Wat is een golf?

Hoe werkt het?

Via de antennes kunnen gsm-gebruikers verbinding maken met het netwerk om een ander toestel op te roepen, een bericht te sturen of gegevens te raadplegen.

Om deze informatie (beelden, geluiden, gegevens) te transporteren naar de ontvangende toestellen, genereren de zendantennes een straling: de energie plant zich voort in de vorm van golven.

Zoals golven op het water die informatie verspreiden

Golven in de lucht zijn onzichtbaar, maar u kunt ze zich proberen voor te stellen als de golven op het wateroppervlak nadat u er een keitje hebt ingegooid. Zodra het keitje het water raakt, ontstaan hoge of minder hoge golven op de plek waar het is terechtgekomen. Deze golven planten zich regelmatig voort aan het wateroppervlak. De golven in de lucht zijn net zo: ze oscilleren een bepaald aantal keren per seconde – dat is hun frequentie, en ze respecteren een bepaald interval tussen twee pieken of dalen van de golf – de golflengte.

De frequentie, uitgedrukt in Hertz (Hz), en de golflengte, uitgedrukt in meter, zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden: hoe hoger de frequentie, hoe korter de golflengte. We nemen een eenvoudige analogie om deze verhouding visueel voor te stellen: stel u voor dat u een lang touw vastmaakt aan een paal en dat u het vrije uiteinde in uw hand houdt. Als u een trage beweging maakt, van boven naar onder, vormt het touw een enkele lange boog, een golfbeweging over een lange afstand. Maar als u sneller beweegt, ziet u een hele reeks kortere golven ontstaan. Aangezien de lengte van het touw niet verandert, kunnen we stellen dat hoe meer golven er zijn, hoe dichter ze bij elkaar liggen (kortere golflengte).

De golven in ons dagelijks leven

De verschillende golven kunnen in het elektromagnetisch spectrum worden ingedeeld naargelang van hun frequentie. De zeer hoogfrequente golven worden vaak “stralen” genoemd (bv. ultraviolette stralen, X-stralen, gammastralen), aangezien de energiestroom in de ruimte groot is. Voor minder hoge frequenties, wanneer de energieoverdracht niet zo groot is, wordt eerder over elektromagnetische straling gesproken.

Welk soort golven zenden de antennes uit?

De golven die worden gebruikt voor mobiele telefonie zijn radiogolven, van hetzelfde type als de golven die worden gebruikt voor tv-signalen en radioprogramma’s, radars en telecommunicatie in het algemeen. De frequenties liggen tussen 100 kHz en 300 GHz.

In het dagelijkse leven kennen wij tal van uitrustingen die werken met dit gamma golven. Sommige zijn gewone receptoren, m.a.w. ze zenden geen golven uit, zoals de gps, radiotoestellen of tv-antennes. Andere toestellen ontvangen golven, maar zenden er ook uit, zoals de gsm, de babyfoon, bluetooth of wifi.

Verschillende gsm-frequenties

De antennes van mobiele telefonie zenden uit bij frequenties van 900 MHz en 1800 MHz voor 2G, 900 MHz en 2100 MHz voor 3G, 800 MHz, 1800 MHz en 2600 MHz voor 4G. De meeste moderne gsm’s zijn meerbandig: ze werken op verschillende frequenties, naargelang van het netwerk en de gebruikte dienstverlening. Ze ontvangen en zenden signalen uit op deze frequenties, om een verbinding tot stand te brengen met het dichtstbijzijnde basisstation.

In het frequentiegamma van deze radiogolven is er onvoldoende energie om de structuur van een cel te wijzigen. Daarom wordt deze straling niet-ioniserende straling genoemd: ze kunnen geen ion onttrekken aan de materie, in tegenstelling tot bijvoorbeeld X-stralen, die een frequentie hebben die veel hoger ligt en die deel uitmaken van de ioniserende straling.

Hoewel deze golven de cellen niet rechtstreeks kunnen wijzigen, kunnen ze wel gevolgen hebben voor het lichaam. Het meest gekende is het thermische effect: u hebt vast al opgemerkt dat er warmte vrijkomt wanneer u lang telefoneert met een gsm. Vandaag heeft de wetenschap nog niet met zekerheid kunnen vaststellen of er andere langetermijneffecten zijn voor de gezondheid. Daarom blijven de autoriteiten voorzichtig wanneer ze normen vastleggen.

