Требования СанПиН в РФ тормозят 5G. Часть 1

Санитарно-гигиенические нормы при построении сетей подвижной связи 5G в России требуют гармонизации с международными.

Развертывание сетей 5G представляет собой эволюцию и расширение существующих сетей 4G, а также внедрение новых сетей радиодоступа в миллиметровых диапазонах волн. Ключевой особенностью сетей 5G, а также эволюции сетей 4G, является переход к использованию активных антенных систем на основе следящих антенных решеток с использованием технологии MIMO (Multiple Input Multiple Output). Данные антенные системы обеспечивают использование узких направленных лучей для увеличения скорости передачи данных, что также приводит к увеличению излучаемой мощности в направлении абонента, но с более коротким периодом излучения в каждом конкретном направлении. Помимо этого, при использовании диапазонов радиочастот выше 6 ГГц в наиболее перегруженных сегментах сети ожидается существенный рост плотности базовых станций. При этом передатчики сетей 5G в новых полосах радиочастот дополнят уже существующие объекты связи с передатчиками сетей 4G, что, несомненно, привет к увеличению совокупной излучаемой мощности от таких объектов.

При этом в части абонентских устройств не ожидается существенных изменений в силу одновременного использования только 1-2 диапазонов радиочастот (новых или старых) с прежними ограничениям по мощности. Единственным нововведением является использование миллиметровых диапазонов радиочастот также с ограничениями по мощности.

Материал данной статьи подготовлен дружным коллективом компании "Спектрум Менеджмент" и разделен на три части. В первой части рассматривается международная нормативная база нормирования электромагнитных полей, создаваемых базовыми станциями сетей сотовой подвижной связи, для исключения вредного воздействия на здоровье человека в контексте развертывания сетей 5G в мире. Во второй части статьи будет рассмотрена уже ситуация в отдельных странах в том числе и в России, чтобы понять, на сколько рассматриваемый вопрос является нетривиальным, и не только для нашей страны. Наконец в третьей части будет показана необходимость гармонизации российских норм на неионизирующее излучение с международными нормами для исключения наложения излишне жестких требований на развертывание сетей 5G и эволюцию сетей 4G.

Обзор международной нормативной базы

В настоящее время нормы на параметры электромагнитных полей (ЭМП) для предотвращения негативного влияния на человека освещены в широком спектре международных документов. Работа по пересмотру этих документов ведется во всех ведущих международных организациях, занимающихся проблемами стандартизации радиосвязи, совместно с организациями в области здравоохранения и под их пристальным контролем.

МКЗНИ. Ключевой такой организацией является Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения (МКЗНИ, или International Commission on Non-Ionising Radiation Protection, ICNIRP), созданная для исследования рисков для здоровья человека, которые могут быть связаны с воздействием различных типов неионизирующего излучения (НИИ) и разработки научно обоснованных требований по ограничению воздействия электромагнитных полей на человека для обеспечения приемлемого уровня защиты здоровья человека от известных неблагоприятных эффектов.

Для внедрения сетей подвижной связи, включая сети 5G, ключевым документом МКЗНИ являются "Руководящие принципы МКЗНИ по ограничению воздействия переменных электрических, магнитных и электромагнитных полей (до 300 ГГЦ)" (далее -Руководящие принципы), первая редакция которых была принята в 1998 году и заложила основу санитарно-эпидемиологических норм во многих странах мира. Данные Руководящие принципы как основа по санитарно-гигиеническим нормам на НИИ используется в большинстве стран Западной Европы, Африки, Среднего Востока, Латинской Америки, а также Японии, Гренландии, Исландии, Австралии и Новой Зеландии. Незначительно отличающиеся, но схожие по уровням нормы установлены также в США и Канаде.

В Руководящих принципах рассматриваются эффекты прямого и косвенного воздействия ЭМП, т.е. эффекты при непосредственном взаимодействии полей с телом человека и при контакте человека с объектом, обладающим другим электрическим потенциалом, соответственно. Нормы, установленные данными Руководящими принципами, основаны на проведенных научных медико-биологических исследованиях и полученных в их результате научных данных и охватывают весь диапазон переменных ЭМП (до 300 ГГц). В Руководящих принципах вводится 2 типа ограничений:

- Основные ограничения: ограничения воздействия переменных электрических, магнитных и электромагнитных полей, которые напрямую оцениваются на основании научно доказанных эффектов для здоровья человека. Основные ограничения вводят для тех физических величин, которые непосредственно связаны с наблюдаемыми эффектами. Так как механизмы взаимодействия ЭМП с биообъектами различны в зависимости от частоты поля, основные ограничения устанавливаются для различных физических величин: плотность индукционного тока, удельная поглощенная мощность и плотность потока энергии. Однако их количественная оценка является сложной в реальных условиях воздействия ЭМП на человека. Так, параметром, который может быть относительно легко измерен вне тела человека, является плотность потока энергии (мощности) в воздухе. Поэтому для практической оценки воздействия, например, при проведении санитарно-гигиенического контроля, введены контролируемые уровни.

