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Il 5G spiegato da chi ci lavora

Ultimamente si sta parlando del 5G, con un interesse sempre crescente da parte dei cittadini di conoscere la natura, le opportunità e i rischi di questa nuova generazione delle telecomunicazioni.

Per raccogliere queste informazioni siamo “andati direttamente alla fonte” intervistando chi sta studiando e lavorando in questo campo.

Abbiamo quindi intervistato, col nostro redattore Francesco Marino, il Prof. Vittorio degli Esposti (autore di oltre 120 articoli scientifici peer-reviewed nei settori dell’Elettromagnetismo Applicato, Propagazione Radio e Sistemi Wireless) e la Ricercatrice Marina Barbiroli (titolare del corso di “Compatibilità elettromagnetica” e specializzata in modelli di previsione di campo elettromagnetico, criteri di pianificazione per sistemi radio, e valutazione dei livelli di campo per il controllo dell’inquinamento elettromagnetico) dell’Università di Bologna.

Il Prof. Vittorio Degli Esposti e la Ricercatrice Marina Barbiroli

Cosa si intende come tecnologia 5G? 

[Vittorio] Più che una tecnologia è uno standard per i sistemi radiomobili cellulari e ne rappresenta la quinta generazione, che segue la quarta rappresentata dallo standard LTE (Long Term Evolution).

Gli standard sono necessari per permettere a infrastrutture e terminali mobili di diversi produttori di esser compatibili e comunicare fra loro.

Come i precedenti, lo standard 5G è stato sviluppato dalla comunità scientifica e dalle associazioni di industrie del settore e in particolare dall’associazione industriale 3GPP [1].

Quali necessità o opportunità stanno spingendo verso questa nuova generazione delle telecomunicazioni?

Come in tutti i settori, il progresso avanza e, se da un lato c’è necessità di una sempre maggiore velocità e qualità del collegamento (in particolare per il trasferimento di contenuti multimediali per gli utenti umani, la realtà aumentata e l’alta definizione) dall’altra c’è una grande esigenza di connessione in rete di apparecchi e dispositivi come elettrodomestici, sistemi di domotica, sensori, veicoli, macchine in ambiente industriale, eccetera: il cosiddetto “internet delle cose”. Per alcune di queste applicazioni c’è la necessità di rispettare requisiti molto stringenti in termini di “tempo di reazione” (latenza) e affidabilità: è il caso ad esempio dei collegamenti per la guida autonoma o la e-health).

Nel prossimo futuro il numero di oggetti e dispositivi connessi tramite la rete radiomobile supererà il numero di terminali utente (telefonini, tablets ecc.), e la rete del futuro deve essere in grado di fare fronte a questo aumento di connessioni e a queste nuove esigenze. Va detto che, se il numero di connessioni aumenterà, la potenza di trasmissione in molte di esse diminuirà rispetto agli attuali standard.

Applicazioni del 5G – https://ec.europa.eu/digital-single-market/en/towards-5g

Quali sono le differenze principali del 5G rispetto alle generazioni precedenti? 

[Vittorio] Le principali novità sono tre

  1. una maggiore velocità di trasmissione (fino ai Giga-bit al secondo) che consente il trasferimento di contenuti dati e multimediali in tempi più brevi 
  2. maggiore velocità di risposta nell’instaurare la connessione (latenza) che consente applicazioni in tempo reale in ambito industriale e di controllo veicolare
  3. infine la maggiore capacità di gestire un’elevata densità di connessioni per l’internet delle cose

Al fine di realizzare le prestazioni sopra descritte la rete 5G farà uso di nuove bande per la trasmissione, sia a frequenze simili a quelle tradizionali (al di sotto di 6 GHz) sia a frequenze più elevate, nella banda delle onde millimetriche. 

In Italia, come in moltissimi altri paesi dell’UE e anche extra UE, le frequenze licenziate per i sistemi 5G sono nella banda a 700 MHz, nella banda a 3.6 GHz e nella banda a 27 GHz. 

Inoltre la rete 5G farà uso di tecniche software e di rete per dare flessibilità e riconfigurabilità alla rete, ed infine di tecniche di trasmissione con multiple antenne in trasmissione e in ricezione, le cosiddette tecniche MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), per migliorare la qualità della comunicazione e la velocità di trasmissione minimizzando la potenza utilizzata.

