Radiofrequências. Grupo 1 Turma: MIEEC08. Relatório do Projecto FEUP MIEEC. Monitor: Jorge Gonçalves Professor responsável: Mário Jorge Leitão

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1 Grupo 1 Turma: MIEEC08 Radiofrequências Monitor: Jorge Gonçalves Professor responsável: Mário Jorge Leitão Trabalho elaborado por: Ana Alice Dias André Pinto António Fontoura António Bessa Gonçalo Carvalho Maria Inês Varandas Pedro Guedes 1

2 Resumo Sendo o tema do projecto Radiofrequências, foi dada especial importância às tecnologias GSM e Wi-Fi. Ao longo dos últimos anos, tanto em Portugal, como no resto do mundo, as tecnologias associadas às radiocomunicações têm vindo a ser largamente desenvolvidas, pelo que é importante avaliar quais as consequências dessa evolução. Neste relatório, para além da descrição superficial do funcionamento das tecnologias em causa, foram também realizadas algumas medições e posteriormente, comparados os resultados obtidos com os da operadora em questão para desta forma confirmarmos a exactidão das nossas medidas. Foi também realizada uma pesquisa sobre os impactos das radiofrequências para a nossa sociedade e também sobre como são importantes as tecnologias GSM e Wi-fi nas instituições do nosso país. Um dos subtemas sobre o qual incide este relatório é o dos riscos biológicos das radiofrequências para as pessoas e meio ambiente. Com este relatório foi-nos possível assim entender um pouco mais sobre uma parte muito importante das tecnologias que nos rodeiam. 2

3 Índice 1 1-Introdução Na Comunicação O que são as radiofrequências e impacto destas na sociedade GSM Wi-Fi Radiocomunicações nas instituições Wi-Fi Apresentação e discussão dos resultados Efeitos biológicos das radiofrequências Limites de segurança Efeitos biológicos das radiofrequências e limites de segurança Conclusão Bibliografia GSM

4 1-Introdução No âmbito da unidade curricular Projecto FEUP realizou-se o presente relatório que aborda o tema Radiocomunicações. A realização deste trabalho será indubitavelmente uma mais valia, uma vez que, para além do desenvolvimento das nossas competências na realização de trabalhos de grupo, nos permite um alargamento do nosso conhecimento no que diz respeito às tecnologias da comunicação que nos rodeiam, e que nos são de grande utilidade tanto a nível pessoal, como mais tarde o serão a nível profissional. Daí a importância em ter algumas noções sobre o seu funcionamento e riscos para a saúde dos utilizadores. 4

5 2-O que são as radiofrequências e impacto destas na sociedade Nos últimos tempos, o grande desenvolvimento da tecnologia de radiofrequências motivou a Humanidade a fazer um grande uso desta. As Radiofrequências são um conjunto de radiações electromagnéticas que oscilam simultaneamente no campo eléctrico e magnético. As radiofrequências ocupam a banda dos 3kHz aos 300GHz no espectro electromagnético. Todos os equipamentos transmissores produzem ondas electromagnéticas de radiofrequências, como o controle remoto ou "walk-talk", contudo, as suas principais aplicações centram-se nas telecomunicações, como por exemplo, a difusão de televisão e de rádio, os radares, os sistemas de comunicação das forças militares e de segurança ou as comunicações de satélite. As radiofrequências são também utilizadas em fornos de micro-ondas ou em sistemas de aquecimento das indústrias. Obviamente que a utilização exponencial destas tecnologias levou a que a população mundial fosse exposta a campos electromagnéticos que são cada vez mais intensos e cujas características ainda não são completamente conhecidas, o que a longo prazo poderá por em risco o bem-estar de todos os organismos que connosco coabitam e até o nosso. As radiofrequências têm variadas aplicações na nossa sociedade, como por exemplo, na medicina são usadas em desfibradores eléctricos, bisturi eléctrico, redução de gorduras celulite e estímulo do colagénio ou até para aquecer e aliviar dores musculares. As radiofrequências são igualmente essenciais na indústria como, por exemplo, no código de barras ou RFID. Mas neste trabalho iremos focar-nos principalmente nas telecomunicações. 5