- Контролируемые уровни: данные ограничения введены для практической оценки воздействия и позволяют определить его соответствие основным ограничениям. Контролируемые уровни были получены из соответствующих основных ограничений с использованием расчетных или инструментальных методов, либо были получены с учетом чувствительности человека к воздействию (например, к току прикосновения) и неблагоприятных эффектов косвенного воздействия ЭМП. Для контролируемых уровней были определены следующие физические величины: напряженность электрического и магнитного поля, плотность магнитного потока, плотность потока энергии (мощности) – (ППМ) и сила тока в конечностях. Соответствие контролируемым уровням гарантирует соответствие основным ограничениям. Если измеренное или расчетное значение превышает значение контролируемого уровня, это не всегда означает, что основное ограничение будет превышено. Однако в случае, если значение контролируемого уровня будет превышено, необходимо проверить соответствие основным ограничениям и оценить необходимость введения дополнительных защитных мер.

Ниже приведены предельные значения основных и контролируемых величин, соблюдение которых, согласно МКЗНИ, гарантирует отсутствие неблагоприятного воздействия на человека. В Руководящих принципах и в нормативных документах данные ограничения представлены для двух типов сценариев: для производственных условий и для защиты населения, однако, в данной статье приводятся только последние как наиболее строгие и ограничивающие развитие сетей сотовой подвижной радиосвязи.

Для оценки основных ограничений на электромагнитные поля различной частоты были использованы различные научные методологии. В частности, для полей с частотой от 100 кГц до 10 ГГц основные ограничения приведены по SAR (specific absorption ratio- удельная поглощаемая мощность) для предупреждения теплового стресса всего тела человека или повышенного локального нагревания тканей; а для полей с частотой от 10 до 300 ГГц основные ограничения приведены для плотности потока мощности с целью предупреждения повышенного нагревания в ткани на поверхности или у поверхности тела.

Основные ограничения для среднего для всего тела значения SAR и локальных значений SAR при воздействии ЭМП с частотой в диапазоне от 10 МГц до 10 ГГц и для плотности потока мощности ЭМП с частотой от 10 до 300 ГГц приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные ограничения по SAR для переменных электрических и магнитных полей с частотой до 10 ГГц.

В некоторых случаях контролируемые уровни оцениваются на основе основных ограничений путем математического моделирования или экстраполяцией результатов лабораторных исследований, полученных при воздействии полей определенной частоты. Они приводятся для условий максимального воздействия полей на человека, обеспечивая, таким образом, максимальную защиту.

В таблице 2 сведены данные по контролируемым уровням в условиях воздействия на население. Для простоты измерений и контроля современных систем сотовой подвижной связи в качестве контролируемых параметров удобнее использовать ППМ. При этом детальное прогнозирование напряженности электрического/магнитного поля и ее измерение во всех плоскостях достаточно сложно и трудоёмко для современных антенных систем, и не дает дополнительной защиты по сравнению с учетом только ППМ. По этой причине далее в статье приводятся только уровни ППМ, определенные МКЗНИ для всех существующих и новых полос радиочастот сетей 5G в диапазоне от 400 МГц до 43.5 ГГц.

Таблица 2. Контролируемые уровни воздействия переменных электрических и магнитных полей для защиты населения

МКЗНИ осуществляет постоянный мониторинг исследований в области воздействия ЭМП на здоровье человека и примерно каждые десять лет проводит ревизию установленных норм.

В 2009 году МКЗНИ опубликовала следующее заявление: "…По мнению МКЗНИ, в научной литературе, опубликованной с момента выхода в свет рекомендаций 1998 года, не приводится никаких доказательств отрицательного влияния радиосигналов, если уровень последних не выходит за установленные пределы, поэтому необходимости в немедленном пересмотре рекомендаций по ограничению воздействия высокочастотных электромагнитных полей нет". Стоит отметить, что и теперь, после 20 лет использования данных норм, не было выявлено медико-биологических свидетельств негативного влияния на здоровье человека ЭМП с указанными уровнями.

