Nyt tästä tulee mielenkiintoista.
Peruste: Mitä suurempi taajuus, sitä suurempi siirretty energia.
Jotkut ehkä tietävätkin, että radiosignaali on aalto, mutta samalla se on myös ikään kuin pieni tykinkuula.
Ja mitä korkeampi taajuus, sitä enemmän energiaa siinä on.
No niin, sitten haluaisin nyt vihdoin esitellä ensimmäisen puhujan.
Hän on tunnettu kuin värikäs koira, ei vain omassa piirissämme, vaan myös kauas sen ulkopuolelle, sillä erittäin sympaattinen ja
kaikkien rakastama MWGFD:n hallituksen kollegani, fyysikko, professori Werner Bergholz, toimii myös asiantuntijajäsenenä
useissa tutkintakomissioissa – esimerkiksi Brandenburgin ja Thüringenin osavaltioiden koronakriisin jälkianalyysissä.
Hän on entinen sähkötekniikan professori Jacobsin yliopistossa Bremenissä ja työskenteli 17 vuotta Siemensillä Münchenissä
ja Regensburgissa laatu- ja riskienhallinnan asiantuntijana.
Olemme innokkaita kuulemaan, rakas Werner, mitä aiot kertoa meille tämänpäiväisen aiheen johdantopuheenvuorossasi, jonka
otsikko on ”Mobiiliviestintäteknologia: 5G:n fysikaaliset perusteet ja tekniset edut”,
ja tällä hetkellä annan sinulle puheenvuoron.
Kiitos paljon, rakas Ronny, näistä ystävällisistä sanoista.
Kirjoitinhan: ”Fyysiset perusteet ja tekniset edut”. Mutta – piste, piste, piste...
Aion aluksi puhua perusasioista, ja kuten lehdistötiedotteessa kirjoitin, aloitan Aadamista ja Eevasta.
Ja näytän teille nyt lyhyen videon, jossa kivi heitetään veteen ja näkee, kuinka aalto leviää.
Juuri näin voi kuvitella radioaaltoja, ja kerron siitä hetken kuluttua lisää.
Katsotaanpa, toimiiko se.
Eli vielä kerran yhteenveto: Mikä on radioaalto – jotta siitä saisi jonkinlaisen käsityksen.
Mikä on ero radio- ja televisiolähetysten – joita on ollut jo yli 100 vuotta – ja matkapuhelinverkon
välillä, ja miksi taajuudet ovat niin korkeita?
Ja mikä tärkeintä: miksi nämä korkeiden taajuuksien ominaisuudet eivät välttämättä ole aivan vaarattomia?
Ja seuraavat puhujat kertovat asiasta lisää.
No niin, kivi putoaa kohta.
No, näimme siis kaksi asiaa. Aalto leviää.
Siinä tapauksessa kyseessä on käytännössä kaksiulotteinen aalto. Se on aineen liike.
Ja siinä pysäytyskuvassa näkyy vielä muitakin aaltoja.
Ja se vastaa täysin todellisuutta, mikä myös osittain selittää sen vaarallisuuden.
Jos minulla on kännykkäni tällaisessa tilassa – ja oletetaanpa, ettemme ole juuri luennolla – niin ehkä 20 ihmistä
tai enemmän käyttäisi juuri älypuhelimiaan, mikä tarkoittaisi, että tilassa vallitsisi signaalisotku.
Se on vähän kuin juhlissa.
Siinä vaiheessa kaikkien on nostettava intensiteettiään, eikä se ole välttämättä toivottavaa.
No niin, kivi veteen – sen olemme nähneet, ja vesi liikkuu.
Radioaaltojen kohdalla tilanne on samanlainen.
Antenni säteilee, mutta ei tällä kertaa kaksiulotteisesti, vaan pallomaisesti.
Ja mikä tärkeintä, siinä ei ole lainkaan ainetta, joten se toimii myös tyhjiössä.
Ja yleensä ei näe mitään, ei kuule mitään.
Ja sen, että tällaista ylipäätään on olemassa ja että sitä on tutkittu tieteellisesti, voimme kiittää fyysikko Heinrich
Hertziltä, joka katkaisi yhtäkkiä suuren virran, rakensi sitten vastaanottimen, ja siinä syntyi
vähän kipinää, ja siksi sitä kutsutaan ”kipinöiksi”.
