Minsta möjliga strålning

Hur mycket måste det stråla om den trådlösa tekniken ska användas och strålningen vara så liten som möjligt?
15 miljarddels watt per kvadratmeter räcker, vilket är flera tusen gånger lägre än vad Strålsäkerhetsmyndigheten brukar mäta i glesbygd.

Utgångspunkten har varit vilken styrka på strålningen som berörda bolag och myndigheter räknar med när de planerar för tekniken samt minsta strålning där det går att titta på TV, lyssna på radio, använda mobil och surfa trådlöst. Riktmärken vid en tillämpning av ALARA- eller försiktighetsprincipen finns under Räkneexempel.

Krav och minsta möjliga

Det här är tekniska sammanhang och i alla dokument anges då strålningens styrka som elektrisk fältstyrka i decibelmikrovolt per meter, dBµV/m. Kraven anger i de flesta fall fältstyrka utomhus, väl tilltagen så att tekniken också fungerar inomhus. Nio tiondelar av strålningen kan försvinna i en betongvägg. Tunna träväggar och tegel har en mycket liten dämpande effekt.

FM-radio

Post- & telestyrelsen ger tillstånd för att sända FM-radio och anger sändarens täckningsområde¹ som det område där fältstyrkan är minst 54 dBµV/m. Det garanterar att alla typer av radioapparater kan användas, även de enklaste. Det är i linje med Internationella Teleunionens, ITU, rekommendationer² för stereomottagning på landsbygden. I städer rekommenderar ITU 66 dBµV/m för att "överrösta" störningar. I en konsultrapport³ till brittiska Ofcom testades åtta portabla radioapparater. Testen visade att gränsen för godtagbar mottagning nås mellan 30 och 40 dBµV/m. Antennerna på apparaterna var fullt utdragna. Stereo och högre krav på brusfrihet med en högklassig mottagare, så kallad HiFi, krävde högre fältstyrka och då användes även en dipolantenn.

TV

I en utredning⁴ som konsultföretaget HiQ gjort åt Post- & telestyrelsen anges den planerade fältstyrkan för digital-TV till 47 dBµV/m vid 200 MHz och 56 dBµV/m vid 650 MHz. I båda fallen har man antenn på taket och kan ta emot HDTV som ger skarpare bild. ITU⁵ har angett 27-47 dBµV/m som lägsta fältstyrka för olika överföringskapacitet i två olika frekvensområden. Högre fältstyrka möjliggör högre kapacitet och högre frekvens.

Mobiltelefoni

Tidigare krävde Post- & telestyrelsen, PTS, 58 dBµV/m för att operatörerna skulle få räkna området som täckt med mobiltelefoni. Numera ställs inga krav på fältstyrka utom i 450 MHz-bandet. PTS anser att konkurrensen mellan operatörerna har skapat tillräckligt god täckning.

Specifikationen för GSM-mobiler⁶ anger att de ska fungera med en fältstyrka från mobilmasten ner till 34,5 dBµV/m vid 900 MHz och 40,3 dBµV/m vid 1800 MHz.

När mobiloperatörerna fick svårt att klara löftet om att täcka 99,8 procent av befolkningen med 58 dBµV/m 3G ansökte de om sänkt fältstyrka till 50 dBµV/m. I ansökan skriver de att "50 dBµV/m är en tillräcklig miniminivå för att uppnå en fullgod 3G-täckning med attraktiv tjänstenivå inom Sverige, utomhus såväl som inomhus". Vidare hävdar operatörerna att ännu lägre fältstyrka, 36 dBµV/m, kan ge tillräckligt hög överföringshastighet⁷.

PTS gick med på 50 dBµV/m tre kilometer utanför tätort om TMA används⁸. Som tätort räknas samhällen med mer än 1000 invånare och TMA är en teknik som förbättrar kommunikationen mellan basstation och mobiltelefon. Men detta krav gäller alltså inte längre.

TETRA

Polisen använder TETRA-teknik i sitt egna mobiltelefonsystem som kallas RAKEL. Några krav på fältstyrka har inte gått att hitta på Internet, men mottagarens känslighet i en TETRA-mobil skiljer sig ytterst lite från GSM mobiltelefoner, -103 dBm för TETRA-mobilen⁹ mot -102 dBm för GSM-mobilen. Därför blir kravet på fältstyrka mycket lika.

CDMA450

Tekniken är i princip 3G/UMTS men frekvensen är 450 MHz istället för 2100 MHz och den fungerar därför långt in i de djupa skogarna. Folkhumorn har därför döpt CDMA450 till skogs-3G. Den enda operatören har ett funktionellt krav på "en signalstyrka som medger tal, med handburen terminal, på 1,7 meters höjd utomhus med en ytsannolikhet om 90 procent". Handburen terminal betyder mobiltelefon och ytsannolikhet om 90 procent innebär att nödvändig fältstyrka inte måste uppnås på varje tänkbar plats.