Так, очередной пересмотр норм начался в 2018 году, и в 2019 году ожидается окончательное утверждение обновленного проекта Руководящих принципов. Данный пересмотр, по существу, оставил без изменений большинство ранее определенных норм на излучение ЭМП, в частности контролируемые нормы на ППМ в основных полосах сотовой подвижной связи. Тем не менее, за 20 лет действия норм МКЗНИ c развитием технологий и накопления достаточной базы исследований по влиянию ЭМП на человека и окружающую среду назрела необходимость в более точном нормировании ЭМП. Так, в отношении предельных уровней на излучение МКЗНИ в проекте пересмотра Руководящих принципов предлагает разделить нормы в зависимости от времени воздействия:

- 30 минут для оценки воздействия на тело человека целиком;

- 6 минут для оценки локального воздействия;

- <6 минут для оценки быстрорастущего воздействия.

В результате нормы в условиях воздействия на население, предлагаемые МКЗНИ в пересмотре Руководящих принципов, могут выглядеть так, как это показано в таблицах 3-5. Окончательная обновленная версия документа появится во второй половине 2019 года, после учета всех поступивших замечаний во время публичных консультаций (завершены в конце 2018 года).

Таблица 3. Основные ограничения для воздействия электрического, магнитного и электромагнитного поля (для времени воздействия ≥6 минут)

Таблица 4. Основные ограничения для воздействия электрического, магнитного и электромагнитного поля (для времени воздействия <6 минут)

Таблица 5. Контролируемые уровни

Международный союз электросвязи (МСЭ). Вместе с МКЗНИ над исследованиями в области защиты от радиочастотных излучений также работает МСЭ, т.к. разрабатываемые МКЗНИ ограничения оказывают существенное влияние на развитие радиотехнологий. Помимо этого, измерение уровней излучения современных технологий может быть не тривиальным и требовать дополнительных разъяснений, которые и может предоставить МСЭ. Возглавляет данную работу рабочая группа РГ 1/5 "EMC, lightning protection, EMF" сектора стандартизации электросвязи (МСЭ-Т).

В рамках исследовательского вопроса Q3/5 "Воздействие на человека электромагнитных полей (ЭМП) информационно-коммуникационных технологий (ИКТ)" совместно с другими секторами МСЭ ведется работа над несколькими новыми документами и доработкой уже существующих. Основными документами МСЭ-Т в области воздействия ЭМП на человека являются рекомендации и руководства по методам соблюдения ограничений на ЭМП при воздействии на человека и методам ограничения такого воздействия. Помимо измерения и методов контроля создаваемых ЭМП сектор МСЭ-Т также разрабатывает методы теоретического прогнозирования ЭМП, создаваемого средствами радиосвязи, и разрабатывает унифицированное программное обеспечение для прогнозирования уровней ЭМП от современных сетей радиосвязи. Следует также отметить, что все вышеперечисленные исследования РГ 1/5 проводит не только совместно с МСЭ-R, но также и с другими международными и национальными организациями (МКЗНИ, IEC, EBU, ANSI/IEEE, NRPB, CENELEC и др.), в области стандартизации радиосвязи, дополняя таким образом их работу, но не дублируя.

Федеральная комиссия по связи (FCC). FCC формально является национальным регулятором в США. Тем не менее, нормы, установленные FCC, созданы на основе исследований в стандартизующих организациях и используются в Южной Корее, Боливии и Ираке. По этой причине возможно к международным руководящим документам также отнести стандарт FCC 1996 г., который очень близок по своим уровням к установленным в Руководящих принципах МКЗНИ.

Так, 1 августа 1996 года FCC приняла рекомендованные Национальным советом по радиационной защите и измерениям предельно допустимые пределы воздействия ЭМП для напряженности и плотности мощности передатчиков, работающих на частотах от 300 кГц до 100 ГГц. Кроме того, FCC приняла предельные значения удельной скорости поглощения (SAR) для устройств, работающих в непосредственной близости к телу человека, указанные в стандарте ANSI/IEEE C95.1-1992. В таблице 6 приведены предельно допустимые уровни воздействия ЭМП при воздействии на население.

Таблица 6. Предельно допустимые уровни воздействия ЭМП для населения

В следующей части статьи будет показано, на сколько сформированная международная медико-биологическая основа нормирования ЭМП для населения нашла отражение на национальном уровне.

Продолжение следует...