On vielä yksi valtava ero, joka on käytännön kannalta erittäin tärkeä: kuten olemme nähneet,
veden aallot etenivät noin 20 cm/s:n nopeudella.
Ääniaallot, jotka me kaikki tunnemme, 300 m/s – jokainen on kokenut niitä ukkosmyrskyn aikana.
Salaman näkee, ja riippuen siitä, missä salama iski, kestää yhdestä kymmeneen – tai jopa pidempään –
sekuntia, ennen kuin ukkosen jyrinä kuuluu, 300 m/s.
Sähkömagneettisten aaltojen nopeus on hieman suurempi, eli ei 300 m/s, vaan 300 000 km/s.
Eli 300 000 000 m/s, miljoona kertaa niin nopea.
Tämä on tietysti erittäin tärkeää käytännön sovelluksissa.
Mutta jotta asia voidaan asettaa oikeaan perspektiiviin: jos joku kytkee laserin päälle Kuussa,
kestää noin sekunnin, ennen kuin se näkyy täällä.
Jos sama tapahtuisi Auringossa, siihen menisi kahdeksan minuuttia.
Tämä on siis esimerkki siitä, kuinka suuria etäisyydet avaruudessa ovat.
Tämä on nyt ainoa kaava: Aallonpituus riippuu valon nopeudesta c:stä, 300 000 km/s jaettuna taajuudella.
Niin ja niin monta aaltoa kulkee ohi, niin sen voi suunnilleen kuvitella.
Toisin sanoen, mitä korkeampi taajuus, sitä lyhyempi aallonpituus.
Nykyinen 5G-verkko käyttää aallonpituuksia tällä alueella , ja aiemmin käytettiin vielä keskiaaltoja,
joiden aallonpituudet olivat 1 000 metriä tai 1 600 metriä.
Niin sanotut lyhytaallot olivat esimerkiksi 49 metriä, jolloin taajuudet olivat vielä kilohertsin (kHz) alueella.
Ja vasta FM:n – ultralyhytaaltojen – myötä siirryttiin tuolloin megahertsin (MHz) alueelle, eli 1 miljoonaan
värähtelyyn sekunnissa – mikä tietenkin olisi nykyäänkin vielä suhteellisen pitkä aallonpituus.
No, siinäpä ensin muutama perusasia.
Joten muistetaan tämä: sähkömagneettisia aaltoja ei voi kuulla eikä nähdä.
Jotkut tuntevat sen, useimmat eivät, en minäkään.
Ja ne leviävät uskomattoman nopeasti, eikä aallonpituudella tai taajuudella ole aivan merkityksetöntä.
No, meillä on ollut radio jo ”ikuisuuden ja kolme päivää”.
Siellä oli yksi keskuslähetin – ”ikuisuus ja kolme päivää” tarkoittaa noin 100 vuotta –, monia
vastaanottimia, mutta kuten sanoin, vain yksi lähetin, ja tiedonkulku sujui vain yhteen suuntaan.
Ja juuri keskiaalloilla kaistanleveys oli pieni, koska siellä lähetettiin pääasiassa puhetta
tai musiikkia, jonka laatu oli melko vaatimaton.
Ja tämä johdattaa meidät nyt erääseen asiaan:
Kun haluan siirtää tietoa – puhetta, musiikkia tai videota – se ei onnistu pelkästään yhdellä
taajuudella, vaan tarvitaan tietty kaistanleveys.
Joten minun on maksettava siitä.
Mobiiliviestinnässä emme puhu kilohertseistä, aluksi puhuttiin megahertseistä ja nyt gigahertseistä
– 5G:n taajuusalue ulottuu 6 tai 8 GHz:iin asti.
Palaan hetken kuluttua siihen, miksi korkeat taajuudet ovat niin tärkeitä.
No, nyt siis matkapuhelinverkko, se on selvää, meillä on lähetin, tukiasema, joka sijaitsee tyypillisesti kilometrin tai muutaman
kilometrin päässä – 5G:n tapauksessa etäisyys voi olla jopa vain 100 metriä – ja monia puhelimia
vastaanottimina sekä monia puhelimia samanaikaisesti lähettiminä, kuten jo aiemmin lyhyesti mainitsin.
