Cosa è che si sta sperimentando

Sulla stampa specializzata e non, inerente questo argomento, accanto alla sigla 5G (Quinta Generazione) compare spesso la parola “sperimentazione”. La sperimentazione della nuova tecnologia ha riguardato e riguarda tutt’ora la fase di prova e collaudo della medesima a livello tecnologico, per verificarne l’appropriato ed esatto funzionamento.

Nelle città italiane in cui tale “sperimentazione” è stata avviata o è già operativa, i soggetti coinvolti, Amministrazioni pubbliche, Enti di categoria e gestori hanno firmato accordi e convenzioni al solo fine di verificare se il nuovo sistema di trasmissione dati fosse o meno in grado di garantire livelli di connessione più stabili rispetto a quelli del 4G, verificando le prestazioni che gli studi e le ricerche hanno immaginato essere realizzabili.

I precedenti protocolli di comunicazione Tacs (1G), Gsm (2G), Umts (3G) ed Lte (4G) che si sono succeduti hanno garantito ad ogni ulteriore passaggio tecnologico un innegabile miglioramento delle prestazioni per gli utenti ed anche il cosiddetto 5G non si sottrae a questa logica.

Le potenzialità applicative del 5G

Gli ingegneri che hanno iniziato a progettare questo nuovo sistema hanno individuato tre prerogative che lo caratterizzano rispetto ai quattro sistemi precedenti ed in particolare:

1. la grande mole di dati che è in grado di trasferire,
2. il minor tempo in cui tali dati vengono trasferiti,
3. l’applicazione all’Internet alle cose (IOT - Internet of Things), dove lo scambio di dati/informazioni non è più solo tra persone, ma anche tra persone ed oggetti e tra soli oggetti, senza tralasciare gli ambiti immersivi ed i servizi “mission critical”, cioè quelle in cui si vuole ridurre il rischio per l’uomo, facendo operare al suo posto macchinari.

La tecnologia di quinta generazione permetterà infatti di coinvolgere ogni strumento elettronico che abbia capacità di connettersi con la rete. L’internet delle cose massivo potrà essere realizzato con tutti i dispositivi indossabili e che permettono di comandare e controllare da remoto. Sarà possibile, ad esempio, mandare al medico, in tempo reale, mentre si svolge la corsa, il tracciato del cardiogramma, solo indossando un orologio che permetta la connessione e gli opportuni elettrodi.

Sarà dunque possibile progettare servizi personalizzati in grado di garantire cure ed assistenza continuative, attraverso una relazione interattiva con i pazienti in modalità remota.

Gli ambiti immersivi sono ottenuti con occhiali/visori in grado di offrire una visibilità aumentata capace di restituire agli occhi che si spostano la medesima visione che si avrebbe della realtà senza il sofisticato apparecchio. Questo infatti è in grado di riconoscere i movimenti oculari e di mandare i segnali per offrire l’esatta visione declinata sul movimento della pupilla, il tutto mediante il trasferimento di una grande mole di dati in tempi brevissimi da remoto, come abbiamo già detto.

Per quanto riguarda i servizi “mission critical” ci si riferisce ad esempio ad esperienze di guida automatica delle auto mediante applicazione di robotica perché la nuova tecnologia di quinta generazione permette di ridurre drasticamente il ritardo nella ricezione dei segnali. La ridotta latenza, il ritardo alla risposta, passerebbe dagli attuali 100 millisecondi del 4g a meno di 10 millisecondi. Questo rappresenta lo spazio tra un invio e l’altro di sequenze di bit, in altre parole: il 5G usa sequenze temporali più brevi consentendo la trasmissione di un maggiore numero di dati nello stesso intervallo di tempo e, dunque, una connessione molto più veloce.

In questo modo il 5G permette ai sistemi automatici di reagire con un tempo di risposta inferiore a quello dei riflessi umani, rendendo possibile il dialogo in tempo reale con le infrastrutture della strada e della mobilità, fornendo agli automobilisti informazioni vitali per la sicurezza. Il segnale elaborato da server/processori remoti sarà veicolato da autostrade informatiche in grado di supportare un enorme traffico di dati con tempestività ed immediatezza.

Ulteriori applicazioni sono previste per il monitoraggio sismico degli edifici e delle infrastrutture, abilitando tutta una serie di servizi collegati all’evento sismico come il blocco dell’erogazione del gas/energia elettrica, allerta dei soccorsi dalle centrali operative in tempo reale oppure in ambito agricolo, permettere l’uso di droni in grado di attivare sistemi d’irrigazione artificiali quando i sensori ne rilevano la necessità.