L’Università di Bologna come sta supportando le fasi di ricerca, sviluppo ed implementazione del 5G?

[Vittorio] L’Università di Bologna tramite molti dei suoi gruppi di ricerca ha contribuito indirettamente alla realizzazione delle tecnologie sia hardware sia software utilizzate dallo standard 5G. 

Inoltre ha anche contribuito direttamente con la partecipazione a progetti e associazioni che hanno supportato la definizione dello standard 5G, come ad esempio le associazioni 3GPP e 5G-PPP.

Argomento salute: ad ogni innovazione nell’ambito delle telecomunicazioni si riapre il dibattito degli impatti dei segnali radio sugli organismi viventi ed in particolare sul corpo umano: quali sono ad oggi le evidenze scientifiche sulle attuali e passate tecnologie?

[Vittorio] Allo stato attuale gli effetti dimostrati sono gli effetti termici, cioè il fatto che l’esposizione alle onde radio provoca riscaldamento dei tessuti umani, in particolare in misura variabile a seconda del tipo di tessuto. 

Tali effetti potrebbero provocare alcune patologie (es la cataratta precoce negli anziani). Sebbene alcuni studi abbiano evidenziato una possibile correlazione con alcuni tumori, tali studi non sono stati confermati da altri studi indipendenti in sede internazionale. 

La conclusione ufficiale della comunità scientifica nel suo complesso allo stato attuale è che non ci sono evidenze di effetti non-termici sulla salute umana dovuti all’esposizione a campi elettromagnetici (che includono le onde radio n.d.r.) di basso livello [2]

Classificazione dei Campi Elettromagnetici
https://www.who.int/peh-emf/about/emf_brochure_webversion.pdf?ua=1

Il fatto che milioni di persone ormai da più di 15 anni utilizzino quotidianamente dispositivi radiomobili, ma che gli studi epidemiologici non abbiano confermato un aumento di patologie correlate fa concludere che eventuali effetti negativi “non-termici” dell’esposizione alle onde radio, qualora presenti, dovrebbero essere molto blandi rispetto agli effetti di altri agenti di dimostrata pericolosità, quali ad esempio l’inquinamento atmosferico. 

[Marina] Un altro aspetto importante da sottolineare è che studi sull’interazione tra campi elettromagnetici e sistemi biologici sono in atto dagli anni ‘60 (introduzione del servizio televisivo)  del secolo scorso e il loro numero è notevolmente aumentato a partire dagli anni ‘90 con l’avvento della telefonia mobile;

Ad oggi sono stati pubblicate 28,455 pubblicazioni scientifiche e 6,360 sommari di studi scientifici individuali, tutti  sugli effetti dei campi elettromagnetici [3]

Questo a sottolineare che il campo elettromagnetico a diverse frequenze è un agente fisico che è stato studiato in maniera estremamente estensiva, come nessun altro agente fisico, e per un intervallo temporale molto esteso;  il risultato complessivo è che l’identificazione di eventuali effetti nocivi dell’esposizione a campi elettromagnetici a radiofrequenza (RF), a livelli inferiori alle linee-guida sull’esposizione (che proteggono da noti effetti termici a breve termine), non è ad oggi dimostrata.

Tra le principali preoccupazioni per il 5G una riguarda la banda di lavoro ad alta frequenza (ad esempio 3 GHz) facilmente associabile a quelle tipiche del forno a microonde

[Vittorio] La banda di lavoro del microonde (2.45 GHz) è già da tempo quasi sovrapposta a quella dei sistemi WIFI diffusi in ogni dove. Tale banda accentua gli effetti termici (riscaldamento) perché corrisponde alla risonanza di alcune molecole presenti nei cibi, in particolare la molecola d’acqua. Le potenze dei trasmettitori WIFI però è dell’ordine dei milli-Watt mentre quella dei forni a microonde del kilo-Watt, c’è quindi una differenza di quasi 1 milione di volte!

