Перспективы совершенствования подходов к контролю электромагнитных полей радиочастотного диапазона при внедрении технологий беспроводной связи пятого поколения

Внедрение сетей сотовой связи пятого поколения влечёт за собой увеличение разнообразия сценариев использования электромагнитной энергии в различных отраслях экономики и изменение условий воздействия электромагнитных полей радиочастотного диапазона на человека, в том числе расширение контингента лиц, подвергающихся производственному и внепроизводственному воздействию. Отличительной особенностью ЭМП, создаваемых базовыми станциями, является их сложная частотно-временная и пространственная динамика при наличии постоянных управляющих сигналов, что должно учитываться в современных методах контроля ЭМП.

Применительно к уровням ЭМП, создаваемыми базовыми станциями сотовой связи, в международной практике рассматриваются подходы к оценке максимальных уровней воздействия: теоретических и фактических. Теоретические максимальные уровни ЭМП характеризуют режим эксплуатации базовой станции при наибольшей загрузке сети, наибольшего трафика передачи данных и полного использования частотно-временного ресурса радиоканала при максимальной разрешённой мощности передачи. Определение фактических максимальных уровней ЭМП является альтернативным принципом оценки базовых станций и основано на определении практически достижимых максимальных условий экспозиции с учётом стохастического характера сигнала базовой станции.

С развитием адаптивных антенных технологий в сетях сотовой связи поколения 5G в международной практике гигиенической оценки и контроля ЭМП, создаваемых базовыми станциями, приоритетными становятся подходы статистической оценки фактических максимальных уровней воздействия, принципы которых заложены в международных документах. Для отечественной практики такой подход, направленный на оценку реальных условий экспозиции, является принципиально новым и для реализации потребует не только методологического обновления регуляторной базы, но и проведения комплексных исследований совместно с операторами сетей сотовой связи, в том числе по апробации подходов к экстраполяции результатов селективных измерений.

Этика. Данное исследование не требовало заключения этического комитет.

Участие авторов:
Перов С.Ю. — концепция и дизайн исследования, редактирование;
Белая О.В. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка данных, написание текста;
Рубцова Н.Б. — концепция и дизайн исследования, редактирование.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления: 25.04.2022 / Дата принятия к печати: 21.06.2022 / Дата публикации: 15.07.2022

1. Приказ Минкомсвязи России от 27.12.2019 № 923 «Об утверждении Концепции создания и развития сетей 5G/IMT-2020 в Российской Федерации». Available at: https://legalacts.ru/doc/prikaz-minkomsvjazi-rossii-ot-27122019-n-923-ob-utverzhdenii/

2. Зайцева Н.В., Уланова Т.С., Пономарев А.Л., Молок О.А., Одегов А.А. Оценка и обоснование необходимости пересмотра методических документов по измерению электромагнитного излучения от базовых станций сотовой связи. Здоровье населения и среда обитания. 2020; 5(326): 29-35. https://doi.org/10.35627/2219-5238/2020-326-5-29-35

3. Егорова А.М., Луценко Л.А., Сухова А.В., Колюка В.В., Турдыев Р.В. Гигиеническая оценка влияния сетей сотовой связи 5G/IMT-2020 на здоровье населения (обзор литературы). Гигиена и санитария. 2021; 100(9): 929-32. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-9-929-932

4. Никитина В.Н., Калинина Н.И., Ляшко Г.Г., Дубровская Е.Н., Плеханов В.П. Особенности архитектуры сетей 5G. Вероятностное прогнозирование воздействия электромагнитных полей радиочастот на население (обзор литературы). Гигиена и санитария. 2021; 100(8): 792-6. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-8-792-796

5. Сизов Д.В., Панкратов Д.Ю. Оценка влияния электромагнитных полей сетей 5G на человека. Телекоммуникации и информационные технологии. 2021; 8(1): 13-20.

6. Маслов М.Ю., Сподобаев Ю.М. Конвергенция в нормировании и контроле электромагнитных полей современных беспроводных технологий. Медицина труда и промышленная экология. 2020; 60(9): 610-3. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2020-60-9-610-613

7. Перов С.Ю., Белая О.В., Балзано К., Рубцова Н.Б. Проблемы оценки электромагнитных полей от систем мобильной связи сегодня и завтра. Медицина труда и промышленная экология. 2020; 60(9): 597-99. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2020-60-9-597-599

8. Adda S., Aureli T., D’elia S., Franci D., Grillo E., Migliore M.D. et al. A Theoretical and Experimental Investigation on the Measurement of the Electromagnetic Field Level Radiated by 5G Base Stations. IEEE Access. 2020; 8: 101448-63. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2998448

9. IEC 62232-2017. Determination of RF field strength, power density and SAR in the vicinity of radiocommunication base stations for the purpose of evaluating human exposure. Geneva: IEC; 2017.