Siitä tulee hieno aaltosalaatti, kun ne kaikki tekevät jotain samaan aikaan.
Ja tarvitsen aina suuremman kaistanleveyden ja suuremman tiedonsiirtonopeuden.
Tämän voi muuten kuvitella samalla tavalla kuin liittovaltion talousarviossa:
Se oli aikoinaan, noin vuonna 1950, kun synnyin, 100 miljoonan luokkaa, satoja miljoonia.
Silloin pystyin rahoittamaan 2–3 miljoonan arvoisia hankkeita.
Nyt puhumme miljardeista, ja siihen tarvitsen tietysti noin 500 miljardin liittovaltion budjetin.
Täällä tilanne on suunnilleen sama: jos haluan siirtää suuria tietomääriä, tarvitsen paljon enemmän kaistanleveyttä.
Tyypillinen esimerkki: alkuperäisessä analogisessa televisiolähetyksessä kaistanleveys oli noin 5 MHz.
Digitaalisesti enää vain noin 1 MHz ja vähän enemmän.
GHz:n tapauksessa ratkaisevaa on, mitä kaistanleveyttä käytän ja kuinka paljon dataa haluan
juuri siirtää, ja tämä tapahtuu dynaamisesti.
Palataanpa vielä kaistanleveyteen – kerroinhan juuri tästä: analoginen radio on herkkä häiriöille, kun taas
digitaalinen televisio ja radio kestävät häiriöitä hyvin.
Mutta mainitsin vain ohimennen, että digitaalitelevisiossa on pieniä järjestelmällisiä virheitä.
Jos joukossamme on jalkapallofaneja, kiinnittäkää huomiota siihen, että jos pelaaja on pienikokoinen, pukeutunut
ehkä johonkin punaiseen ja juoksee vihreällä nurmikolla, hänen ympärillään on aina pieni viiva, jos sitä tarkkailee.
Se on virhe, mutta se ei juurikaan häiritse.
Matemaattisesti kyseessä on niin sanottu Gibbsin ilmiö – en sano siitä enempää.
No, lähetys – miksi juuri niin korkeat taajuudet, sanoin juuri.
Jokainen lähetys vaatii tietyn taajuusresurssin, eli taajuuskaistan.
Sen ei saa mennä päällekkäin muiden kanssa.
Ja jos minulla on paljon kanavia, tarvitsen tietysti paljon enemmän kaistanleveyttä, ja jos
haluan siirtää paljon dataa, vieläkin enemmän.
No, video, kuten jo sanoin, MHz, paljon dataa, 10–100 MHz.
Luultavasti siitä voi saada vieläkin enemmän irti, tilanteesta riippuen.
6G:n osalta varmasti – riippuu tietysti aina siitä, millaiset vaatimukset kulloinkin on.
Okei, olin jo aiemmin vihjannut tästä lyhyesti suullisesti, tarkoituksella, sillä kun kerron vain jotain, ihmiset kuuntelevat
sitä tarkemmin kuin silloin, kun he näkevät samalla jotain.
Eli: 100 MHz vastaa suunnilleen sitä, että tarvitsen miljardin euron budjetin tai gigahertsin taajuusbudjetin.
Ja kaaviossa, tuolla oikealla, näkyvät ne taajuusalueet, joita esimerkiksi UMTS käytti – se oli 3G –, sitten LTE:llä on jo
huomattavasti enemmän ja nyt 5G tarvitsee vielä paljon enemmän.
Ja kuten sanoin, se riippuu tilanteesta, asiaa käsitellään joustavasti, mutta suunnilleen näin sen voi kuvitella.
No niin, nyt meillä on niin sanotusti perusasiat hallussa, ja seuraavaksi käydään läpi,
niin sanotusti, mitkä ovat kriittiset seikat.
Nämä olivat siis aluksi perusasiat. Tässä spektrit vielä kerran.
Kuten nähdään, 5G vaatii huomattavasti enemmän kuin 4G tai LTE. LTE tarkoittaa muuten ”Long Term Evolution”.
Aika merkityksetön juttu, jolla on myös erilaisia vaiheita.
Nyt asia muuttuu mielenkiintoiseksi biologian kannalta tai mahdollisten haittojen kannalta.
On olemassa yksi kriteeri: mitä korkeampi taajuus, sitä suurempi siirrettävä energia.
