Techniczne aspekty oddziaływania na ludzi fal radiowych w systemach komórkowych 5G i 6G

• Autorzy: Hausman Sławomir

Identyfikatory

DOI

10.15199/59.2022.4.2

Warianty tytułu

EN

Technical aspects of the impact of radio waves in 5G and 6G cellular systems on humans

• Konferencja: Multikonferencja Krajowego Środowiska Tele- i Radiokomunikacyjnego (7-9.09.2022 ; Warszawa, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przewiduje się, że w najbliższych latach systemy piątej generacji (5G) będą szybko rozwijającą się i dominującą technologią sieci komórkowych. Nieuniknione jest przy tym zagęszczenie sieci stacji bazowych, aby sprostać oczekiwaniom w zakresie jakości usług. Pojawiają się obawy społeczne dotyczące nowych zakresów częstotliwości oraz wypadkowego poziomu promieniowania pola elektromagnetycznego, pochodzącego od wszystkich źródeł tego promieniowania łącznie. Jednocześnie trwają już prace nad systemami 6G, które jeszcze bardziej będą się różnić od obecnych systemów pod względem wykorzystywanych zakresów częstotliwości (w tym subterahercowych) oraz szybkozmiennych charakterystyk promieniowania anten mMIMO. Będzie je cechować również inne zarządzanie widmem częstotliwości i łączami radiowymi, nieprzypominające systemów 1G/2G/3G/4G/5G, np. terminale będą się komunikować jednocześnie z wieloma punktami nadawczo-odbiorczymi (Transmit/Receive Points – TRP). Prawdopodobnie przestanie być używany termin stacja bazowa i komórka – systemy 6G bywają określane jako bezkomórkowe (Cell-Free). Użycie pasm subterahercowych i ich własności propagacyjne będą implikowały konieczność stosowania inteligentnych powierzchni odbijających (Intelligent Reflecting Surface – IRS) zarówno na zewnątrz, jak i wewnątrz budynków. To znacznie zmieni scenariusze propagacyjne i wpłynie na analizę ekspozycji. W artykule przedstawiono niektóre techniczne uwarunkowania w systemach 5G i 6G, które mogą wpływać na ocenę ekspozycji na promieniowanie pola elektromagnetycznego. Ocena wpływu fal radiowych na organizmy żywe jest domeną medycyny i nie będzie tu bezpośrednio omawiana.

EN

Fifth-generation (5G) systems are expected to be a rapidly growing and dominant mobile network technology in the coming years. It is inevitable that the network of base stations will become denser to meet expectations in terms of quality of service. As a result, there are public concerns about the new frequency ranges and the total level of electromagnetic field radiation from all sources of this radiation combined. At the same time, work is already underway on 6G systems that will differ even more from current systems in terms of the frequency ranges used (including sub-Terahertz) and the rapidly varying radiation characteristics of mMIMO antennas. They will also feature a different management of frequency spectrum and radio links that will not resemble 1G/2G/3G/4G/5G systems, e.g. terminals will be able to communicate simultaneously with multiple Transmit/Receive Points (TRPs). It is likely that the terms "base station" and "cell" will no longer be used - 6G systems are sometimes referred to as Cell-Free. The use of sub-terahertz bands and their propagation properties will imply the need for Intelligent Reflecting Surfaces (IRS) both outdoors and indoors. This will significantly change propagation scenarios and affect exposure analysis. This article presents some of the technical considerations in 5G and 6G systems that may affect the assessment of exposure to electromagnetic field radiation. Assessment of the effects of radio waves on living organisms and is the domain of medicine and will not be directly discussed here.

