Ora si fa interessante.
Criterio: maggiore è la frequenza, maggiore è l'energia trasmessa.
Forse qualcuno di voi sa già che un segnale radio è un’onda, ma allo stesso tempo è
anche un po’ come una piccola palla di cannone.
E più alta è la frequenza, maggiore è l'energia contenuta in quell'oggetto.
Bene, allora vorrei finalmente presentare il primo relatore.
È famoso come un cane variopinto, non solo nella nostra cerchia, ma anche ben oltre, infatti il mio collega del consiglio
direttivo dell’MWGFD, il fisico e professore Werner Bergholz, persona estremamente simpatica e molto apprezzata da tutti, è
anche membro esperto in diverse commissioni d’inchiesta – ad esempio quelle sui fatti relativi al
coronavirus nei Länder del Brandeburgo e della Turingia.
È stato professore di Ingegneria Elettrica alla Jacobs University di Brema e ha lavorato per 17 anni presso la
Siemens a Monaco di Baviera e a Ratisbona in qualità di esperto di gestione della qualità e dei rischi.
Siamo curiosi di sapere, caro Werner, cosa ci racconterai nella tua relazione introduttiva sull’argomento di oggi,
intitolata “Tecnologia di telefonia mobile: fondamenti fisici e vantaggi tecnici del 5G”, e con questo ti cedo la parola.
Grazie mille, caro Ronny, per queste gentili parole.
Ho scritto: «Principi fisici e vantaggi tecnici». Ma... punto, punto, punto...
Per ora parlerò delle nozioni di base e, come ho scritto nella cartella stampa, inizierò da Adamo ed Eva.
E ora vi mostro un breve video in cui viene lanciata una pietra nell'acqua e si vede come si propaga l'onda.
È proprio così che ci si può immaginare le onde radio, e tra poco dirò qualcosa al riguardo.
Vediamo un po' se funziona.
Allora, ricapitoliamo: Che cos’è un’onda radio? – Per farsi un’idea.
Qual è la differenza tra la radiodiffusione – che esiste ormai da oltre 100 anni – e la telefonia
mobile? Perché si utilizzano frequenze così alte?
E, cosa più importante: perché queste caratteristiche delle alte frequenze non sono necessariamente innocue?
E a questo proposito interverranno i seguenti relatori, che ne parleranno più approfonditamente.
Allora, la pietra sta per cadere.
Allora, abbiamo notato due cose. L'onda si sta diffondendo.
In questo caso si tratta di un’onda quasi bidimensionale. È il movimento della materia.
E in questa immagine fissa si vedono anche altre onde.
E questo corrisponde esattamente alla realtà, il che ne costituisce in parte anche la pericolosità.
Se avessi il cellulare in una stanza del genere – e supponiamo, per un momento, di non essere proprio durante una conferenza –
allora forse ci sarebbero una ventina di persone o più che starebbero usando il proprio smartphone, e questo
significherebbe che ci sarebbe un vero e proprio caos di onde.
È un po’ come a una festa.
In questo caso tutti devono aumentare l'intensità, e questo non è necessariamente l'obiettivo da perseguire.
Bene, allora: abbiamo visto che quando si getta un sasso nell’acqua, questa si muove.
Con le onde radio è più o meno la stessa cosa.
L'antenna emette un segnale, ma ora non più in due dimensioni, bensì in modo sferico.
E, cosa più importante di tutte, non c’è materia coinvolta: funziona anche nel vuoto.
E di solito non si vede nulla, non si sente nulla.
E il fatto che esista una cosa del genere e che sia stata studiata scientificamente lo dobbiamo al fisico Heinrich Hertz,
il quale – dopo aver interrotto improvvisamente un forte flusso di corrente – ha poi costruito un ricevitore e lì si è verificata
una sorta di scintilla; ecco perché si chiama “funken”.
C'è ancora un'enorme differenza, che è molto importante dal punto di vista pratico: le onde d'acqua, come
abbiamo visto, si propagavano a una velocità di 20 cm/s.
Le onde sonore, che conosciamo bene, viaggiano a 300 m/s; tutti le hanno già sentite durante un temporale.
Si vede il lampo e, a seconda di dove si è verificato, ci vogliono da uno a dieci – o anche
più – secondi prima di sentire il tuono, 300 m/s.
Le onde elettromagnetiche sono leggermente più veloci: non 300 m/s, bensì 300.000 km/s.
Quindi 300.000.000 m/s, un milione di volte più veloce.
Questo è ovviamente molto importante per l'applicazione pratica.
Ma per mettere le cose in prospettiva: se qualcuno accendesse un laser sulla Luna, ci vorrebbe
circa un secondo prima che lo si vedesse da qui.