Un altro elemento percepito con diffidenza è il crescente numero di antenne, considerando anche quelle degli oggetti connessi (ad esempio nello scenario domotico), lasciando pensare ad una maggiore esposizione dei campi elettromagnetici

[Vittorio] L’esposizione umana è in minima parte dovuta ai trasmettitori degli oggetti o delle stazioni base, e determinata soprattutto dall’uso dei terminali utente vicino al corpo umano, come nel caso del telefono all’orecchio o davanti al viso. Il campo prodotto cala esponenzialmente (con esponente 2 o più) con la distanza, quindi già a 1-2 metri è trascurabile rispetto al campo vicino. Di conseguenza il livello di esposizione è soprattutto determinato dall’uso ravvicinato dei terminali personali e dalla potenza degli stessi (che nei futuri sistemi diminuirà), non tanto dalla presenza di emettitori nell’ambiente. Ciò non toglie che si dovrà continuare a monitorare il livello di campo negli ambienti abitati, per evidenziare eventuali situazioni che superino i limiti di legge, come è stato fatto finora grazie al lavoro delle agenzie ARPA regionali. 

[Marina] Arpa è infatti l’agenzia locale preposta al controllo del rispetto dei limiti di esposizione ai campi elettromagnetici e negli ultimi 15 anni ha effettuato un monitoraggio continuo dei livelli di campo nelle città, come si può evincere consultando il sito di Arpa stessa [4].

Ogni tanto emergono studi indipendenti che denunciano il rischio di cancro negli organismi viventi (ad esempio l’istituto Ramazzini)

[Vittorio] Sono a conoscenza di studi che hanno evidenziato possibili correlazioni, ma non basta uno studio, occorre che sia confermato da altri studi indipendenti. 

[Marina] Inoltre le frequenze, le tempistiche e soprattutto le potenze di esposizione dello studio che Lei cita sono assolutamente non correlabili alle esposizioni generate dalla telefonia cellulare e quindi assolutamente inutilizzabili in questo contesto.

Un altro argomento che spesso viene sollevato è l’allarme sottoscritto da 180 scienziati

[Marina] L’iniziativa a cui si riferisce è Bioinitiative Report, un’iniziativa di 14 scienziati del 2007, che ha avuto degli aggiornamenti fino al 2012, ma che è stata rivista dai seguenti organismi internazionali: Health Council of the Netherlands, Australian Centre for Radiofrequency Bioeffects Research (ACRBR), European Commission’s EMF-NET, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Committee on Man and Radiation (COMAR), German Federal Office for Radiation Protection, French Agency for Environmental and Occupational Health Safety, Indian Council of Medical Research, che ne hanno sottolineato le grandi criticità.

Un’altra preoccupazione riguarda l’elettrosensibilità – la possibile connessione tra una serie di sintomi e la presenza di campi elettromagnetici

[Marina] Sulle connessioni tra i sintomi di ipersensibilità e l’esposizione a campi elettromagnetici è stata effettuata una serie di studi sperimentali (dal sito [3] risultano complessivamente 394 articoli),  la maggior parte dei quali (specialmente in doppio cieco) non ha rilevato una relazione causa-effetto tra sintomi ed esposizione ai campi elettromagnetici.

Gli studi in doppio cieco sono studi scientifici tesi a valutare le effettive azioni di un dato agente fisico (nel caso i campi elettromagnetici) non fornendo ai due protagonisti dello studio (i casi, ovvero i soggetti ipersensibili, e i controlli, i soggetti non ipersensibili) le informazioni fondamentali sull’esposizione.

Per quanto riguarda lo studio della presunta ipersensibilità i casi e i controlli sono stati esposti a campi elettromagnetici senza sapere né la durata né il momento dell’esposizione; le risposte fornite dai due gruppi non hanno mostrato evidenza che i soggetti ipersensibili siano in grado di percepire il campo elettromagnetico più che i soggetti non ipersensibili (le cui risposte al questionario erano completamente casuali).”

Il parere della comunità scientifica si può inoltre ritrovare nel promemoria n.296 del 2005 dell’OMS [5]  che riconosce la sintomatologia ma che non vi è nessuna indicazione che una riduzione dei limiti di esposizione accettati internazionalmente ridurrebbe la prevalenza dei sintomi attribuiti a campi elettromagnetici.