De elektromagnetische velden

We kunnen ze niet zien, maar we zijn omringd door elektromagnetische velden. Sommige zijn natuurlijk, zoals het elektrisch veld dat zich kan vormen bij onweer, of het magnetisch veld rond de aarde dat de naald van kompassen leidt. Andere worden op kunstmatige wijze gecreëerd door menselijke activiteiten.

Zoals de naam al aangeeft, is een elektromagnetisch veld de combinatie van een elektrisch veld en een magnetisch veld.

Het elektrisch veld ontstaat uit de aanwezigheid van elektrische ladingen. Indien een lamp aangesloten is op een stopcontact, en dus onder spanning staat, dan hangt er een elektrisch veld rond de lamp, ook als ze uitgeschakeld is. Hoe verder u van de lamp gaat, hoe minder sterk dit veld, vooral als er obstakels zijn, zoals muren. De sterkte van het elektrisch veld wordt gemeten in volt per meter.

Het magnetisch veld is het resultaat van de verplaatsing van de elektrische ladingen, of met andere woorden van de stroom. Wanneer u de lamp aandoet, gaat de stroom door de draad en ontstaat een magnetisch veld. Net als het elektrisch veld verzwakt dit veld naarmate de afstand toeneemt. Gewone materialen kunnen het echter niet tegenhouden. De sterkte van het magnetisch veld wordt gemeten onder invloed van materie. Er word dan gesproken van magnetische fluxdichtheid  die in tesla en micro-tesla word gemeten.

Aangezien het elektrisch veld en het magnetisch veld beide verbonden zijn aan de elektrische lading, werken ze in op elkaar en variëren ze beide in de loop der tijd. Bij hoge frequentie hangt de schommeling van beide velden samen; ze zijn dus onlosmakelijk verbonden. Vandaar de naam “elektromagnetisch veld”. 

De elektromagnetische velden planten zich voor in de vorm van golven. Deze voortplanting wordt straling genoemd.

De elektromagnetische velden rond antennes

De golven dragen het elektromagnetisch veld uit vanaf de bron, dus vanaf de antenne.

De sterkte van het elektromagnetisch veld neemt snel af naarmate de afstand tot de antenne toeneemt, net zoals hitte afneemt naarmate men verder van het vuur weggaat.

En aangezien de golven worden uitgezonden door een antenne in de hoogte, in een bijna horizontale bundel in een welbepaalde richting, is de sterkte van het elektromagnetisch veld in de leefruimten onderaan de antenne vrij zwak. Bovendien neemt de sterkte omgekeerd evenredige af met de afstand: indien u uw afstand tot de antenne verdubbelt, wordt het veld twee keer minder sterk. En als u de afstand vertienvoudigt, neemt de sterkte van het veld tienvoudig af.

                                    Bron illustratie: www.astel.be

Antennes en netwerk

Het netwerk: een geheel van antennes

Een mobiel telefonienetwerk is onderverdeeld in hexagonale zones, cellen genoemd, wat meteen de naam cellulair netwerk verklaart. In de stad zijn deze cellen verschillende tientallen of zelfs honderden vierkante meters groot, terwijl ze in landelijke omgevingen meerdere vierkante kilometers kunnen dekken.

Midden in elke cel verzendt en ontvangt een antenne signalen om heel de cel te dekken. De verschillende types van antenne onderscheiden zich door de omvang van de cel die ze bestrijken.

Dankzij de antennes kan uw gsm verbinding maken met het netwerk en kunt u telefoneren. De verticale blokjes die meestal op uw scherm staan, naast de naam van uw operator, geven de kwaliteit van de verbinding met het netwerk weer, m.a.w. de kwaliteit van de ontvangst van de signalen.

Wanneer u zich op een plaats bevindt waar er “geen netwerk” is, betekent dit dat er geen basisstation in de buurt is of dat het signaal u niet kan bereiken, bijvoorbeeld omdat u in uw kelder of in een lift zit.

Wat gebeurt er wanneer u iemand opbelt met uw GSM?