Se la stessa cosa accadesse sul Sole, ci vorrebbero otto minuti.
Ecco, questo per dare un’idea di quanto siano grandi le distanze nello spazio.
Questa è l'unica formula: la lunghezza d'onda è correlata alla velocità della luce c, 300.000 km/s divisa per la frequenza.
È più o meno così che ci si può immaginare la situazione: tante onde ti passano accanto.
Ciò significa che maggiore è la frequenza, minore è la lunghezza d'onda.
Quindi, l'attuale 5G utilizza lunghezze d'onda in questo intervallo , mentre in passato si utilizzavano ancora le onde
medie, che avevano una lunghezza di 1.000 metri o 1.600 metri.
Le cosiddette onde corte erano, ad esempio, di 49 metri; a quel tempo ci si trovava ancora nella gamma dei kilohertz (kHz).
E solo con le onde ultracorte (UKW) – così venivano chiamate all’epoca, anche se oggi sarebbero ovviamente ancora
relativamente lunghe – si è passati alla gamma dei megahertz (MHz), ovvero a 1 milione di oscillazioni al secondo.
Bene, per ora basta con alcune nozioni di base.
Quindi teniamo a mente questo: le onde elettromagnetiche non si sentono né si vedono.
Alcuni la sentono, la maggior parte no, io no.
E si propagano con una rapidità incredibile, e la lunghezza d'onda o la frequenza non è del tutto irrilevante.
Beh, ormai la radio ce l'abbiamo da “un'eternità e tre giorni”.
C’era un’emittente centrale – «un’eternità e tre giorni» corrispondono all’incirca a 100 anni –, molti
destinatari, ma, come già detto, una sola emittente, e il flusso di informazioni procedeva in una sola direzione.
E proprio sulle onde medie la larghezza di banda era ridotta, poiché si trasmettevano
essenzialmente programmi parlati o musica di qualità modesta.
E questo ci porta ora a una questione:
Quando voglio trasmettere informazioni – voce, dati musicali o video – ciò non avviene solo tramite una
frequenza, ma richiede una certa larghezza di banda.
Quindi devo pagare per questo.
Nel campo della telefonia mobile non si parla più di kilohertz, all’inizio si parlava di megahertz e ora di gigahertz:
si tratta della banda che arriva fino a 6 o 8 GHz con il 5G.
Tra poco spiegherò perché le alte frequenze sono così importanti.
Allora, per quanto riguarda la telefonia mobile, è chiaro, abbiamo un trasmettitore, la stazione base, che in genere si
trova a un chilometro o a qualche chilometro di distanza – con il 5G possono essere anche solo 100 metri – molti telefoni che
fungono da ricevitori e molti telefoni che fungono contemporaneamente da
trasmettitori, come avevo già accennato brevemente.
Quando fanno tutti qualcosa contemporaneamente, ne viene fuori un bel caos.
E ho sempre bisogno di una larghezza di banda maggiore e di una velocità di trasmissione dati più elevata.
A proposito, si può immaginare la cosa proprio come nel bilancio federale:
Era intorno al 1950, quando sono nato, si parlava di cifre dell’ordine dei 100 milioni, centinaia di milioni.
In quel modo riuscivo a finanziare progetti da 2-3 milioni.
Ora stiamo parlando di miliardi, e ovviamente mi servono 500 miliardi o giù di lì di bilancio federale.
Qui è più o meno la stessa cosa: se voglio trasmettere grandi quantità di dati, ho bisogno di molta più larghezza di banda.
Ecco un esempio tipico: nella televisione analogica originale la larghezza di banda era di circa 5 MHz.
In formato digitale ormai solo circa 1 MHz e poco più.
Per quanto riguarda i GHz, dipende dalla larghezza di banda che utilizzo e dalla quantità di dati che voglio trasmettere
in quel momento, e tutto questo avviene in modo dinamico.
Tornando alla questione della larghezza di banda, come ho già detto poco fa, la radiodiffusione analogica è
soggetta a interferenze, mentre la TV e la radiodiffusione digitali sono resistenti alle interferenze.
Ma l'ho detto solo così, per inciso: la televisione digitale presenta piccoli errori sistematici.
Se tra di noi ci sono appassionati di calcio, fate attenzione: se un giocatore è basso, magari indossa qualcosa
di rosso e corre sul prato verde, se ci fate caso, ha sempre una piccola linea che lo circonda.
È un errore, ma non salta particolarmente all’occhio.
Dal punto di vista matematico si tratta del cosiddetto fenomeno di Gibbs – non aggiungo altro.