6 2.1- Na Comunicação Se por momentos pensarmos no número de pessoas que usam telemóvel para comunicar seja a nível pessoal ou profissional, depressa nos apercebemos do grande impacto que os sistemas de comunicações móveis têm na nossa sociedade. Estes sistemas têm como principal objectivo criar uma espécie de canal por onde passe a informação entre utilizadores que podem estar a longas distâncias e até mesmo em movimento. Para isso foi necessário criar infra-estruturas complexas cujos únicos elementos visíveis para as pessoas são as antenas das estações de base e obviamente os telemóveis, que fazem a interface entre as pessoas e o sistema. As estações base não são mais que um conjunto de diversos equipamentos que trocam informação com os terminais móveis. 3-Radiocomunicações nas instituições Nos dias de hoje, no país e no mundo as radiocomunicações estão constantemente a ser usadas em diversas instituições. Entre as instituições que usam as radiocomunicações estão as corporações de bombeiros que as usam para uma mais fácil comunicação entre os carros que se encontram ao serviço e com o quartel; o GPS que utiliza as radiofrequências para comunicar entre os satélites e os receptores de GPS na Terra; ou ainda as centrais táxis que usam este tipo de serviços para comunicarem entre si e com a central, ou seja de uma forma muito parecida com a forma de utilização dos bombeiros. Aqui estão alguns exemplos de frequências em varias instituições, retirado do Quadro nacional de atribuição de frequências: Sistemas sem fios para aplicações médicas (várias frequências); GPS são em UHF, bem próximo de 1.5 GHz; Bombeiros (várias frequências); 6

7 Sendo assim, pode dizer-se que as radiocomunicações estão integradas em qualquer rede de transportes públicos. De seguida iremos dar dois exmplos de tecnologias associadas às radiofrequências, e são elas o GSM e o Wi-Fi. 3.1-GSM O GSM ou o Sistema Global para Comunicações Móveis é uma tecnologia utilizada em telecomunicações, mais precisamente nos telemóveis, sendo uma das mais conhecidas e utilizadas em todo o mundo. O GSM tem muitas diferenças comparativamente aos seus antecessores uma vez que o sinal emitido e os canais de voz são digitais. O sistema de telemóvel, GSM 900 faz uso de dois conjuntos de frequências na banda dos 900 MHz: o primeiro encontra-se nos MHz e é usado para as transmissões do terminal, e o segundo situa-se nos MHZ, para as transmissões da rede. Para administrar as frequências de uma forma mais eficiente, a tecnologia GSM utiliza uma combinação de outras duas tecnologias, nomeadamente o TDMA (do inglês Time Divisio Multiple Access) e o FDMA (Frequency Division Multiple Access). O segundo, divide os 25 MHz de frequência que estão disponíveis em 124 canais, cuja largura é de 200 khz. A cada estação-base pode ser atribuída uma ou mais destas frequências que é dividida novamente em oito espaços de tempo (timeslots), mas desta vez utilizando o TDMA. O terminal utiliza um timelot para receber e outro para transmitir. Estes se encontram separados para que o telemóvel possa transmitir e receber ao mesmo tempo. A voz é codificada de uma forma complexa para deste modo minimizar os erros ocorridos na transmissão possam ser mais facilmente detectados e posteriormente corrigidos. Seguidamente, a codificação digital da voz é enviada nos timeslots. Na tabela que se segue podem encontrar-se as principais operadoras móveis existentes no nosso país e respectivas frequências para o uplink e dowlink, para o GSM900 e para o GSM

8 Tabela das frequências utilizadas nas principais operadoras Tabela 1: Tabela das frequências utilizadas nas principais operadoras em Portugal GSM 900 GSM 1800 Operadoras Uplink (MHz) DownLink (MHz) Nº Canais Uplink (MHz) DownLink (MHz) Nº Canais 890,2 / 898,2 935,2 / 943, ,0 / 1775,6 1855,0 / 1870, ,0 / 913,8 951,0 / 958, ,6 / 1772,8 1858,6 / 1867, ,2 / 905,8 943,2 / 950, ,80 / 1781, ,80 / 1876, Wi-Fi Wi-Fi é uma marca licenciada original da Wi-Fi Alliance que descreve a tecnologia de redes sem fios. Esta opera em faixas de frequências que não dependem de licença para instalação e/ou operação, o que a torna mais atractiva. Para se ter acesso à internet através de rede Wi-Fi, o utilizador deve estar no campo de acção de um ponto de acesso (geralmente conhecido por hotspot) ou local público onde opere rede sem fios, usando um dispositivo móvel, como um computador portátil, Tablet, PC ou assistente pessoal digital com capacidade de comunicação sem fio. 8

