Wybrane aspekty budowy systemów radiowych w paśmie nielicencjonowanym

Sieci bezprzewodowe Wi-Fi na stałe zadomowiły się w naszych domach i biurach. Mimo tego korzystanie z nich ciągle jeszcze wzbudza wiele emocji i wątpliwości zarówno ze strony użytkowników, jak i osób decydujących o ich budowie. Niniejszy artykuł daje odpowiedz, jak w zgodzie z prawem i co najważniejsze bezpiecznie korzystać z sieci radiowych zainstalowanych wewnątrz budynków.

Aktualnie wykorzystywane są głównie trzy standardy: 802.11a/b/g, zakończyły się właśnie prace nad nowym standardem 802.11n. Wspólną cechą wymienionych standardów jest to, że wykorzystują one nielicencjonowane zakresy częstotliwości oraz korzystają z technik rozpraszania widma radiowego. Sprzęt działający w tych standardach nie podlegają koncesjonowaniu i morze być stosowany bez pozyskiwania pozwoleń radiowych. Aspekty prawne regulujące stosowanie urządzeń tego typu opisane są w dalszej części artykułu.

Brak urzędowej (w Polsce UKE) koordynacji stosowania urządzeń tego typu oraz zajmowanych przez nie kanałów radiowych sprawia, że często muszą one funkcjonować w środowisku o dużych zakłóceniach. Rodzi to obawy o ich wydajność ze względu na możliwość występowania interferencji. Obawy te są jak najbardziej słuszne. Jednak twórcy standardów transmisji danych w pasmach nielicencjonowanych zadbali o to, aby zminimalizować skutki interferencji, miedzy innymi poprzez właściwą konstrukcję protokołów transmisji i wykorzystanie modulacji szerokopasmowej.

Wzięto pod uwagę również fakt, że urządzenia powinny działać także w warunkach, gdy inne urządzenia działają nawet na tym samym kanale radiowym. Wszystkie standardy stosują cyfrową modulację, mającą rozpraszać sygnał w widmie radiowym by zmniejszyć wpływ na inne urządzenia i obniżyć podatność na zakłócenia. Zastosowano wiele mechanizmów na poziomie protokołów komunikacyjnych, mających na celu przeciwdziałanie niekorzystnym zjawiskom.

W zależności od prędkości transmisji i standardu, można zastosować różnego rodzaju modulację. Im większa efektywność modulacji, tym wyższa do uzyskania prędkość transmisji. Niestety, wyższa efektywność modulacji okupiona jest większą podatnością na zakłócenia. W przypadku zwiększenia się ilości błędów transmisji ponad pewien pułap, urządzenia obniżają prędkość transmisji i zmieniają modulacje na wolniejszą, ale bardziej odporną na zakłócenia.

Aspekty prawne

Opisywane sieci bezprzewodowe budowane są za pomocą urządzeń radiowych korzystających z pasma 2,4 i 5 GHz. Stosowanie tego typu urządzeń regulowane jest kilkoma przepisami. Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Transportu z dnia 3 lipca 2007 r. (Dz.U. 2007 nr 138 poz. 972) w sprawie urządzeń radiowych nadawczych lub nadawczo-odbiorczych, które mogą być używane bez pozwolenia radiowego z późniejszymi zmianami (Dz.U. 2008 nr 47 poz. 277), nie wymaga pozwolenia używanie urządzeń bliskiego zasięgu, typu szerokopasmowe systemy transmisji danych, spełniających poniższe wymagania:

• W zakresie częstotliwości 2400 ÷ 2483,5 MHz maksymalna moc promieniowania lub maksymalne natężenie pola magnetycznego w odległości 10 m nie może przekraczać 100mW e.i.r.p. Urządzenia musza spełniać wymagania określone w normach przenoszących normę ETSI EN 300 328.
• W zakresie częstotliwości 5150 ÷ 5350 MHz maksymalna moc promieniowania lub maksymalne natężenie pola magnetycznego w odległości 10 m nie może przekraczać 200 mW e.i.r.p. W tym zakresie częstotliwości dopuszcza się używanie urządzeń wyłącznie wewnątrz pomieszczeń. Podana moc obowiązuje dla urządzeń wyposażonych w mechanizm sterowania mocą nadajnika, zapewniający współczynnik redukcji co najmniej 3dB w stosunku do maksymalnej dopuszczalnej wyjściowej mocy systemu. Urządzenia powinny być wyposażone w mechanizm DFS oraz spełniać wymagania określone w normach przenoszących normę ETSI EN 301 893.