Jotkut ehkä tietävätkin, että radiosignaali on aalto, mutta samalla se on myös ikään kuin pieni tykinkuula tai
fotoni – valon tapauksessa sitä kutsutaan myös fotoniksi.
Ja mitä korkeampi taajuus, sitä enemmän energiaa siinä on.
Ja kun tämä 5G-aalto imeytyy ihooni tai silmiini, sillä on tietty tunkeutumissyvyys ja se imeytyy kokonaan.
Ja jos puhun nyt, sanotaanpa, 100 MHz:stä verrattuna 8 GHz:iin, se tarkoittaa, että minuun kohdistuu
80 kertaa enemmän energiaa energia-pakettia kohden.
Se on yhtä aikaa aalto ja eräänlainen paketti, riippuen siitä, miten sitä tarkastelee.
Ja se on kaikkein pahinta.
Kuulin jossain luennossa tai esityksessä: ”No, sehän on hienoa”, tai mitä me näemme?
Tässä näemme, että mitä korkeampi taajuus, sitä pienempi tunkeutumissyvyys.
Tämä on tunkeutumissyvyys, tämä on taajuus – molemmat ovat logaritmisia esityksiä.
Muuten ei näkyisi mitään, jos se olisi lineaarista, ja muistamme vain: mitä korkeampi taajuus, sitä pienempi tunkeutumissyvyys.
Tätä kuvattiin seuraavasti: ”Sehän on hyvä, silloin se ei mene niin syvälle sisään.”
Olen muun muassa koulutettu säteilysuojelun ammattilainen, koska olen työskennellyt monien
vuosien ajan radioaktiivisten aineiden parissa.
Siellä opin, että mitä pienempi tunkeutumissyvyys, sitä huonompi. Miksi?
Energiatiheys – riippumatta siitä, onko kyseessä radioaktiivista ionisoivaa säteilyä vai ei-ionisoivaa säteilyä.
Mitä pienempi tunkeutumissyvyys on, sitä enemmän energiaa varastoituu tiettyyn tilavuuteen.
Ja se on mielestäni selvää: mitä enemmän energiaa tiettyyn tilavuuteen kohdistuu, sitä suurempi on
mahdollisuus, että siitä voi aiheutua ongelmia ja vahinkoja.
On itse asiassa melko naiivisti sanottu, että kyllä, ionisoiva säteily on selvästikin haitallista, mutta asia on nyt niin
– seuraavat puhujat varmasti kuvaavat tätä vielä tarkemmin – että myös tämän ei-ionisoivan säteilyn kanssa on ongelmia.
No, tämä on ehkä kaikkein tärkein dia.
Pieni tunkeutumissyvyys ei ole hyvä, vaan huono.
Tässä vasemmalla näemme 5G:lle tyypillisen kaaviokuvan.
Ei koko 5G-verkkoa – eli maaseudulla 5G:tä ei ole – mutta tiheästi rakennetuilla alueilla toiminta tapahtuu niin, että
säteilyä ei tuoteta yhdellä antennilla, vaan ns. antennimatriisilla, esimerkiksi 8x8
lähettimellä, sähköteknisen manipuloinnin avulla.
Mutta kun puhutaan säteestä, mieleen tulee taskulamppu tai laser, mutta kyse ei ole siitä.
Valmistellessani tätä esitelmää minun piti ensin itsekin oppia se.
Minäkin olin jotenkin kuvitellut asian juuri niin.
Mutta ei, asia ei ole niin, niitä kutsutaan myös lyijykynäsäteiksi, vaan pikemminkin
näin: tämä on niin sanottu polaarikaavio.
Tämä osoittaa, mihin suuntaan signaalin voimakkuus on, kun tietty määrä yksittäisiä antenneja lähettää
koordinoidusti, ja kun katsomme 0 asteen suuntaan, se on pääkeila – näitä kutsutaan myös keiloiksi.
Se ei ole niin paikallista eikä niin suunnattua, mutta se on tietysti käytännössä paljon parempi kuin jos kyseessä olisi
ympärisäteily, kuten olemme nähneet pallohaalareiden tapauksessa.
Se kohdistuu nimenomaan siihen, joka sitä tarvitsee, ja hieman hänen ympäristöönsä, eikä
muu ympäristö enää huomaa sitä niin paljon.