9 O hotspot Wi-Fi é essencial para estabelecer um ponto de acesso para conexão da internet. Este transmite o sinal sem fios numa pequena distância cerca de 100 metros. Quando um dispositivo que tem possibilidade de acesso ao "Wi-Fi", como um computador portátil, encontra um hotspot, pode nesse instante conectar-se na rede sem fios. Muitos hotspots estão localizados em locais são acessíveis ao público, como aeroportos, cafés, hotéis e livrarias. Muitas casas e escritórios também usam redes "Wi-Fi". Os rádios usados para comunicação WiFi são muito parecidos com os usados para walkie-talkies, telemóveis ou outros dipositivos de comunicação. Eles podem transmitir e receber ondas de rádio e podem converter informação binária (0s e 1s) em ondas de rádio e convertê-las novamente em 1s e 0s. Mas os rádios Wi-Fi têm muitas diferenças relativamente aos outros rádios pois transmitem em frequências de 2,4 GHz ou 5GHz, que são bastante mais altas que as usadas para telemóveis, walkietalkies e televisões. Este facto permite que o sinal carregue mais dados. Os canais 1, 6 e 1 não interferem uns com os outros e por esta razão são os recomendados. O número de canais de Wi-Fi disponíveis varia com a localização geográfica, por exemplo, nos EUA há 11 canais, mas no enquanto no Brasil e na Europa, com excepção para a França (cujos canais disponíveis são apenas 4), o número de canais é de 13, e no Japão estão disponíveis 14 canais. 9

10 4-Apresentação e discussão dos resultados 4.1-GSM Durante o decurso das aulas da unidade curricular Projecto FEUP foi realizada uma actividade experimental em que com a ajuda de uma antena receptora e dois telemóveis (durante uma chamada telefónica) colocados perto da mesma foi possível obter-se vários valores das frequências (MHz) emitidas em função da força do campo (V/m) pelos telemóveis. Esses resultados estão apresentados abaixo sobe a forma de gráfico. A operadora móvel dos dois telemóveis era a Vodafone e a tecnologia associada a esta comunicação foi o GSM. Gráfico1: Picos de recepção das frequências dos telemóveis A partir da observação do gráfico podemos ver que os picos da recepção das frequências emitidas pelos telemóveis e posteriormente recebidas pela antena se situam no primeiro pico perto dos 900 MHz e no segundo entre os 1700 (MHz) e os 1800 (MHz). Nos dados que obtivemos havia uma grande quantidade de frequências mas optamos por representar em dois gráficos de barras apenas alguns dos principais intervalos de pontos, pois existiam na tabela vários pontos que correspondiam apenas a interferências e portanto não eram relevantes. Cruzando os dados destes gráficos com os da tabela de rádio frequências pode concluir-se que as nossas medições foram exactas, uma vez que os picos das 10

11 frequências obtidas correspondem às da emissão/recepção da operadora em questão, a Vodafone. 4.2-Wi-Fi Com a ajuda do softwar inssider foi possível detectarmos vários canais de Wi- Fi que estavam à nossa volta e cujos resultados estão apresentados na imagem que se segue. Gráfico 2: Canais de wi-fi detetados no inssider A partir da observação da imagem podemos concluir que na Eupora existem 13 canais que são utilizados pelo Wi-Fi. Ao realizar esta medição ficamos surpreendidos, pois os na Europa recomenda-se a utilização dos canais 1, 6 e11, mas nas nossas medições, havia aplicações a utilizarem outros canais, o que poderá causar interferências. 11