Achtereenvolgens doen zich verschillende verrichtingen voor:

• uw gsm maakt verbinding met de dichtstbijzijnde antenne;
• de antenne verbindt de oproep met het algemene netwerk via een basisstationcontroller (BSC);
• de basisstationcontroller leidt de oproep om naar een mobiel schakelcentrum (MSC - Mobile Switch Center);
• indien de oproep betrekking heeft op dezelfde operator, verbindt het MSC de oproep door met de gsm van uw gesprekspartner, langs dezelfde weg maar in omgekeerde richting;
• indien de oproep vereist dat contact wordt gemaakt met een andere operator, worden de gegevens aan een ander netwerk doorgegeven via de PSTN-centrale, die ook verschillende andere diensten levert, zoals voicemail;
• Indien u in beweging bent en de emissiezone van de oorspronkelijke antenne verlaat, gaat uw gsm een andere antenne zoeken, dichter bij, om verbonden te blijven met het netwerk.

Types van antennes

De antennes kunnen worden ingedeeld op basis van de omvang van de cel van het netwerk die ze dekken.

Bron: Leefmilieu Brussel

De antennes van het type "macrocel" worden op een voldoende hoge draagstructuur geplaatst, bijvoorbeeld om voor dekking op schaal van een wijk te zorgen. In een stedelijke omgeving staan ze vaak op het dak van een gebouw, op een mast of op een gevel. Doorgaans zijn ze “paneelvormig”. Ze stralen uit in een bepaalde richting, m.a.w. ze zijn directioneel. Ze zenden uit met een vermogen van enkele tientallen Watt.

De antennes van het type "microcel" worden gebruikt in zones met een hoge dichtheid van gebruikers, bijvoorbeeld in een station of een drukke straat, om de capaciteit van het netwerk te verhogen (en overbelasting van het macrocellulaire netwerk te vermijden). Gewoonlijk zijn ze op de gevel van een gebouw aangebracht. Ze kunnen "omnidirectioneel " of "directioneel" zijn.

De antennes van het type "picocel" dekken een kleiner gebied dan de microcellen: een verdieping van een gebouw, een zaal of een metrostation. Ze stralen omnidirectioneel uit, met een zeer laag zendvermogen (enkele honderden milliwatt).

5G: principes en uitdagingen

De komende jaren zal 5G een nieuwe generatie van mobiele telefonie mogelijk maken gebaseerd op een volledige herziening van de huidige telecomnetwerken en met een gevoelige uitbreiding van de netwerkcapaciteit.

Wat is 5G?

In telecommunicatie is 5G de 5de generatie van mobiele telefoonstandaarden. Die maakt massaal gebruik van glasvezelverbindingen om ultrasnel gegevens over de netwerken te versturen. Glasvezel biedt een veel hoger debiet dan de coaxkabelCoaxiale kabel verzendt digitale of analoge signalen met hoge of lage frequentie. Het bestaat uit een centrale geleider en een buitenste geleider..

Om die verwerkingscapaciteit te optimaliseren, moeten we technisch gezien:

• de bestaande gegevensverwerkingssoftware verbeteren, en 
• een nieuwe generatie van actieve antennes gebruiken, die in staat zijn om de straling naar de gebruikers te sturen.

Waarom 5G?

De 5G-technologie heeft tot doel om de efficiëntie van de gegevensoverdrachtIn technisch jargon spreken we van spectrale efficiëntie tussen de antennes en de mobiele telefoon of de computer te maximaliseren.

Volgens deze gegevens zou het overbrengen van een videobestand van 1 Gigabyte ongeveer: 

• 4,7 uur duren in 2G
• 3 minuten in 3G
• 44 seconden in 4G en 5G light  
• 1,6 seconden in 5G.

In de praktijk hangt het debiet af van verschillende factoren zoals de kwaliteit van het netwerk en het aantal gelijktijdige gebruikers. Het werkelijke downloaddebiet kan worden geschat door de theoretische debietcijfers te delen door ongeveer 6.