In questo senso l’innovazione tecnologica rende possibile ottimizzare i servizi permettendo una loro migliore erogazione, con importanti ricadute anche su settori, fra gli altri, come la mobilità, la pubblica sicurezza, porti ed aeroporti, hub logistici, fabbriche, magazzini fino a comprendere la gestione dei rifiuti.

Le bande di frequenza utilizzate: ci sono rischi per la salute?

Come abbiamo accennato la diminuzione della latenza è in parte dovuta anche al fatto che i passaggi di segnale sono spostati e concentrati nella parte periferica della rete e questo è reso possibile con l’uso di nuove porzioni dello spettro radio, in particolare nella regione delle onde millimetriche.

Per tentare di comprendere la potenziale nocività delle onde elettromagnetiche utilizzate dalla tecnologia 5G non possiamo non partire dalla descrizione dello spettro elettromagnetico, cioé dell’insieme delle frequenze utilizzate dai campi elettromagnetici. In tale spettro, la telefonia mobile di seconda, terza e quarta generazione utilizza le frequenze nell’intervallo 900 - 2600 MHz. Al 5G sono state assegnate frequenze libere, finora non utilizzate per la telefonia mobile, ovvero le bande di frequenza 3600 - 3800 MHz e 26500 – 27500 MHz, di seguito “banda 26 GHz” (1 GHz = 1000 MHz), con la previsione di utilizzo della banda 700 MHz attualmente occupata dal segnale TV.

Occorre qui ricordare che i ripetitori TV sono posizionati lontano dai centri abitati perché per assicurare il servizio devono emettere un segnale costante verso un’area di grandi dimensioni, al fine di garantire a tutti gli apparati televisivi che insistono su quell’area la necessaria “copertura”. Le onde elettromagnetiche della banda 26 GHz vengono anche indicate come onde millimetriche. In realtà, con onde millimetriche di solito si indica una porzione di spettro più alta, tra i 30 ed i 300 GHz. Le onde millimetriche del 5G (circa 26 GHz), essendo frequenze più alte tra quelle finora utilizzate per la telefonia cellulare, comportano una minore penetrazione sui tessuti ed in generale sugli organismi cellulari.

A frequenze così elevate i campi elettromagnetici non riescono a propagarsi a lunga distanza in quanto non riescono a penetrare gli ostacoli e vengono facilmente assorbiti dalla vegetazione o dalla pioggia. Per garantire una copertura ottimale del segnale in radio frequenza si dovranno, quindi, utilizzare “small cell” o antenne multiple che posizionate in maniera capillare garantiranno un elevato grado di copertura in ogni ambiente. Di conseguenza il numero di antenne aumenterà progressivamente, anche se considerata la piccola dimensione delle celle, le loro potenze di emissione saranno notevolmente inferiori rispetto a quelle delle attuali stazioni radiobase, con picchi di emissione più bassi in prossimità delle antenne stesse.

Inoltre nello spettro elettromagnetico i fenomeni di ionizzazione si hanno convenzionalmente intorno agli 8000 THz (1 THz = 1000 GHZ), valore a partire dal quale l’intensità delle frequenze iniziano a danneggiare le cellule del corpo umano per cui siamo ben lontani e ben al di sotto dei valori di frequenza necessari al 5G.

Un'analisi sui possibili effetti sulla salute è stata condotta recentemente dall’ISS.

Dove saranno poste le antenne

Le nuove antenne potranno essere installate o sui tralicci già esistenti e già ospitanti la tecnologia 3G e 4G, eventualmente realizzando la condivisione dei siti tra gli operatori detta anche “co-siting”, oppure considerata la loro ridotta dimensione, queste potranno essere inserite nei pali dell’illuminazione stradale, nei semafori ed alle fermate del trasporto pubblico locale.

Con la tecnologia di quinta generazione l’utenza sarà circondata da tante antenne, di intensità minore rispetto alle tecnologie precedenti (4G e 3G), ma in grado di garantire una maggiore omogeneità di copertura. In altre parole, più le antenne 5G saranno vicine agli utenti, più bassa sarà la potenza necessaria alla Stazione Radio Base.

Quali antenne

Inoltre, la tecnologia 5G utilizza le antenne “massive MIMO” (già sviluppata utilizzando la tecnologia 4G): tale sistema prevede un elevato numero di antenne in trasmissione che collegano contemporaneamente più utenti, aumentando la capacità trasmissiva della stazione. Insieme all’altra tecnologia chiamata “beamforming” o antenne a fasci conformanti o a fasci variabili, che riesce a modellare il fascio emesso, dando ai lobi di trasmissione la forma e la direzione più opportuna per ottimizzare il collegamento con l’utente, il mMIMO permette di realizzare una trasmissione più efficiente per un particolare utente o gruppi di utenti (stazioni, aeroporti, stadi) favorendo la riduzione delle interferenze ed indirizzando la potenza solo laddove ci sia una reale necessità.