Il principio di precauzione quanto può essere vincolante e quanto in questo caso è significativamente rassicurante?

[Vittorio] Il Principio di Precauzione (PP) è condivisibile. Si applica però qualora una nuova tecnologia porti ad un sensibile aumento dell’esposizione a un certo agente. 

E’ il caso per esempio della tecnologia diesel nelle automobili che nel passato ha provocato un notevole aumento delle polveri, in cui però il principio di precauzione non è stato applicato, se non tardivamente, per adottare opportune contromisure. 

[Marina] In particolare il principio di precauzione può essere invocato solo quando sono soddisfatte le tre seguenti condizioni preliminari: 

  • identificazione degli effetti potenzialmente negativi, 
  • valutazione dei dati scientifici disponibili e 
  • valutazione del grado di incertezza scientifica

Nel caso dei campi elettromagnetici nessuna delle tre precedenti condizioni possono dirsi soddisfatte. Inoltre ci sono tutta una serie di misure per i decisori da adottare al fine di avvalorare il PP e senza le quali il PP perde di validità, tra cui:

  • finanziamento di programmi di ricerca 
  • Informare il pubblico sulle misure di sicurezza supplementari 
  • Implementazione di valori limite speciali

Nessuna di tali azioni è stata intrapresa dai decisori italiani al fine di avvalorare e sostenere il citato PP.

[Vittorio] Come evidenziato in precedenza i sistemi 5G non porteranno necessariamente ad un aumento dell’esposizione alle onde radio. Un terminale che in un certo momento utilizza per una certa connessione il 5G non utilizza il 4G o il 3G, e quindi probabilmente emette minori livelli di campo. 

Un collegamento dati tra “cose” anziché fra “umani” provoca minore esposizione per questi ultimi. Infine un collegamento che utilizza onde millimetriche anziché le frequenze tradizionali, probabilmente provocherà minori effetti ai tessuti umani, perché al crescere della frequenza diminuisce la capacità di penetrazione nei tessuti, e gli eventuali effetti si limiteranno a uno strato di cute più superficiale.

Vi ringrazio per le vostre risposte, buon proseguimento e buon lavoro!

link e approfondimenti

[1] Third Generation Partnership Project https://www.3gpp.org/

[2] Sezione dell’EMF project sul Organizzazione Mondiale della sanità https://www.who.int/peh-emf/project/en/

[3] EMF portal https://www.emf-portal.org/en

[4] Sito dell’ARPA ER dedicato all’inquinamento elettromagnetico https://www.arpae.it/dettaglio_generale.asp?id=2618&idlivello=1534

[5] Promemoria dell’OMS sull’elettrosensibilità https://www.who.int/peh-emf/publications/facts/ehs_fs_296_italian(2).pdf?ua=1

Cellulari e radiazioni, rischi reali e non

Si parla spesso delle onde elettromagnetiche dei telefoni cellulari e dei rischi per la salute ad essi correlati: che cosa c’è di dimostrato e cosa di infondato?

I telefoni cellulari, così come le altre tecnologie wireless, fondano il proprio funzionamento sul passaggio di informazioni tra un’antenna trasmittente e una ricevente (eventualmente capaci di essere alternate per gestire una comunicazione bidirezionale): le informazioni vengono codificate agendo sul cambio delle caratteristiche delle onde elettromagnetiche (come per esempio modulazione di ampiezza, frequenza o fase) che vengono propagate dall’antenna trasmittente e “lette” da quella ricevente.

I campi elettromagnetici o radiazioni sono un fenomeno che sia in natura (uno dei casi più noti è la luce solare) che nelle applicazioni (come quelle wireless) si possono dividere in due grandi categorie:

  • ionizzanti: onde la cui energia è tale da ionizzare un atomo colpito (cioè di modificare la sua carica elettrica e la sua reattività), andando ad alterare la struttura delle molecole di cui fanno parte, come ad esempio il DNA, e potendo causare in ultimo l’insorgenza di tumori
  • non ionizzanti: onde la cui energia non è sufficiente a scatenare gli effetti delle ionizzanti

In questo articolo l’attenzione viene rivolta verso le tecnologie wireless le cui onde rientrano nella categoria onde non ionizzanti.