Bron: Verslag van het expertencomité voor niet-ioniserende straling 2018-2019, Leefmilieu Brussel

Momenteel worden we wereldwijd geconfronteerd met een exponentiële toename van het verbruik van mobiele data. Bij wijze van voorbeeld toont de bovenstaande grafiek de evolutie van het verkeer van mobiele data in België tussen 2012 en 2017. We zien dat dit verkeer uit zijn voegen is gebarsten in België, gaande van  3,86 miljard megabytes in 2012 tot 127,84 miljard megabytes in 2017. Ondanks alles blijft het gemiddelde maandelijkse gegevensverbruik voor België duidelijk lager dan het gemiddelde van de OESO. 

Het toenemende gebruik van gegevens heeft tot gevolg dat bestaande netwerken onder druk komen te staan (hoe meer gebruik, hoe meer bandbreedte en energie het netwerk nodig heeft) en operatoren voor mobiele telefonie zich verplicht zien om meer frequentiebanden te zoeken en geoptimaliseerde technologieën te gebruiken.
Die stijging in dataverbruik heeft ook een impact op de energieconsumptie: een film kijken of een video delen zet een hele reeks apparaten in gang, zowel bij de uitzendantennes als langs de kant van de verschillende blokken die het internet structureren (activering van de opslagservers, energie vereist om data te versturen, enz.). 
Mensen die hun CO2-afdruk willen beperken, moeten dus dataverbruik in het algemeen vermijden. 
Om het gebruik van netwerken voor mobiele telefonie te beperken, is het bijvoorbeeld beter om vaste netwerken te gebruiken, ofwel via wifi thuis verbonden met de telefoon- of tv-kabel; of zelfs via de vaste toegangspunten thuis of op het werk. 
Vaste communicatiemiddelen gebruiken is een stuk betrouwbaarder, verbruikt minder energie en is sneller!

Ter illustratie wordt hier een vergelijking gemaakt tussen de prestaties van 4G (lichtblauw, IMT-Advanced) en de efficiëntere prestaties van 5G (donkerblauw, IMT-2020) gemeten door International Mobile Telecom.

5G -technologie  transmissiecodering, actieve antennes en frequentiebanden

Transmissiecodering

5G zal zenden met een codering TDD in plaats van de huidige codering FDD.

Actieve antennes: hoe werken ze?

Actieve antennes, in tegenstelling tot passieve antennes, vormen een nieuwe generatie van antennes. Ze zijn in staat om de straling gericht naar de gebruikers te sturen. Ze zijn ook wel bekend als dynamische antenne of ‘beamforming array’.

De voordelen van actieve antennes:

• Zeer korte blootstellingstijden: van enkele honderden milliseconden tot enkele seconden, afhankelijk van de uitgezonden data. 
• Uniformere straling: de blootstelling zal uniformer worden en zal die van een vaste antenne benaderen zodra het aantal 5G-gebruikers toeneemt. 
  Zodra de antenne niet meer nodig is om gegevens aan de gebruiker te verstrekken, zendt zij slechts een fractie van haar vermogen uit. Ze blijft op zoek gaan naar gebruikers terwijl ze hiervoor de minimaal nodige energie gebruikt, in tegenstelling tot eerdere technologieën (2G-3G-4G) die continu op hogere vermogens uitzenden, zelfs bij gebrek aan gebruikers.

De frequentiebanden

Telecommunicatie maakt gebruik van zogenaamde ‘centimetrische’ golven. Dat zijn specifieke onderdelen van het elektromagnetische spectrum. Deze golven wisselen een bepaald aantal keren per seconde: dit is hun frequentie. 

De frequentie, uitgedrukt in Hertz (Hz), en de golflengte, uitgedrukt in meter, zijn onafscheidelijk. 

Voor meer informatie kunt u terecht op onze pagina: Wat is een golf?

Frequentiebanden en telecommunicatie

Telecommunicatie maakt gebruik van frequentiebanden die geschikt zijn voor verschillende technologieën:

Zo werd bijvoorbeeld 2G uitgerold in de 900 MHz-band. Naarmate de technologieën zich voort ontwikkelden, zijn ook andere delen van het elektromagnetische spectrum in gebruikt genomen. De meest gebruikte banden zijn 800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz, 2600 MHz.

Wat is de rol van het BIPT?

Het BIPT is het Belgisch Instituut voor Post- en Telecommunicatiediensten.