In questo modo i lobi dinamici offrono una copertura differenziata dell’area di pertinenza della cella, modellando in maniera dinamica l’irraggiamento per adattarlo alle esigenze di copertura dell’utenza più che fornire una copertura fissa dell’area, come invece accadeva con le antenne fino al 4G. Il fascio unidirezionale utilizzato dalla tecnologia 5G viene emesso dunque da antenne capaci di gestire meglio la loro potenza, anche modificando la direzione di puntamento. Quanto sopra, rappresenta un vantaggio perché il campo elettromagnetico tende a concentrarsi solo sull’utente che necessita della connessione e non interessa più un’area in modo indifferenziato come nelle tecnologie fino al 4G.

Occorre qui ricordare che la normativa italiana per il monitoraggio ed il controllo del Campi Elettromagnetici non riguarda le sorgenti mobili, ma solo quelle fisse che impattano sulle persone indipendentemente dalla loro volontà e pertanto nessun protocollo di protezione è previsto per i singoli telefoni cellulari, se non una norma di prodotto che deriva da uno standard europeo.

Bisogna anche considerare che al momento, non è possibile spegnere gli impianti costruiti con le tecnologie di trasmissione precedenti perché gli utenti di terminali 2G e 3G sono ancora numerosissimi e gli operatori hanno un obbligo di servizio.

Pertanto, lo sviluppo di infrastrutture di rete per la nuova tecnologia 5G richiede di analizzare la situazione dei siti attualmente in servizio con le altre tecnologie (2, 3 e 4 G), al fine di verificare che l’introduzione di questa nuova tecnologia, in aggiunta a quelle preesistenti, avvenga nel rispetto dei limiti vigenti. I livelli di campo elettromagnetico sono una grandezza fisica ben misurabile e la legge italiana stabilisce che nei luoghi dove è prevista o è prevedibile la presenza umana per un periodo superiore a quattro ore, il limite da non superare è di 6 V/m.

A livello europeo, la maggior parte dei paesi ha adottato il limite massimo all’esposizione, stabilito dall’ICNIRP ( “International Commission on non-Ionizing Radation Protection” ) l’organismo internazionale che studia le emissioni elettromagnetiche ed ha fissato un limite di circa 60 V/m, dieci volte superiore a quello italiano.

Il valore di 6 V/m rappresenta la somma dei campi di tutte le sorgenti, quindi se in una certa area arrivano i segnali di tre o più stazioni radio, è la somma di queste che non deve superare il limite di 6V/m e pertanto tale limite non potrà essere superato neanche con l’avvio della tecnologia di quinta generazione.

Come abbiamo accennato, in situazioni di “co-siting” si rende necessario valutare l’esposizione combinata dei campi elettromagnetici a Radio Frequenza RF prodotti da più impianti e da tutte le tecnologie ivi presenti (Gsm, Umts, Lte, 5G) ed occorre pertanto tenere conto che nella maggior parte delle grandi città lo spazio elettromagnetico a disposizione per l’aggiunta di nuovi sistemi e tecnologie risulta essere ormai prossimo alla saturazione. È indubbio quindi che almeno in una prima fase i livelli di campo elettromagnetico potranno localmente aumentare proprio per la contemporanea presenza di più sorgenti (vecchi impianti e nuovi) che dovranno all’inizio coesistere.

La normativa italiana, basandosi su ipotesi cautelative e tenendo conto delle massima potenza trasmissibile in concorso da tutti gli impianti presenti, regolamenta l’installazione di nuovi impianti previo parere preventivo delle agenzie per la protezione ambientale. La sovrapposizione delle sorgenti ipotizzate contemporaneamente emittenti rende, a volte, difficoltosa l’implementazione di nuovi servizi oltre a quelli esistenti, ma questo a tutela della popolazione.

ARPAT è fortemente impegnata, compatibilmente con le risorse umane disponibili, a garantire i controlli preventivi e quelli sul territorio che hanno mostrato come l’azione preventiva sia efficace non presentandosi superamenti dei limiti nelle campagne di misura di controllo effettuate.

Testo di Sergio Lavacchini con il contributo di Fabio Francia e la collaborazione di Gaetano Licitra

Per approfondimenti Ecoscienza 4/2019 

Tutte le immagini contenute in questa Arpatnews sono foto scattate da Sergio Lavacchini all'opera “Data Verse” di Ryoji Ikeda, esposta presso l’Arsenale, 58’ Esposizione Internazionale d’Arte La Biennale di Venezia, “May you live in Interesting times”.