Kravet gäller tillräcklig signalstyrka utomhus och inget sägs om täckning inomhus. Om 50 dBµV/m utomhus räcker för 3G-täckning inomhus kan man minska fältstyrkan lika mycket som en eventuell vägg skulle dämpat den, till exempel 8 dB. Kravet på fältstyrka utomhus minskar då till 42 dBµV/m. Operatören Net1 anger på sin täckningskarta att en extra antenn kan behövas för täckning utomhus. En vanlig yagiantenn har en förstärkning på drygt 10 dB. Det gör att fältstyrkan kan minskas med ytterligare 10 dB ner till 32 dBµV/m. Antennen används vanligen fast monterad och tekniken är knappast vad man tänker på som mobil men den är trådlös och ger tillgång till Internet i hemmet.

DAB digitalradio

Digitalradion är radion ingen lyssnar på. Provsändningar startade 1995 och täcker idag Stockholm, Göteborg, Malmö, Luleå, Uppsala och Gävle. Teracom anger 58 dBµV/m som lägsta fältstyrka om bärbara DAB-mottagare ska användas inomhus. Lägsta fältstyrka angavs till 35 dBµV/m för att mottagning ska vara möjlig¹⁰.

Räkneexempel - 15 nanowatt

Att ange fältstyrka i dBµV/m har sina fördelar, men när fältstyrkor från flera sändare ska läggas samman blir det komplicerat. Då är det lättare att först omvandla till nanowatt per kvadratmeter, nW/m2, och sedan lägga ihop. Slutsumman för den vanligaste trådlösa tekniken hamnar på c:a 15 nanowatt per kvadratmeter och ner till 0,072 nanowatt per kvadratmeter.

Mer än 250 000 nanowatt

Strålsäkerhetsmyndigheten mäter normalt 50 000 nanowatt per kvadratmeter i glesbygd och över 250 000 nanowatt per kvadratmeter i tätort¹¹. Hur har det blivit så när c:a 15 nanowatt per kvadratmeter är tillräckligt för det nödvändigaste?

Sändarna är fler än i exemplet ovan, men en viktig del av svaret syns i ITU:s rekommendationer för FM-radio. Där störningarna är fler ökar man fältstyrkan. Metoden har nackdelen att andra kommer att störas av den sändare som ökade först och så är den uppåtgående spiralen igång då sändare stör varandra. Den moderna digitala tekniken är mindre känslig för störningar än den äldre analoga vilket gör det mindre viktigt att hålla nere störningarna, det vill säga strålning från andra sändare, elnät och elektriska apparater.

Sist men inte minst har ingen krävt att fältstyrkorna ska hållas nere - med ett undantag. 2003, när Lena Sommestad var miljöminister, ålade regeringen Statens strålskyddsinstitut att redovisa vilka åtgärder som vidtagits för att minska exponeringen för elektromagnetiska fält. 2004 ändrades ordalydelsen från minska till begränsa innan åläggandet ströks 2005 för att aldrig återkomma.

Mobiler

I räkneexemplet är mobiltelefoni med så tanken är att mobiltelefoner ska kunna användas. Men strålningen från den egna mobilen ökar väl när strålningen från masten minskar? Ja, men bara om avståndet till masten ökar eller om det kommer något i vägen. Finska Strålsäkerhetscentralen har en korrekt beskrivning av tekniken: "Basstationen följer hela tiden med förbindelsen och styr telefonens effekt så att kvaliteten är tillräckligt bra."

Det är alltså strålningens väg från mobilen till masten som är avgörande. Där kan finnas väggar, hus, träd och berg som hindrar den fria sikten och gör att basstationen beordrar mobilen att öka strålningen.

1. Post- & telestyrelsen Beräkning av uteffekt på FM-ljudradiosändare
2. Internationella teleunionen ITU Recommendation BS.412-9 (12/98)
3. Ofcom
   Prediction of the ‘useable’ coverage of FM radio services
4. HiQ för Post- & telestyrelsen Teknisk utredning av användning av frigjort frekvensutrymme vid övergång till marksänd digital-TV Min FS i tabell 1 och 2 sid 20-21.
5. Internationella teleunionen ITU Recommendation ITU-R BT.1368-4 Planning criteria for digital terrestrial television services in the VHF/UHF bands Table 40 sidan 33.
6. European Telecommunications Standards Institute GSM Technical Specification 05.05 kapitel 5 och kapitel 6 avsnitt 6.2 data för small Mobile Station (small MS) har använts.
7. Mobiloperatörernas Ansökan om ändrade tillståndsvillkor för tillhandahållande av nätkapacitet för mobila teletjänster av UMTS/IMT 2000 standard avsnitt 3.1 .
8. Post- & telestyrelsen Beslut ansökan om ändring av tillståndsvillkor 7 december 2004.
9. Motorola broschyr MTP850 S TETRA Portable Terminal , Receiver Dynamic Sensitivity -103 dBm.
10. Teracom, The Swedish Digital Radio Pilot Project, Setup of the DAB+ network. Table 3 och Figure 16. Ej längre tillgängligt på Internet.
11. SSI Rapport 2008:13 Spektrala mätningar av radiofrekventa elektromagnetiska fält mellan 60 MHz och 3,4 GHz Åren 2001 till 2007 i Sverige, se figur 6.21 sid 29. Strålsäkerhetsmyndigheten, SSM, hette tidigare SSI.