• Het bepaalt de breedte van een frequentieband. Hoe breder de frequentiebanden, hoe meer mogelijkheden er zijn om gegevens via deze banden te verzenden. Deze banden zijn te vergelijken met de rijstroken op een snelweg: hoe meer rijstroken, hoe meer voertuigen de snelweg kunnen gebruiken.
• Het BIPT regelt de frequentiebanden. Het stelt een ‘frequentieplan’ op. Dit plan bepaalt welk gebruik kan worden gemaakt van elke frequentie en zorgt ervoor dat eventuele interferentie bij het gebruik van deze frequenties wordt beperkt.
  Dit verklaart bijvoorbeeld de leemte in het gebruik tussen band 900 MHz en band 1800 MHz. 
  Hier kunt u het frequentieplan van het BIPT raadplegen. 

Welke frequentieband voor 5G?

’Standaard’ 5G zal in eerste instantie de nieuwe frequentiebanden op 700 MHz en 3600 MHz gebruiken. Uiteindelijk zullen de zogenaamde ‘millimeter’-frequentiebanden het over enkele jaren mogelijk maken om de debieten te verhogen. Bijvoorbeeld de 26.000 MHz- of 26 GHz-band.

De 3600 MHz-band is met name interessant voor telefoonoperatoren omdat deze in vergelijking met andere frequentiebanden relatief breed is (400 MHz) en dus veel gegevens laat circuleren. 

In zekere zin maakt het gebruik van deze banden de buis waar de gegevens doorheen gaan breder. Op dit moment is de bandbreedteBandbreedte verwijst naar de maximale hoeveelheid digitale gegevens die in een bepaalde tijd voor een transmissiekanaal wordt verzonden. voor 2G-3G-4G ongeveer 270 MHz. Met het gebruik van de nieuwe frequentiebanden zal deze bandbreedte ongeveer 640 MHz breed zijn, wat meer dan het dubbele is!

En 5G ‘light’?

Het gaat om een update om de codering van de gegevensoverdracht te optimaliseren

In de lente van 2020 kondigde een operator de uitrol aan van de 5G ‘light’-technologie in Vlaanderen en in Wallonië. 

Deze technologie is slechts een software-update van de bestaande transmissiesystemen, d.w.z. de basisstations en antennes die nu al aanwezig zijn. 

Wat verandert er niet?

Het vermogen en de eigenschappen van de antenne veranderen niet met 5G ‘light’. 

Het elektromagnetische veld dat door de antenne in de omgeving wordt uitgestraald, wordt niet sterker.

5G ‘light’: op welke frequentie?

De operator gebruikt de 2100 MHz frequentieband en dezelfde antennes als de huidige technologie.

• Daarom wordt de 2100 MHz-frequentieband nu gebruikt voor het zenden bij de 3G-, 4G- en 5G-technologieën. 
  Een nadeel: het gebruik van de 2100 MHz-band vermindert de beloofde efficiëntie van de 5G-technologie: de band is niet erg groot en laat daarom weinig debiet toe. De buis van de trechter is smal. 
• Op het niveau van de antennes is er nog steeds een vaste en continue straling die het niet mogelijk maakt om gericht op zoek te gaan naar apparaten van particuliere gebruikers.    

 Samengevat

De technologie die deze operator vandaag aanbiedt is dus geen standaard 5G :

5G ‘light’ wordt nog niet ingezet in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest. Als deze technologie toch ontwikkeld zou worden, bij een onveranderde wetgeving, dan zal rekening gehouden worden met de bijdrage van alle elektrische velden en zal de naleving van de huidige norm (6V/m, equivalent van 900 MHz) gegarandeerd worden door middel van simulatie en metingen op het terrein. Er zal dus geen verhoogde blootstelling zijn voor de bevolking.

Standaard 5G: tegen wanneer zal dat er zijn?

Het BIPT heeft begin 2020 een openbare raadpleging gelanceerd voor de toekenning van voorlopige gebruiksrechten voor de 3600-3800 MHz-frequentiebanden aan vijf operatoren. 

Na afloop van deze openbare raadpleging heeft het BIPT de besluiten gepubliceerd voor de toekenning van voorlopige gebruiksrechten voor de 3600-3800 MHz-frequentiebanden aan vijf operatoren: Cegeka, Entropia, Orange, Proximus en Telenet. Deze tijdelijke gebruiksrechten stellen de operatoren in staat om voor het eerst in België 5G-ontwikkelingen te doen op deze frequentieband. Wel op voorwaarde dat de operatoren de geldende regels voor het plaatsen van antennes en de bestaande stralingsnormen blijven naleven.  

