Misurazioni di collaudo delle stazioni di base 5G – ecco le novità!
Con il 5G si utilizzano antenne di ultima generazione, le cosiddette antenne adattive, costituite da 64, 128 o in futuro più elementi radianti. Questi elementi individuano in modo mirato i terminali minimizzando così le perdite dovute a dispersione. Infatti sino a oggi le antenne di comunicazione mobile hanno fornito segnali a interi settori per servire tutti i terminali all’interno di quella zona. Che cosa significa questo per la misurazione dei segnali della rete mobile?
Limitazione della potenza di trasmissione delle antenne
Le antenne per la comunicazione mobile, le cosiddette stazioni di base, sono soggette in Svizzera ad una limitazione preventiva delle immissioni. Le potenze di trasmissione più elevate sono limitate in conformità con l’Ordinanza1 sulla protezione delle radiazioni non ionizzanti ORNI. Le potenze di trasmissione massime di una stazione di base sono stabilite in base a un calcolo delle potenze di trasmissione in entrata (immissione) nei luoghi abitati nell’area della stazione di base stessa.
(1) ORNI, RS 814.710
Perché si effettuano le misurazioni di collaudo?
Considerando che la diffusione delle onde elettromagnetiche è influenzata da diversi dettagli, come ad es. le caratteristiche dei materiali degli edifici (per definire le quali sarebbe richiesto un onere economico impossibile da sostenere), i calcoli delle intensità di campo di cui sopra presentano delle tolleranze. Ecco perché vengono effettuate misurazioni di collaudo dopo la messa in funzione delle stazioni di base. Hanno lo scopo di convalidare i valori misurati. Tali misurazioni di collaudo vengono effettuate sistematicamente da oltre 20 anni.
I metodi di misurazione cambiano con l’evoluzione delle tecnologie di comunicazione mobile
Siccome le stazioni di base emettono la potenza massima solo ai più elevati carichi di traffico, la misurazione delle intensità di campo massime è raramente possibile, se non addirittura impossibile. Se la stazione di base si trova al limite massimo, i clienti non riescono più a stabilire un collegamento: ciò rappresentava e rappresenta tuttora una scocciatura per i clienti e viene pertanto evitato per quanto possibile tramite una pianificazione lungimirante della rete.
Dal momento che il modo in cui si diffondono le onde elettromagnetiche non dipende dalla potenza di trasmissione, già ai tempi del GSM (2G) si misuravano segnali pilota con potenza costante nell’aria. Tramite l’estrapolazione (proiezione) dei segnali pilota misurati2 alla potenza di trasmissione massima consentita, è possibile verificare il rispetto dei valori limite precauzionali anche senza ripercussioni sulla qualità, senza dover aspettare uno specifico punto di misurazione.
(2) Nel 2002 con il GSM era ancora possibile misurare separatamente i segnali pilota BCCH con i tradizionali analizzatori di spettro. Successivamente con UMTS, LTE e ora anche con il 5G, è diventato necessario l’utilizzo di specifici apparati di misura per ottenere l’auspicata separazione dei segnali
5G e antenne adattive
Con l’introduzione del 5G diventa realtà un’innovazione di cui si parlava già al tempo dell’UMTS (3G, introdotto nel 2004): le antenne che funzionano in modo adattivo. Gli alloggiamenti dell’antenna sui piloni di trasmissione contengono diversi singoli elementi radianti che, se controllati con diversi segnali, rendono possibile convogliare temporaneamente la potenza di trasmissione proprio dove il cliente desidera avere una buona ricezione con il suo terminale. Tante stazioni di base 5G ne sono dotate, tuttavia ci sono ancora antenne tradizionali che forniscono segnali in modo uniforme e statico ad un intero settore.
Le antenne adattive e i segnali pilota
Come già menzionato, le odierne antenne trasmittenti adattive 5G presentano una differenza rispetto alle antenne tradizionali: i segnali di traffico e i segnali pilota vengono emessi dall’antenna con potenza diversa a seconda della direzione di trasmissione. Tuttavia, siccome la differenza di entrambi i segnali viene rilevata a seconda della direzione, ora in base al metodo di misurazione dell’Istituto federale di metrologia (METAS) viene estrapolato ulteriormente il segnale 5G misurato, aggiungendo questa differenza fino alla potenza massima di trasmissione consentita. Questa soluzione è accettata a livello internazionale dagli organismi di normalizzazione ed è proposta anche dai produttori di apparati di misura.
Riduzione della potenza a causa del massimo teorico
A seconda della direzione di trasmissione in cui si effettua la misurazione, l’estrapolazione direzionale può essere inferiore o superiore. Il metodo di misurazione del 5G del METAS identifica tre casi ed estrapola in modo più conservativo le misurazioni in cui si presuppone ci siano le tolleranze maggiori.
In tal modo si garantisce che il risultato di tali misurazioni alla fine sarà al di sopra del valore limite dell’impianto, piuttosto che al di sotto, il che significa anche che la potenza di trasmissione risulta ridotta a causa della tolleranza e non a causa del valore rilevato. Essendo i valori limite dell’impianto, come menzionato prima, una limitazione in base al principio di precauzione nella Legge sulla protezione dell’ambiente3, non sarebbero però preoccupanti neanche dal punto di vista della salute. I valori limite ICNIRP4, diffusi a livello internazionale, più alti di dieci volte e validi, ad esempio, in Germania, rappresentano un fondato parametro di riferimento.
(3) LPAmb, RS 814.01
(4) International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection
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