Non esistono quindi effetti nocivi ricondotti all’uso dei cellulari?

Gli unici effetti nocivi accertati dalla comunità scientifica sono legati al riscaldamento dei tessuti e allo scopo di contenere questo effetto esiste un limite massimo di legge legato al SAR (Specific Absorption Rate)[1]: il SAR è un valore fisico che descrive il livello assorbimento di un’emissione elettromagnetica da parte dei tessuti biologici e, a seconda dei tessuti biologici (parti del corpo, età della persona), il grado di assorbimento può cambiare.

A scopo cautelativo i limiti di legge sono fissati considerando il caso peggiore e tutti i costruttori di dispositivi wireless sono obbligati a rispettare queste soglie per poter vendere i loro prodotti in rispetto della salute pubblica [2].

Analogamente, le compagnie telefoniche o le aziende responsabili dell’installazione di antenne emettitrici sono tenute a rispettare emissioni massime di potenza definite dalla comunità europea ed implementate dai paesi degli stati membri, tra cui l’Italia [3].

Se l’unico impatto sulla salute realmente dimostrato è il riscaldamento dei tessuti, a cosa si riferisce l’organizzazione mondiale della sanità  (OMS) quando parla di classificazione “potenzialmente cancerogena”[4]?

Il dibattito sulla sicurezza delle radiofrequenza ha portato, e tuttora porta, ad un esame attento di tutti i potenziali effetti, non solo termici ma anche cancerogeni.

Su quest’ultimo punto si sono susseguiti una lunga serie di studi, il più recente e di riferimento per la comunità scientifica è lo studio Interfone, condotto dall’Associazione Internazionale di Ricerca sul Cancro (IARC), il cui risultato non ha dimostrato legami di causa effetto ma, non potendo escludere possibili correlazioni tra persone affette da cancro e uso prolungato su cellulare, si è classificato questo elemento nella categoria 2B.

A scopo di chiarimento, la classificazione IARC comprende diversi livelli di causalità [5]:

  • Group 1 (carcinogeni umani certi) – es. tabacco, alcolici, radiazione solare
  • Group 2A (carcinogeni probabili per l’uomo) – es. steroidi anabolizzanti
  • Group 2B (carcinogeni possibili per l’uomo) – es. radiofrequenze
  • Group 3 (non classificabili come carcinogene)
  • Group 4 (probabilmente non carcinogene)

Com’è possibile notare, il gergo specialistico pone molta differenza nell’uso delle parole “probabile” e “possibile”, così come, guardando tra gli agenti appartenenti alla stessa categoria 2B [6], si possono trovare altri agenti quali gli anticoncezionali al progesterone la cui pericolosità risulta molto inferiore a quella di altri agenti del gruppo 1 (tabacco, alcolici, radiazione solare) e che restano comunque legate al dosaggio.

Conoscere le normative e le classificazioni di riferimento nel settore scientifico aiutano a non incappare in errori di considerazione (i limiti di legge e di produzione sono introdotti per contenere solo gli effetti termici dei dispositivi wireless, gli unici finora misurati) e in generalizzazioni che allontanano dallo scopo informativo cui vorrebbero tendere.

Nel prossimo articolo si prenderanno in esame gli accorgimenti consigliati per ridurre gli effetti termici dei dispositivi mobili.

fonti:

[1] organizzazione mondiale della sanità

http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs193/en/

[2] FCC – ente regolatore dei limiti SAR in America

https://www.fcc.gov/general/specific-absorption-rate-sar-cellular-telephones

[3] norme e limiti di legge per il dimensionamento delle stazioni radio base

https://www.arpae.it/elettrosmog/legge2.html

[4] comunicato dell’OMS sui risultati dello studio interphone

http://www.iarc.fr/en/media-centre/pr/2011/pdfs/pr208_E.pdf

[5] livelli cancerogenicità IARC

http://monographs.iarc.fr/ENG/Classification/

[6] lista degli agenti IARC

https://monographs.iarc.fr/ENG/Classification/ClassificationsAlphaOrder.pdf

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