Teknikens krav för att fungera

Hur mycket måste det stråla om den trådlösa tekniken ska användas och radio- eller mikrovågorna ska ha så låg intensitet som möjligt?

Utgångspunkten har varit vad berörda bolag och myndigheter har för krav på signalstyrka när de planerar för tekniken och den lägsta nivå där det går att titta på TV, lyssna på radio, använda mobil och surfa trådlöst, om än med vissa besvär.

µW/m² visar vad mottagarna kräver för intensitetet på på radio- och mikrovågorna för att fungera. Mikrowatt per kvadratmeter (µW/m²) är en miljondels watt per kvadratmeter. Lägsta värde för mobiltelefoner är bara en uppskattning då det beror på märke och modell och var och hur den hålls samt om det är 2G, 3G, 4G, 5G, WiFi eller Bluetooth. När den sänder kan strålningens intensitet nå upp till 100 000 000 µW/m² alldeles intill telefonen.

Räkneexempel – 0,016 µW/m²

Slutsumman för den vanligaste trådlösa tekniken hamnar på c:a 0,016 mikrowatt per kvadratmeter enligt krav som ställts av myndigheter och bolag, och ända ner till 0,0002 mikrowatt per kvadratmeter om tekniken bara ska fungera.

Riksradions fyra radiokanaler finns alltid, dessutom har en extra tagits med. I varje större TV-mast finns sju sändare som förmedlar mer än 50 TV-kanaler. GSM finns fortfarande men har delvis ersatts av nyare teknik som 3G och 4G. I Lägst-kolumnen har lägsta nivån enligt den tekniska specifikationen använts för GSM. För 3G, 4G och 5G har operatörernas mätningar som visar full 3G-funktion använts eftersom mottagarens känslighet inte verkar skilja sig särskilt mycket i en mobiltelefon oavsett teknik. Det gäller även TETRA.
Inga tillägg har gjorts för trafik i mobilnäten eller störande sändare vars fältstyrka är för låg för att medge mottagning. De sändarna kan göra det omöjligt att använda den lägsta nivån på fältstyrka. Uppfyller fältstyrkan kraven i Krav-kolumnen kommer all teknik att fungera både inomhus och utomhus. Når fältstyrkan bara lägsta nivån blir tekniken inte lika bekväm att använda och antalet TV-kanaler minskar.

Mobiltelefoner

Åt mobiltelefoner finns inget att göra. Det kan aldrig bli fråga om något noll komma noll noll noll mikrowatt per kvadratmeter om de högfrekventa elektromagnetiska fälten som mobilen avger ska färdas över skogar och kullar och uppfattas av en basstation en mil bort. Det krävs i storleksordningen 100 miljoner mikrowatt per kvadratmeter i närheten av mobilen¹.

Mer än 250 mikrowatt

Strålsäkerhetsmyndigheten mäter normalt 50 mikrowatt per kvadratmeter i glesbygd och över 250 mikrowatt per kvadratmeter i tätort². Hur har det blivit så när c:a 0,016 mikrowatt per kvadratmeter är tillräckligt för det nödvändigaste?

Sändarna är fler än i exemplet ovan, men en viktig del av svaret syns i ITU:s rekommendationer för FM-radio. Där störningarna är fler ökar man fältstyrkan. Metoden har nackdelen att andra kommer att störas av den sändare som ökade först och så är den uppåtgående spiralen igång då sändare stör varandra. Den moderna digitala tekniken är mindre känslig för störningar än den äldre analoga vilket gör det mindre viktigt att hålla nere störningarna, det vill säga strålning från andra sändare, elnät och elektriska apparater.

Sist men inte minst har ingen krävt att fältstyrkorna ska hållas nere - med ett undantag. 2003, när Lena Sommestad var miljöminister, ålade regeringen Statens strålskyddsinstitut att redovisa vilka åtgärder som vidtagits för att minska exponeringen för elektromagnetiska fält. 2004 ändrades ordalydelsen från minska till begränsa innan åläggandet ströks 2005 för att aldrig återkomma.

Bakgrunder

Mobiler

I räkneexemplet är mobiltelefoni och mobilt bredband med så tanken är att mobiltelefoner ska kunna användas. Men strålningen från den egna mobilen ökar väl när strålningen från masten minskar? Ja, men bara om avståndet till masten ökar eller om det kommer något i vägen. Är avståndet kort eller om det är fri sikt till basstationen (masten) beordrar basstationen mobilen att sända svagt. Det är alltså strålningens väg från mobilen till masten som är avgörande. Där kan finnas väggar, hus, träd och berg som hindrar den fria sikten och gör att basstationen beordrar mobilen att öka strålningen.

µW/m² eller dBµV/m?

En mikrowatt per kvadratmeter (µW/m²) verkar inte mycket om man vet att det är en miljondels watt per kvadratmeter, men det är ändå mycket mer än tekniken kräver. Därför blir det ett antal nollor efter kommat i tabellerna. Tekniker använder istället decibelmikrovolt per meter (dBµV/m) så mycket små eller stora tal kan skrivas med några siffror utan komma. Resten av texten är teknisk så därför används dBµV/m.