W świetle regulacji prawnych Unii Europejskiej, radiowe urządzenia telekomunikacyjne powinny być zgodne z dyrektywami nowego podejścia:

• Telekomunikacyjne urządzenia końcowe i urządzenia radiowe (RTTE, Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 1999/5/WE) wprowadzona Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 15 kwietnia 2004 roku w sprawie dokonywania oceny zgodności telekomunikacyjnych urządzeń końcowych przeznaczonych do dołączania do zakończeń sieci publicznej i urządzeń radiowych z zasadniczymi wymaganiami oraz ich oznakowania (Dz.U. nr 73, poz. 659).
• Kompatybilność elektromagnetyczna13 (EMC), wprowadzona Ustawą o kompatybilności elektromagnetycznej z dnia 13 kwietnia 2007 r.
• Niskonapięciowe wyroby elektryczne (LVD, Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2006/95/WE), wprowadzona Rozporządzeniem Ministra Gospodarki z dnia 21 sierpnia 2007 r. w sprawie zasadniczych wymagań dla sprzętu elektrycznego (Dz.U. nr 155, poz. 1089).
• Ograniczenie użycia substancji niebezpiecznych (ROHS, Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2002/95/WE), wprowadzona Rozporządzeniem Ministra Gospodarki z dnia 27 marca 2007 r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących ograniczenia wykorzystywania w sprzęcie elektronicznym i elektrycznym niektórych substancji mogących negatywnie oddziaływać na środowisko (Dz.U. nr 69, poz. 457).
• Ustawa o systemie oceny zgodności (Dz.U. nr 166, poz. 1360).

W związku z powyższym każdy zestaw radiowy (składający się z urządzenia radiowego, kabla RF i anteny nadawczo-odbiorczej) powinien:

• być poddany ocenie zgodności z zasadniczymi wymaganiami,
• być opatrzony znakiem CE,
• posiadać certyfikat lub deklarację zgodności wystawioną przez producenta bądź importera.

Bezpieczeństwo użytkowników

Zgodnie z ramowa dyrektywa 89/391/EWG, na stanowiskach pracy we wszystkich sektorach działalności, powinny być przeprowadzone działania zmierzające do skutecznego ograniczania lub eliminowania ryzyka zawodowego. Jednym z czynników ryzyka są pola elektromagnetyczne (PEM) emitowane przez urządzenia radiowe. Mogą one powodować niepożądane skutki, co wymaga ich kontroli oraz ograniczenia ekspozycji zarówno ogółu ludności, jak i pracowników oraz infrastruktury technicznej. Dotychczas nie wypracowano międzynarodowego konsensusu odnośnie hipotez wiążących ekspozycję na pola słabe, szczególnie długotrwałą (wieloletnia), z pogorszeniem stanu zdrowia lub zdolności do pracy.

Ze względu na możliwość pozytywnego zweryfikowania tych hipotez oraz możliwość odkrycia również innego negatywnego oddziaływania pól elektromagnetycznych na ludzi, powinny być stosowane dostępne środki ich zmniejszania. Uzasadnione jest to szczególnie w przypadku pól oddziałujących przez wiele godzin dziennie i przez długie lata. Przepisy krajowe nie wyróżniają specjalnej oceny pól elektromagnetycznych wytwarzanych przez sprzęt biurowy i ekspozycji zatrudnionych przy jego obsłudze pracowników. Postanowienia przepisów odnoszą się w równym stopniu do wszystkich osób wykonujących prace związaną z ekspozycją na pola elektromagnetyczne, niezależnie od ich częstotliwości oraz wytwarzających je urządzeń.

Zasady oceny warunków ekspozycji zawodowej ustala rozporządzenie ministra pracy i polityki społecznej w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń (NDS) i natężeń (NDN) czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz.U. 2002 nr 217 poz. 1833) oraz norma PN-T-06580:2002. Dyrektywa 2004/40/WE dotyczy minimalnych wymagań bezpieczeństwa przy ekspozycji zawodowej na pola elektromagnetyczne. Przy ocenie emisyjności sprzętu elektrycznego powszechnego użytku wykorzystuje się normy europejskie zharmonizowane z dyrektywami 2004/108/WE (EMC) i 2006/95/WE (LVD). Zgodnie z wymaganiami tych norm, na obudowie urządzeń, wokół których poziom pól jest mniejszy od granicznego (czyli bezpieczny), umieszczany jest znak CE.

W konsekwencji obecność znaku CE na obudowie urządzeń powszechnego użytku poświadcza spełnianie wszystkich wymagań i zaleceń. "W zdecydowanej większości pomieszczeń pracy biurowej nie ma potrzeby wykonywania rutynowych pomiarów i oceny ekspozycji pracowników na pole elektromagnetyczne. Mogą być one uzasadnione tylko w szczególnych przypadkach, kiedy pracownik eksponowany jest na pola elektromagnetyczne wytwarzane przez urządzenia lub instalacje znajdujące się poza stanowiskiem lub pomieszczeniem pracy biurowej." (źródło: www.ciop.pl/21943)

"Z uwagi na małe moce emitowanego sygnału pole elektromagnetyczne w otoczeniu urządzeń WLAN (w odległości większej od 15 cm od anten nadawczych) nie przekracza wartości granicznych dla ekspozycji ogółu ludności i strefy bezpiecznej wg postanowień rozporządzenia w sprawie NDN". (źródło: www.wypadek.pl)