Słowa kluczowe

PL

systemy komórkowe; 5G; 6G; fale radiowe; zagrożenia dla zdrowia

EN

cellular systems; 5G; 6G; radio waves; human risk

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 4
• Strony: 105--109
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Hausman Sławomir

• Politechnika Łódzka, Instytut Elektroniki

Bibliografia

• 1. Hoffmann M., M. Uusitalo, M. H. Hamon, B. Richerzhagen, G. D’Aria, A. Gati, D. Lopez et al. “Expanded 6G vision, use cases and societal values – including aspects of sustainability, security and spectrum”, Hexa-X Deliverable D1.2, 30/04/2021.
• 2. Ericson M., H. Flinck, P. Vlacheas, S. Wansted et al. “Initial 6G Architectural Components and Enablers” Hexa-X Deliverable 5.1, 31/12/2021.
• 3. Roth K., N. Michailow, A. Parssinen, H. Halbauer et al. “Towards Tbps, Communications in 6G: Use Cases and Gap Analysis, Hexa-X Deliverable D2.1, 30.06/2021.
• 4. Wymeersch H. et al. “6D Localisation and sensing use cases and gap analysis” Hexa-X Deliverable D3.1, 31/12/2021.
• 5. Chiaraviglio L., A. Elzanaty and M. S. Alouini ”Health Risk Assiociated With 5G Exposure: A View from Communications Engineering Perspective, IEEE Open Journal Communication Society, vol. 2, pp. 2131-2179, 2021, doi: 10.1109/OJCOMS.2021.3106052.
• 6. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 17 grudnia 2019 r. w sprawie dopuszczalnych poziomów pól elektromagnetycznych w środowisku (Dz. U. z 2019 r. poz. 2448).
• 7. ICNIRP, „Guidelines for limiting of exposure to electromagnetic fields (100 kHz to 300 GHz)”, Health Phys., vol. 118, no. 5, pp. 483-524, 2020.
• 8. Instytut Łączności – Państwowy Instytut Badawczy, Analiza sposobów monitorowania PEM w wybranych krajach europejskich, Warszawa, 2018.
• 9. Rozporządzenie Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 15 grudnia 2020 w sprawie zakresu i sposobu prowadzenia okresowych badań poziomów pól elekromagnetycznych w środowisku (Dz. U. 2020 poz. 2311)
• 10. Al.-Zubi M. M., A. S. Mohan, P. Plapper and S. H. Ling. “Intra-Body Molecular Communication via Blood-Tissue Barier for Internet of Bio-Nano Things”, IEEE Internet of Things Journal, 2022, doi: 10.1109/JIOT.2022.3182150.
• 11. International Communication Union (ITU), Final Acts World Radiocommunication Conference 2019(WRC-19), ITU Publications, 2019.
• 12. Standeford D. (2020), 6G raises novel spectrum and technical issues, PolicyTracker, www.PolicyTracker.com.
• 13. Kurner T. and A. Hirata, “On the impact of the result of WRC 2019 on THz communications”, Third International Workshop on Mobile Terahertz System, IEEE, July 2020, str. 1-3.
• 14. Bjornson E. and L. Sanguinetti, “Making Cell-Free massive MIMO competitive with MMSE processing and centralized implementation, IEEE Trans, Wireless Commun., vol. 19, no. 1, pp. 77-90, Jan. 2020.
• 15. Pawlak R., P. Krawiec, J. Żurek. On measuring Electromagnetic Field in 5G technology, IEEE Access 2019; 7; str: 29826-29835.
• 16. Report ITU-RM (07/2015) IMT traffic estimates for the years 2020 to 2030.
• 17. 6G Spectrum: “Expanding the Frontier” Samsung Research, 2020, w którym zakreśla swoją wizję sytemów 6G.
• 18. Emilio Calvanese Strinati, George C. Alexandropoulos, Vincenzo Sciancalepore, Mrco Di Renzo, Henk Wymeersch, Dinh-Thuy Phanhuy, Maurizio Crozzoli, Raffaele D’Errico, Elizabeth De Carvalho, Petar Popovski, Paolo Di Lorenzo, Luca Bastianelli, Methieu Belouar, Julien Etienne Mascolo, Gabriele Gradon, Sendy Phang, Geoffrey Lerossey, Benoit Denis. “Wireless Environment as a Service Enabled by Reconfigurable Intelligent Surfaces: The RISE-6G Perspective”. 2021 JointEuropean Conference on Networks and Communications & 6G Summit (EuCNC/6G Summit).
• 19. Yuanwei Liu, Xiao Liu, Xidong Mu, Tianwei Hou, Jiaqi Xu, Marco Di Renzo, Naofal Al-Dhahir “Reconfigurable Intelligent Surface: Principles and Opportunities”. IEEE communications surveys & tutorials, Vol. 23, No. 3, Third quarter 2021.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).