12 5-Efeitos biológicos das radiofrequências e limites de segurança 5.1- Efeitos biológicos das radiofrequências As radiofrequências são radiações do tipo não ionizante, isto é, os fotões associados a estas radiações não têm energia suficiente para ionizar átomos ou moléculas, no entanto podem causar outros efeitos nos organismos com os quais entram em contacto. O efeito principal destas radiações é o aquecimento dos tecidos biológicos, o também conhecido efeito térmico. Este efeito biológico pode ser perigoso se a temperatura afectar os mecanismos de termo-regulação dos seres vivos. Hoje em dia já é conhecida a relação entre a quantidade de energia de rádio frequência absorvida pelos órgãos e tecidos humanos e a consequente elevação de temperatura. Por essa razão foram estabelecidos por organizações internacionais de saúde os valores limites para que a exposição a estas radiações não se torne perigosa para as populações. Além do efeito térmico poderão também existir efeitos não térmicos, no entanto o conhecimento adquirido com bases científicas credíveis sobre este assunto é muito reduzido. As dificuldades associadas a este desconhecimento residem no facto de que por vezes as avaliações são subjectivas e o tempo de observação é demasiado curto para poderem ser estudados efeitos a longo prazo. Mas existe neste momento um grande empenho por parte da comunidade científica para tentar de alguma forma tornar mais claros os possíveis riscos. Para além dos efeitos biológicos, há ainda outros efeitos a serem tomados em conta, os efeitos psicossomáticos, isto é devido à preocupação relativamente aos possíveis dados causados pela exposição às radiações electromagnéticas e aos campos electromagnéticos as populações induzem nelas próprios os efeitos e relacionam-nos com as radiações, mesmo sem serem a verdadeira fonte do problema. 12

13 5.2- Limites de segurança Para quantificar a radiação absorvida pelo corpo foi preciso encontrar um parâmetro adequado para que a medição fosse realizada de uma forma correcta. Assim, para as radiações de radiofrequência, o parâmetro utilizado é a taxa de absorção específica (SAR) que representa a taxa a que a energia electromagnética é absorvida por uma unidade de massa de tecido. A unidade S.I. da SAR é o Watt por quilograma de tecido exposto (W/kg). Deste modo, para a radiação de radiofrequência, os limites de segurança são estabelecidos para o parâmetro SAR. No gráfico seguinte correspondem ao nível de exposição expresso em µw/cm² para a frequência de 900 MHz, usada na comunicação GSM, em Portugal, que segue as normas da ICNIRP, e também de outros países. Gráfico 3: limites de segunrança estabelecidos em Portugal e noutros países. A partir da observação do gráfico pode verificar-se que, apesar de em Portugal se seguirem os limites impostos pela ICNIRP (Comissão Internacional de Protecção contra Radiação Não-Ionizante), há outros países cujos limites são muito mais baixos, como por exemplo, a Rússia ou a Suíça. 13

14 Gráfico 4,5: Permilagem do limite máximo estabelecido pelo ICNIRP. Os seguintes gráficos mostram-nos os limites em permilagem principalmente nas frequências em que existe comunicação (a cerca de 900 MHz e 1720 MHz). Assim podemos concluir que as nossas medições se encontra muito abaixo do limite máximo. 14

15 6-Conclusão Com a realização deste trabalho foi-nos possível aprender muito sobre as radiofrequências e respectivas utilidades para a nossa sociedade. Na actividade experimental, em que medimos com a ajuda de uma antena, as frequências emitidas pelos telemóveis decorreu como o esperado, uma vez que os pontos obtidos nos gráficos vão de encontro com os dados posteriormente pesquisados (que se encontram na tabela de frequências das operadoras em Portugal), e que permitiram concluir a exatidão das medidas obtidas. Na atividade em que com a ajuda do programa inssider medimos quais os canais de Wi-Fi utilizados à nossa volta, ficamos surpreendidos com os resultados, uma vez que na Europa, apesar de os canais recomendados serem o 1,6 e 11, havia algumas aplicações que não os estavam a utilizar. Ao longo do trabalho deparamo-nos com algumas dificuldades ao nível da organização e selecção das várias informações, mas com esforço foi possível ultrapassar esse obstáculo. Sendo assim podemos concluir que este relatório foi realizado com sucesso. 15

16 7-Bibliografia Para a realização deste relatório foram utilizadas as seguintes fontes de consulta de informação: