U sklopu mernih kampanja izvršena su merenja nivoa električnog polja na velikom broju lokacija baznih stanica čiji su antenski sistemi instalirani unutar objekata (indoor lokacije) ili na objektima. Imajući u vidu specifičnost ovih lokacija, u nekim budućim radovima biće sprovedena statistička analiza nivoa elektromagnetne emisije u lokalnoj zoni ovih tipova baznih stanica.

Literatura

[1]Zakon o zaštiti od nejonizujućih zračenja, Službeni glasnik Republike Srbije broj 36/2009, od 15. maja 2009.

[2]Marvin C. Ziskin: “Electromagnetic Hypersensitivity – A COMAR Technical Information Statement”, IEEE Engineering in Medicine and Biology, September/October 2002, pp. 173-175.

[3]Akimasa Hirata: “Temperature Increase in Human Eyes Due to Near-Field and Far-Field Exposures at 900 MHz, 1.5 GHz, and 1.9 GHz”, IEEE Trans. on Electromagnetic Compatibility, Vol. 47, No. 1, February 2005, pp. 68-76.

[4]Quirino Balzano, Oscar Garay, and Thomas J. Manning, Jr.: “Electromagnetic Energy Exposure of Simulated Users of Portable Cellular Telephones”, IEEE Trans. on Vehicular Techn., Vol. 44, No. 3, August 1995, pp. 390-403.

[5]Antonio Sarolic, Borivoj Modlic, Gordan Sisult and Mario Cvitkovic: “Human EMF Exposure Health Hazard Range Modeling”, presented at the International Symposium on Communications and Information Technologies (ISCIT 2008).

[6]Bela Szentpali: “Human Exposure to Electromagnetic Fields from Mobile Phones”, presented at the TELSIKS, 1999.

[7]Stefano Pisa, Marta Cavagnaro,Vanni Lopresto, Emanuele Piuzzi, Giorgio A. Lovisolo, and Paolo Bernardi: “A Procedure to Develop Realistic Numerical Models of Cellular Phones for an Accurate Evaluation of SAR Distribution in the Human Head”, IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques, Vol. 53, No. 4, April 2005, pp. 1256-1265.

[8]Sami Ilvonen, Jukka Sarvas: “Magnetic-Field-Induced ELF Currents in a Human Body by the Use of a GSM Phone”, IEEE Trans. on Electromagnetic Compatibility, Vol. 49, No. 2, May 2007, pp. 294-301.

[9]Qing-Xiang Li and Om P. Gandhi: “Thermal Implications of the New Relaxed IEEE RF Safety Standard for Head Exposures to Cellular Telephones at 835 and 1900 MHz”, IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques, Vol. 54, No. 7, July 2006, pp. 3146-3154.

[10]Akimasa Hirata and Toshiyuki Shiozawa: “Correlation of Maximum Temperature Increase and Peak SAR in the Human Head Due to Handset Antennas”, IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques, Vol. 51, No. 7, July 2003, pp. 1834-1841.

[11]Rakhesh Singh Kshetrimayum: “Mobile phones: Bad for your health?”, IEEE POTENTIALS, March/April 2008, pp.18-20.

[12]James C. Lin: “Bioelectromagnetics Research Activities in Europe”, IEEE Microwave Magazine, February 2007, pp. 36-38.

[13]Quirino Balzano, Oscar Garay, Frances Steel: “Heating of Biological Tissue in the Induction Field of VHF Portable Radio Transmitters”, IEEE Trans. on Vehicular Techn., Vol. VT-27, No. 2, May 1978, pp. 51-55.

[14]Kjell Hansson Mild: “Occupational Exposure to Radio-Frequency Electromagnetic Fields”, PROCEEDINGS of the IEEE, Vol. 68, No. 1, January 1980, pp. 12-17.

[15]M. Francavilla, A. Schiavoni, P. Bertotto and G. Richiardi: “Effect of the hand on cellular phone radiation”, IEE Proc.-Microw. Antennas Propag., Vol. 148, No. 4, August 2001, pp. 247-253.

[16]Marie-Christine Gosselin, Andreas Christ, Sven Kuhn, and Niels Kuster: “Dependence of the Occupational Exposure to Mobile Phone Base Stations on the Properties of the Antenna and the Human Body”, IEEE Trans. on Electromagnetic Compatibility, Vol. 51, No. 2, May. 2009, pp. 227-235.

[17]James C. Lin: “Microwave Exposure and Safety Associated with Personal Wireless Telecommunication Base Stations”, IEEE Microwave Magazine, September 2002, pp. 28-32.

[18]Renato Cicchetti and Antonio Faraone: “Estimation of the Peak Power Density in the Vicinity of Cellular and Radio Base Station Antennas”, IEEE Trans. on Electromagnetic Compatibility, Vol. 46, No. 2, May 2004, pp. 275-290.

[19]E. Nicolas, D. Lautru, F. Jacquin, M. F. Wong, and J. Wiart: “Specific Absorption Rate Assessments Based on a Selective Isotropic Measuring System for Electromagnetic Fields”, IEEE Trans. on Instrumentation and Measurements, Vol. 50, No. 2, April 2001, pp. 397-401.

[20]Fernando Las-Heras, Marcos Rodríguez Pino, Susana Loredo, Yuri Alvarez and Tapan K. Sarkar: “Evaluating Near-Field Radiation Patterns of Commercial Antennas”, IEEE Trans. on Antennas and Propagation, Vol. 54, No. 8, August 2006, pp. 2198-2207.

[21]Christof Olivier and Luc Martens: “Optimal Settings for Narrow-Band Signal Measurements Used for Exposure Assessment Around GSM Base Stations”, IEEE Trans. on Instrumentation and Measurements, Vol. 54, No. 1, February 2005, pp. 311-317.

[22]Zwi Altman, Brigitte Begasse, Christian Dale, Andrzej Karwowski, Joe Wiart, Man-Fai Wong, and Laroussi Gattoufi: “Efficient Models for Base Station Antennas for Human Exposure Assessment”, IEEE Trans. on Electromagnetic Compatibility, Vol. 44, No. 4, November 2002, pp. 588-592.

[23]C. Petersen: “Electromagnetic Radiation from Selected Telecommunications Systems”, PROCEEDINGS of the IEEE, Vol. 68, No. 1, January 1980, pp. 21-24.

[24]John N. Sahalos, Elias E. Vafiadis, Theodore S. Samaras, Dimitrios G. Babas, and Sotirios S. Koukourlis: “EM Field Measurements in the Vicinity of an Antenna Park for Radiation Hazard Purposes”, IEEE Trans. on Broadcasting, Vol. 41, No. 4, December 1995, pp. 130-135.

[25]Klaus Meier, Michael Burkhardt, Thomas Schmid, and Niels Kuster: “Broadband Calibration of E-Field Probes in Lossy Media”, IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques, Vol. 44 No. 10, October 1996, pp. 1954-1962.

[26]Sebastian Blanch, Jordi Romeu, and Angel Cardama: “Near Field in the Vicinity of Wireless Base-Station Antennas: An Exposure Compliance Approach”, IEEE Trans. on Antennas and Propagation, Vol. 50, No. 5, May 2002, pp. 685-692.

[27]M. Garcıa Sanchez, I. Cuinas and A. Vazquez Alejos: “Electromagnetic field level temporal variation in urban areas”, Electronics Letters, Vol. 41, No. 5, March 2005.

[28]Dimitrios I. Stratakis, Andreas I. Miaoudakis, Thomas D. Xenos, and Vassilios G. Zacharopoulos: “Overall Uncertainty Estimation in Multiple Narrow-Band In Situ Electromagnetic Field Measurements”, IEEE Trans. on Instrumentation and Measurements, Vol. 58, No. 8, August 2009, pp. 2767-2779.

[29]Radiofrequency radiation, Principles and Methods of Measurements – 300 kHz to 100 GHz, Australian standard AS 2772.2, The Standards Association of Australia, North Sydney, 1988.

[30]IEEE Recommended Practice for the Measurement of Potentially Hazardous Electromagnetic Fields—RF and Microwave, Recognized as an American National Standard (ANSI), IEEE Std C95.3-1991.

[31]Osnovni standard za izračunavanje i merenje jačine elektromagnetskog polja i SAR-a u odnosu na izlaganje ljudi elektromagnetskom polju u radio-stanicama i fiksnim priključnim stanicama za bežične telekomunikacione sisteme (od 110 MHz do 40 GHz), Srpski standard, SRPS EN 50383, Institut za standardizaciju Srbije, oktobar 2008.

[32]International Commission on Nonionizing Radiation Protection, http://www.icnirp.de

[33]Radiation Protection Standard: Maximum exposure levels to radiofrequency fields – 3 kHz to 300 GHz, Australian Radiation Protection and Nuclear Safety Agency, 2002, http://www.arpansa.gov.au

[34]Radiofrequency Radiation Exposure Limits, U.S. Federal Communications Commission, http://www.fcc.gov/oet/rfsafety

[35]IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields, 3 kHz to 300 GHz, IEEE C95.1-1991.

[36]IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields, 3 kHz to 300 GHz, IEEE Std C95.1, 1999 Edition.

[37]IEEE Standard for Radio-Frequency Energy and Current-Flow Symbols, IEEE Std C95.2-1999.

[38]WHO. International EMF Project: http://www.who.int/emf

[39]Standard za proizvode za pokazivanje usaglašenosti radio-stanica i fiksnih priključnih stanica za bežične telekomunikacione sisteme sa osnovnim ograničenjima ili referentnim nivoima koji se odnose na izlaganje ljudi radiofrekvencijskim elektromagnetskim poljima (od 110 MHz do 40 GHz) - profesionalna upotreba, Srpski standard, SRPS EN 50384, Institut za standardizaciju Srbije, oktobar 2008.

[40] Standard za proizvode za pokazivanje usaglašenosti radio-stanica i fiksnih priključnih stanica za bežične telekomunikacione sisteme sa osnovnim ograničenjima ili referentnim nivoima koji se odnose na izlaganje ljudi radiofrekvencijskim elektromagnetskim poljima (od 110 MHz do 40 GHz) - Opšta upotreba, Srpski standard, SRPS EN 50385, Institut za standardizaciju Srbije, oktobar 2008.

[41] Mirjana Simić, Mladen Koprivica, Aleksandar Nešković, Nataša Nešković, Đorđe Paunović: "Sistem za automatsko merenje nivoa elektromagnetne emisije u lokalnoj zoni radio predajnika”TELFOR 2003, Beograd.

[42] Miroslav Petković, Mirjana Simić, Mladen Koprivica, Nataša Nešković, Aleksandar Nešković, Đorđe Paunović: “Sistem za automatsko merenje intenziteta električnog polja realizovan korišćenjem spektralnog analizatora Protek 3201”, ETRAN 2005, Budva.

Autori

Nataša Nešković diplomirala je, magistrirala i doktorirala na Elektrotehničkom fakultetu u Beogradu 1993, 1997. i 2003, respektivno. 2004. godine izabrana je u zvanje docenta na Elektrotehničkom fakultetu u Beogradu. Na Katedri za telekomunikacije drži predavanja iz Radio-tehnike, Usmerenih radio-veza i Bežičnih mreža. Kao ovlašćeni projektant sa licencom, docent dr Nataša Nešković je, u prethodnih 15 godina, bila uključena u nekoliko stotina projekata iz oblasti mobilnih radio-sistema, sistema prenosa, telekomunikacionih mreža i radio-difuzije. Potpredsednik je IEEE sekcije Srbija i Crna Gora.

Aleksandar Nešković diplomirao je, magistrirao i doktorirao na Elektrotehničkom fakultetu u Beogradu 1993, 1997. i 2002, respektivno. 2003. godine izabran je u zvanje docenta na Elektrotehničkom fakultetu u Beogradu. Na Katedri za telekomunikacije drži predavanja iz Radio-komunikacija, Radio-sistema i Javnih mobilnih sistema. Kao ovlašćeni projektant sa licencom, docent dr Aleksandar Nešković je, u prethodnih 15 godina, bio uključen u nekoliko stotina projekata iz oblasti mobilnih radio-sistema, sistema prenosa, telekomunikacionih mreža i radio-difuzije.

Mladen Koprivica diplomirao je na Elektrotehničkom fakultetu u Beogradu 2001. godine, od kada je zaposlen kao stručni saradnik - laboratorijski inženjer na Katedri za telekomunikacije. Kao ovlašćeni projektant, Mladen Koprivica je, u prethodnih 7 godina, bio uključen u nekoliko desetina projekata iz oblasti telekomunikacionih mreža i radio-sistema, kao i u nekoliko stotina merenja i studija iz oblasti zaštite životne sredine. Mladen Koprivica je instruktor i curriculum lead na Cisco networking akademiji ETF-a. Član je IEEE udruženja i blagajnik IEEE sekcije Srbija i Crna Gora.

Đorđe Paunović diplomirao je 1962. godine na Elektrotehničkom fakultetu u Beogradu. Magistrirao je 1973. godine na Polytechnic Institute of Brooklyn, New York, USA. Doktorirao je 1978. na Elektrotehničkom fakultetu u Beogradu. Profesor dr Đorđe Paunović je ceo svoj radni vek proveo na Elektrotehničkom fakultetu u Beogradu, gde je bio biran u sva univerzitetska zvanja. Predavao je više predmeta iz oblasti radio-tehnike, radio-sistema i računarskog projektovanja na ETF u Beogradu i na više drugih univerziteta. U toku svoje akademske karijere bio je šef Katedre za telekomunikacije, šef Odseka za elektroniku i telekomunikacije, prodekan i dekan Elektrotehničkog fakulteta i prorektor Univerziteta u Beogradu. Profesor Paunović je svoje najznačajnije naučne i inženjerske doprinose ostvario u oblastima modeliranja i predikcije nivoa električnog polja. Đorđe Paunović je bio rukovodilac i projektant u više stotina realizovanih značajnih projekata u zemlji i regionu, iz oblasti mobilnih radio-sistema, telekomunikacionih mreža, radio-difuzije, satelitskih i radarskih sistema. Profesor Paunović je Senior Member IEEE, gde je imao više značajnih izbornih funkcija. Predsednik je Društva za telekomunikacije i Telekomunikacionog foruma TELFOR i član Akademije inženjerskih nauka Srbije.