En daarna?

De voorlopige gebruiksrechten voor de frequentiebanden 3400-3800 MHz zullen geldig zijn tot uiterlijk 6 mei 2025 of tot het moment waarop, na de veiling van die frequenties, de inwerkingtreding van de definitieve gebruiksrechten door het BIPT wordt meegedeeld.

In de frequentieband van 3600 tot 3800 MHz kon aan elke operator 40 MHz worden toegewezen.

Wat de 26 GHz-band betreft, heeft het BIPT momenteel geen plannen om deze band op korte of middellange termijn toe te laten, met uitzondering van eventuele testlicenties.

Wat gebeurt er met de oude technologieën?

Volgens onze informatie zal 5G geleidelijk aan parallel aan het bestaande 4G worden ingezet en ermee worden geïntegreerd.

De 4G- en 5G-netwerken zullen ten minste 5 jaar naast elkaar bestaan:

• 4G om de dekking van het grondgebied in stand te houden en zo de lokalisatie en tracering van apparaten mogelijk te maken;
• 5G om debiet te leveren. 

De oudere technologieën zullen geleidelijk aan worden afgebouwd, eerst 3G en daarna waarschijnlijk 2G.

5G in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest?

Indien een ‘standaard’ 5G wordt ontwikkeld, zal dat waarschijnlijk straling uitzenden die LB nog niet kan meten. 

Het zou gaan om elektromagnetische velden die worden uitgezonden bij frequenties boven 6 GHz, waarbij de komende jaren geen toekenning van licentie moet verwacht worden.  Of die worden uitgezonden door actieve of TDD-gemoduleerde antennes, ongeacht hun  zendfrequentie. Het meten van 5G ‘light’ daarentegen is wel mogelijk.
Leefmilieu Brussel werkt actief aan de ontwikkeling van het meet- en simulatieprotocol. Zolang dit meetprotocol niet is gevalideerd, kan Leefmilieu Brussel geen 5G-emissies van dynamische antennes toestaan; met andere woorden geen enkele milieuvergunningDe milieuvergunning, voorheen ‘commodo-incommodo’- exploitatievergunning genoemd, is een document met de technische voorschriften die de exploitant van een installatie (bv. tankstation, drukkerij, stomerij, enz.) moet naleven. De door de administratie vastgelegde voorwaarden zijn bedoeld om de bescherming te waarborgen tegen de gevaren, hinder of ongemakken die een installatie of activiteit direct of indirect kan veroorzaken voor het milieu, de gezondheid of de veiligheid van de bevolking, met inbegrip van personen die zich binnen de grenzen van een installatie bevinden zonder daar als werknemer te kunnen worden beschermd. Meer informatie over de milieuvergunning zal worden afgeleverd voor deze antennes.  
De bereken- en meetmethoden van de nieuwe technologieën moeten in de huidige wetgeving worden geïntegreerd om tot een actief kader te komen voor de uitrol van 5G in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest.

Ordonnantie om de blootstelling van het publiek aan straling te beperken

De Brusselse ordonnantie van 1 maart 2007 betreffende de bescherming van het leefmilieu tegen de eventuele schadelijke effecten en hinder van niet-ioniserende stralingen is qua vermogen 45 keer strenger dan:

• de richtlijnen van de ICNIRPInternational Commission on Non-Ionizing Radiation Protection uit 2020 die voorzien in bescherming tegen alle schadelijke gezondheidseffecten van elektromagnetische frequenties tussen 100 KHz en 300 GHz, en
• de Europese aanbeveling van 12 juli 1999, die de blootstelling van het publiek aan elektromagnetische velden beperkt tot frequenties boven 2000 MHz.

Aangezien de frequenties van 5G op 3600 MHz zeer dicht bij de frequenties van de andere in de afgelopen 20 jaar ingezette technologieën liggen, wordt dezelfde bescherming van het publiek gegarandeerd.

Bezoek onze pagina voor meer informatie over de gezondheidseffecten van de golven en antennes.