Se on jo sinänsä myönteinen asia, mutta se, joka on säteilyn vaikutusalueella – eikä kyse ole vain hänestä,
vaan ehkä myös jostakusta, joka sattumalta seisoo hänen vieressään – altistuu tietysti myös säteilylle.
Mutta kuten jo sanoin, suurempi vaara on itse asiassa oma laite, ainakin jos sitä käsitellään näin .
Kun käytät handsfree-toimintoa ja pidät laitetta kädessäsi tuolla tavalla, se toimii
paljon paremmin, joten voin vain suositella sitä.
No niin, 5G:n taajuusalue on siis 700 MHz, tässä lukee ”jopa 26 GHz”, joten minun tietojeni mukaan 5G ulottuu vain 8
GHz:iin asti – aivan kuten Radio Eriwan sanoisi: ”Se riippuu!”
Joten jos minulla on maaseutualue, käytän siellä matalia taajuuksia.
Miksi? Koska ne eivät käytännössä imeydy ilmaan, en tarvitse tälle alueelle tukiasemaa.
Jos haluan työskennellä suunnatulla säteellä, eli korkeimmilla taajuuksilla, tarvitsen ”silmämääräisen arvion” mukaan luultavasti
100 pienempää tukiasemaa. Se on tietenkin paljon kalliimpaa.
Ja sitten on vielä keskialue ja kapeampi alue.
Ja niin sitä pitää ajatella. Vilsbiburg ei ole kovin suuri, luulen, että se on pikemminkin keskikokoinen.
Ja kun olemme isommassa kaupungissa, siellä 5G – hyvin todennäköisesti, olipa se sitten jo tänään tai joskus
lähitulevaisuudessa – 5G, sillä kestää tietysti jonkin aikaa, ennen kuin kaikki on teknisesti toteutettu.
Sehän maksaa vähän rahaa.
No niin, eli nyt olemme – sanotaanko – käyneet läpi vain tekniset seikat ja viitanneet jo
hieman siihen, missä ongelmia saattaisi olla.
Yleisesti ottaen kaipaan niin sanottua ennalta varautumisen periaatetta.
EU:ssa on tähän asti ollut tavallista, että uusi teknologia otetaan käyttöön vasta, kun on varmistettu
asianmukaisen riskianalyysin ja riskinarvioinnin avulla, että se on todellakin turvallista.
Yhdysvalloissa tilanne on hieman päinvastainen.
Ensin tehdään jotain, sitten katsotaan, tapahtuuko mitään, ja jos jotain tapahtuu, niin jarrutetaan.
Rakas juontajamme Ronny mainitsi äsken myös koronarokotteen, jonka kohdalla ennalta
varautumisen periaatetta ei todellakaan enää sovellettu.
Jopa entinen liittokanslerimme sanoi: ”Olemme kaikki koekaniineja”.
Mutta olen varma, ettei moni täällä istuvista ole suostunut koe-eläimeksi.
Ja mitä tulee matkapuhelinverkkoihin, olen sitä mieltä, että jossain vaiheessa ennalta
varautumisen periaatetta ei ole noudatettu.
Ja pysyin aika tarkasti 20 minuutin aikarajassani.
Eli vielä kerran yhteenvetona: radioaallot, niitä ei näe, ne etenevät tyhjiössä, mutta todella valtavalla nopeudella.
Ja matkapuhelimilla on epäilemättä hyödyllisiä käyttötarkoituksia, kuten Ronnykin jo totesi.
Mutta, kuten jo sanoin, ennalta varautumisen periaate pätee periaatteessa.
Mitä korkeampi taajuus, sitä suurempi energian syöttö, ja tiheästi rakennetuilla alueilla
esiintyy tai tulee esiintymään suunnattua säteilyä.
Toisaalta on hyvä, että yleistä kuormitusta vähennetään hieman, mutta toisaalta se ei olekaan niin hyvä
asia, sillä se, joka joutuu suihkun alle, joutuu sitten hieman suurempaan kuormitukseen.
Kyllä, siinä se oli. Kiitos.
Matkapuhelin- ja Wi-Fi-säteily vahingoittaa ihmisiä, eläimiä ja ympäristöä. Tarvitsemme säteilyttömiä alueita! asza.org