10. TR 62669-2019. Case studies supporting IEC 62232-determination of RF field strength, power density and SAR in the vicinity of radiocommunication base stations for the purpose of evaluating human exposure. Geneva: IEC; 2019.

11. Салахов А.З. Оценка воздействия средств мобильной связи пятого поколения 5G на человека путем экспериментального измерения и экстраполяции максимальной мощности электромагнитного поля. Вестник Российского нового университета. Серия сложные системы: модели, анализ и управление. 2020; 5: 29-39. https://doi.org/10.25586/RNU.V9187.20.05.P.029

12. METAS-report 154.1-2020-5218-1016. Technical Report: Measurement Method for 5G NR Base Stations up to 6 GHz. - Federal Institute of Metrology METAS. Bern-Wabern.2020:25. Available at: https://www.metas.ch/metas/en/home/dok/publikationen/meldungen/2020-02-18.html

13. Adda S., Aureli T., Coltellacci S., D’elia S., Franci D., Grillo E. et al. A Methodology to Characterize Power Control Systems for Limiting Exposure to Electromagnetic Fields Generated by Massive MIMO Antennas. IEEE Access. 2020; 8: 171956-171967. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3024764

14. Franci D., Coltellacci S., Grillo E., Pavoncello S., Aureli T., Cintoli R. et al. Experimental Procedure for Fifth Generation (5G) Electromagnetic Field (EMF) Measurement and Maximum Power Extrapolation for Human Exposure Assessment. Environments. 2020; 7(3): 22. https://doi.org/10.3390/environments7030022

15. HJ 1151-2020. Monitoring method for electromagnetic radiation environment of 5G mobile communication base station (on trail). 2020: 16. Available at: http://www.guiyang.gov.cn/zwgk/zdlyxxgkx/sthj/hyfsaqjg/202103/P020210303363740255142.pdf

16. MCMC MTSFB TC G032:2021 Technical code. Prediction and measurement of RF RMF exposure from base station. 2021: 78. Available at: https://www.mcmc.gov.my/skmmgovmy/media/General/registers/MCMC-MTSFB-TC-G032_2021-Prediction-and-Measurement-of-RF-EMF-Exposure-from-Base-Station.pdf

17. Loh T.H., Cheadle D., Heliot F., Sunday A., Dieudonne M.A Study of Experiment-based Radio Frequency Electromagnetic Field Exposure Evidence on Stochastic Nature of A Massive MIMO System. 2021 15th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP). 2021: 1-5. https://doi.org/10.23919/EuCAP51087.2021.9411325

18. Степанец И., Фокин Г. Особенности реализации Massive MIMO в сетях 5G. Первая миля. 2018; 1: 44-50. https://doi.org/10.22184/2070-8963.2018.70.1.46.52

19. Thors B., Furuskär A., Colombi D., Törnevik C. Time-averaged realistic maximum power levels for the assessment of radio frequency exposure for 5G radio base stations using massive MIMO. IEEE Access. 2017; 5: 19711-9. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2753459

20. Chiaraviglio L., Lodovisi C., Franci D., Grillo E., Pavoncello S., Aureli T. et al. What is the Impact of 5G Towers on the Exposure over Children, Teenagers and Sensitive Buildings? arXiv preprint. 2022: arXiv:2201.06944. https://doi.org/https://doi.org/10.48550/arXiv.2201.06944

21. Xu B., Anguiano Sanjurjo D., Colombi D. Törnevik C. A Monte Carlo Analysis of Actual Maximum Exposure From a 5G Millimeter-Wave Base Station Antenna for EMF Compliance Assessments. Frontiers in Public Health. 2022; 9: 777759. https://doi.org/10.3389/fpubh.2021.777759

22. Baracca P., Weber A., Wild T., Grangeat C. A Statistical Approach for RF Exposure Compliance Boundary Assessment in Massive MIMO Systems. In: WSA 2018; 22nd International ITG Workshop on Smart Antennas. 2018: 1-6.

23. Colombi D., Joshi P., Xu B., Ghasemifard F., Narasaraju V., Törnevik C. Analysis of the Actual Power and EMF Exposure from Base Stations in a Commercial 5G Network. Applied Sciences. 2020; 10(15): 5280. https://doi.org/10.3390/app10155280

24. Persia S., Carciofi C., D’Elia S., Suman R. EMF evaluations for future networks based on Massive MIMO. In: 2018 IEEE 29th Annual International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC). 2018: 1197-202. https://doi.org/10.1109/PIMRC.2018.8580893

25. Colombi D., Thors B., Persson T., Wirén N., Larsson L.E., Jonsson M. et al. Downlink power distributions for 2G and 3G mobile communication networks. Radiat Prot Dosimetry. 2013; 157(4): 477-87. https://doi.org/10.1093/rpd/nct169

26. Erläuterungen zur Änderung der Verordnung über den Schutz vor nichtionisierender Strahlung (NISV) 17. Dezember 2021: 10. Available at: https://www.newsd.admin.ch/newsd/message/attachments/69619.pdf