Allora, per quanto riguarda la trasmissione, ho appena spiegato perché si utilizzano frequenze così elevate.
Ogni trasmissione richiede una certa quantità di spettro radio, ovvero una banda di frequenza.
Questo non deve sovrapporsi agli altri.
E se ho molti canali, mi serve semplicemente molta più larghezza di banda; e se voglio
trasmettere molti dati, ne serve ancora di più.
Quindi, come avevo già detto, video, MHz, molti dati da 10 a 100 MHz.
Probabilmente si può fare anche di più, a seconda dei casi.
Con il 6G sicuramente – dipende sempre dalle esigenze del momento.
Ok, ne avevo già accennato brevemente a voce, di proposito, perché quando mi limito a raccontare qualcosa, si presta maggiore
attenzione rispetto a quando si vede qualcosa allo stesso tempo.
Quindi: 100 MHz corrispondono all’incirca a un budget di miliardi di euro oppure a un
budget di frequenze nell’ordine dei gigahertz.
E nel grafico, lì a destra, ci sono le larghezze di banda utilizzate, ad esempio, dall’UMTS, che era la 3G; poi l’LTE ne
richiede già molto di più e ora il 5G ne richiede ancora di più.
E, come ho detto, dipende; la questione viene gestita in modo flessibile, ma è più o meno
così che ci si può immaginare la situazione.
Bene, ora abbiamo, per così dire, le basi e quello che viene dopo, diciamo, sono gli aspetti critici.
Queste erano, per ora, le nozioni di base. Ecco di nuovo gli spettri.
Come si può vedere, il 5G richiede molto di più rispetto al 4G o all’LTE. A proposito, LTE sta per «Long Term Evolution».
Una cosa piuttosto insignificante, che presenta anche diverse fasi.
A questo punto la questione diventa interessante dal punto di vista biologico o in termini di potenziali danni.
C'è un criterio: maggiore è la frequenza, maggiore è l'energia trasmessa.
Qualcuno forse sa che un segnale radio è un’onda, ma allo stesso tempo è anche simile a una piccola palla di cannone o a
un fotone – nel caso della luce, lo si chiama proprio fotone.
E più alta è la frequenza, maggiore è l'energia contenuta in quell'oggetto.
E se questa onda 5G viene assorbita dalla mia pelle o dai miei occhi, ha una certa profondità
di penetrazione e viene assorbita completamente.
E se ora, diciamo, parlo di 100 MHz rispetto a 8 GHz, l’energia per ogni pacchetto
energetico che mi colpisce è 80 volte maggiore.
È allo stesso tempo un'onda e una sorta di pacchetto, a seconda di come la si guarda.
E questa è la cosa peggiore in assoluto.
Ho sentito in una conferenza o in una presentazione: «Sì, va benissimo», oppure cosa vediamo?
Qui possiamo osservare che, maggiore è la frequenza, minore è la profondità di penetrazione.
Questa è la profondità di penetrazione, questa è la frequenza – entrambe sono rappresentazioni logaritmiche.
Altrimenti non si vedrebbe nulla se fosse lineare, e ricordiamo solo che: maggiore è la
frequenza, minore è la profondità di penetrazione.
È stato detto: «Ma va bene così, almeno non entra troppo in profondità».
Tra le altre cose, ho anche una formazione in radioprotezione, poiché ho lavorato per molti anni con sostanze radioattive.
Lì ho imparato che minore è la profondità di penetrazione, peggio è. Perché?
La densità energetica, indipendentemente dal fatto che si tratti di radiazioni ionizzanti
radioattive o di radiazioni non ionizzanti.
Minore è la profondità di penetrazione, maggiore è l’energia depositata in un determinato volume.
E questo mi sembra logico: più energia arriva in un determinato volume, maggiore è la
probabilità che possa causare problemi e danni.
In realtà si è detto con una certa ingenuità: sì, è chiaro che le radiazioni ionizzanti sono dannose, ma il fatto è – e i relatori
successivi lo illustreranno sicuramente in modo più dettagliato – che anche le radiazioni non ionizzanti comportano dei problemi.
Beh, questa è forse la diapositiva più importante di tutte.
Una profondità di penetrazione ridotta non è un bene, ma un male.
Ecco, a sinistra vediamo una rappresentazione schematica tipica del 5G.
Non tutto il 5G – cioè, nelle zone rurali non è così – ma nelle aree densamente edificate funzionerà in modo tale che non si
utilizzerà una singola antenna, bensì una cosiddetta matrice di antenne, ad esempio 8x8 trasmettitori, per
generare un fascio tramite manipolazione elettrotecnica.
Ma un raggio… viene da pensare a una torcia o a un laser, ma non è così.