FM-radio

Post- & telestyrelsen ger tillstånd för att sända FM-radio och anger sändarens täckningsområde³ som det område där fältstyrkan är minst 54 dBµV/m. Det garanterar att alla typer av radioapparater kan användas, även de enklaste. Det är i linje med Internationella Teleunionens, ITU, rekommendationer⁴ för stereomottagning på landsbygden. I städer rekommenderar ITU 66 dBµV/m för att "överrösta" störningar. I en konsultrapport⁵ till brittiska Ofcom testades åtta portabla radioapparater. Testen visade att gränsen för godtagbar mottagning nås mellan 30 och 40 dBµV/m. Antennerna på apparaterna var fullt utdragna. Stereo och högre krav på brusfrihet med en högklassig mottagare, så kallad HiFi, krävde högre fältstyrka och då användes också en dipolantenn.

TV

I en utredning som konsultföretaget HiQ gjort åt Post- & telestyrelsen⁶ anges den planerade fältstyrkan för digital-TV till 47 dBµV/m vid 200 MHz och 56 dBµV/m vid 650 MHz. I båda fallen har man antenn på taket och kan ta emot HDTV som ger skarpare bild. ITU⁵ har angett 27-47 dBµV/m som lägsta fältstyrka för olika överföringskapacitet i två olika frekvensområden. Högre fältstyrka möjliggör högre kapacitet och högre frekvens.

Mobiltelefoni och mobilt bredband

Tidigare krävde Post- & telestyrelsen, PTS, 58 dBµV/m för att operatörerna skulle få räkna området som täckt med mobiltelefoni. Numera ställs inga krav på fältstyrka utom i 450 MHz-bandet. PTS anser att konkurrensen mellan operatörerna har skapat tillräckligt god täckning.

Specifikationen för GSM-mobiler⁸ anger att de ska fungera med en fältstyrka från mobilmasten ner till 34,5 dBµV/m vid 900 MHz och 40,3 dBµV/m vid 1800 MHz.

När mobiloperatörerna fick svårt att klara löftet om att täcka 99,8 procent av befolkningen med 58 dBµV/m 3G ansökte de om sänkt fältstyrka till 50 dBµV/m. I ansökan skriver de att "50 dBµV/m är en tillräcklig miniminivå för att uppnå en fullgod 3G-täckning med attraktiv tjänstenivå inom Sverige, utomhus såväl som inomhus". Vidare hävdar operatörerna att ännu lägre fältstyrka, 36 dBµV/m, kan ge tillräckligt hög överföringshastighet⁹.

PTS gick med på 50 dBµV/m tre kilometer utanför tätort om TMA används¹⁰. Som tätort räknas samhällen med mer än 1000 invånare och TMA är en teknik som förbättrar kommunikationen mellan basstation och mobiltelefon. Men detta krav gäller alltså inte längre.

2018 tog regeringen initiativ i frågan sedan Telia börjat lägga ner fasta telenätet i områden där det inte fanns mobilt bredband med tillräcklig hastighet. Genom en förordning bestämde regeringen att funktionell internetuppkoppling är minst 10 Mbit/s. Ingen fältstyrka anges eftersom datahastigheten är beroende av vilken teknik som används¹¹.

TETRA

Polisen använder TETRA-teknik i sitt egna mobiltelefonsystem som kallas RAKEL. Några krav på fältstyrka har inte gått att hitta på Internet, men mottagarens känslighet i en TETRA-mobil skiljer sig från GSM mobiltelefoner, -107 dBm för TETRA-mobilen¹² mot -102 dBm för GSM-mobilen. TETRA-mobilen som refereras till skulle klara sig med halva fältstyrkan jämfört med specifikationen för en GSM-mobil vilket tas hänsyn till i Lägst-kolumnen.

LTE450

Tekniken är 4G men frekvensen är 450 MHz istället för 2100 MHz och den fungerar därför långt in i de djupa skogarna. Den enda operatören har ett funktionellt krav på 80 % yttäckning i varje län¹³. Finns inget krav på fältstyrka får man jämföra med annan liknande teknik. Om 50 dBµV/m utomhus räcker för 3G-täckning inomhus kan man minska fältstyrkan lika mycket som en eventuell vägg skulle dämpat den, till exempel 8 dB. Kravet på fältstyrka utomhus minskar då till 42 dBµV/m. Operatören Net1 anger på sin täckningskarta att en extra antenn kan behövas för täckning inomhus. En vanlig yagiantenn har en förstärkning på drygt 10 dB. Det gör att fältstyrkan kan minskas med ytterligare 10 dB ner till 32 dBµV/m. Antennen används vanligen fast monterad på tak och tekniken är knappast vad man tänker på som mobil men den är trådlös och ger tillgång till Internet i hemmet.

DAB digitalradio

Provsändningar startade 1995 och täcker idag Stockholm, Södertälje, Göteborg, Malmö, Uppsala, Gävle och Älvsbyn. Teracom anger 58 dBµV/m som lägsta fältstyrka om bärbara DAB-mottagare ska användas inomhus. Lägsta fältstyrka angavs till 35 dBµV/m för att mottagning ska vara möjlig¹⁴. Enligt Teracom som driver radiosändarna är ingen rikstäckande utbyggnad planerad när detta skrivs.