Mentre mi preparavo per questa conferenza, anch’io ho dovuto impararlo da zero.
Me lo ero immaginato più o meno così anch’io.
Ma no, non è così, si chiamano anche “raggi a matita”, bensì è piuttosto questo: si tratta di un cosiddetto diagramma polare.
Questo mostra in quale direzione, con un certo numero di antenne singole che trasmettono in modo coordinato tra loro, si concentra
l'intensità; e vediamo nella direzione di 0 gradi, che è il lobo principale – questi elementi vengono chiamati anche "lobi".
Non è così localizzato né così direzionale, ma ovviamente è molto più adatto all’applicazione rispetto a una radiazione
omnidirezionale, come abbiamo visto nel caso delle onde sferiche.
Si concentra specificamente su chi ne ha bisogno e un po’ sul suo ambiente circostante,
mentre il resto non se ne accorge più di tanto.
Questo è già di per sé un aspetto positivo, ma chi si trova esposto alle radiazioni – e non solo lui, ma
forse anche chi per caso si trova accanto a lui – ne subisce naturalmente le conseguenze.
Ma, come ho già detto, il pericolo maggiore è in realtà il proprio dispositivo, almeno se lo si maneggia in questo modo .
Se si usa la funzione vivavoce e lo si tiene in mano in questo modo, è molto meglio, quindi non posso che consigliarlo.
Bene, quindi il 5G ha una frequenza di 700 MHz, qui c’è scritto fino a 26 GHz, quindi, a quanto mi risulta, il 5G arriva
solo fino a 8 GHz – proprio come diceva Radio Erevan: «Dipende!»
Quindi, se ho una zona rurale, lì utilizzo le frequenze basse.
Perché? Perché queste non vengono praticamente assorbite dall'aria, quindi non ho
bisogno di una stazione base in quella zona.
Se voglio lavorare con un fascio direzionale, cioè con le frequenze più alte, a occhio e croce mi serviranno probabilmente
100 stazioni base più piccole. Il che è molto più costoso.
E poi ci sono la zona centrale e quella più ristretta.
Ecco come bisogna immaginarsela. Insomma, Vilsbiburg non è particolarmente grande, credo
sia piuttosto una città di medie dimensioni.
E quando ci troviamo in una città più grande, lì si chiamerà 5G – molto probabilmente, che sia già oggi o in un futuro
prossimo – il 5G, perché ci vuole un po’ di tempo prima che tutto venga realizzato dal punto di vista tecnico.
Dopotutto, costa anche un po’ di soldi.
Bene, quindi ora – diciamo così – ho illustrato solo gli aspetti tecnici e ho accennato
un po’ a dove potrebbero sorgere dei problemi.
In linea generale, mi manca il cosiddetto principio di precauzione.
Nell’UE, finora era infatti prassi comune che una nuova tecnologia venisse introdotta solo dopo essersi
accertati, tramite un’adeguata analisi dei rischi e una valutazione dei rischi, che fosse effettivamente sicura.
Negli Stati Uniti è un po’ il contrario.
Prima si agisce e poi si osserva se succede qualcosa, e se succede qualcosa, allora si interviene per frenare la situazione.
Il nostro caro conduttore Ronny ha accennato poco fa anche al vaccino contro il coronavirus: in quel caso il
principio di precauzione non è stato affatto applicato.
Persino il nostro ex cancelliere federale ha detto: «Siamo tutti cavie».
Ma sono sicuro che non molti di quelli che sono seduti qui si siano lasciati usare come cavie.
E quindi, per quanto riguarda la telefonia mobile, ritengo che, in qualche modo, il
principio di precauzione non sia stato rispettato.
E sono riuscito a rispettare i miei 20 minuti quasi alla lettera.
Allora, ricapitoliamo: le onde radio non si vedono, si propagano nel vuoto, ma a una velocità incredibile.
E la telefonia mobile ha senza dubbio delle applicazioni utili, come ha già detto anche Ronny.
Ma, come già detto, in realtà vale il principio di precauzione.
Maggiore è la frequenza, maggiore è l’apporto di energia e, in caso di edifici ravvicinati, si
verifica o si verificherà un’irradiazione direzionale.
Da un lato è positivo che l’esposizione complessiva venga leggermente ridotta, ma d’altro canto non è poi così
positivo: chi si trova proprio nel raggio del getto, infatti, è esposto a un’irradiazione leggermente maggiore.
Sì, è tutto. Grazie.
Le radiazioni dei cellulari e del Wi-Fi sono dannose per le persone, gli animali e l'ambiente.
Abbiamo bisogno di zone prive di radiazioni! asza.org