An toàn bức xạ vô tuyến và nhận thức Người đăng: Hải Nam 20/09/2007 (Số lần xem: 2118)

Từ khoá: an toàn bức xạ, RF radiation safety

Có tồn tại các ảnh hưởng vô tình hay hữu ý bị phơi nhiễm trong trường điện từ phát ra từ các trạm thu phát trong hệ thống thông tin di động hay không? Câu hỏi đó đã và đang được các chính phủ, các nhà cung cấp thiết bị, các nhà nghiên cứu, các nhà khai thác mạng... và cộng đồng quốc tế quan tâm tìm câu trả lời trong 30 năm qua.

Cho đến nay chưa có một bằng chứng khoa học nào đủ tính thuyết phục về ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ do bị phơi nhiễm trong trường bức xạ RF của các trạm thu phát sóng thông tin di động thương mại đang được dùng trên toàn thế giới. Bài viết này làm rõ một số khái niệm liên quan đến bức xạ RF trong trường điện từ và quá trình nghiên cứu cơ chế bức xạ RF ảnh hưởng lên cơ thể sống, tiêu chuẩn phơi nhiễm, khuyến nghị nhằm hạn chế các ảnh hưởng tiềm ẩn của chúng đối với sức khoẻ con người.

1. Bức xạ tần số radio là gì ?

Bức xạ tần số radio (Radio Frequency Radiation - sau đây gọi là bức xạ RF) là dạng bức xạ không ion hoá. Dải tần radio (RF) trải rộng từ 3 KHz đến 3000 GHz. Bức xạ RF hiểu theo nghĩa đơn giản nhất là phát xạ các tín hiệu radio từ nguồn phát.

Nguồn phát xạ được chia thành hai loại : phát xạ tự nhiên và nhân tạo. Nguồn phát xạ tự nhiên tiêu biểu là các vì sao, mặt trời, tầng Ion. Nguồn phát xạ nhân tạo chủ yếu là các hệ thống truyền thông. Trong dải RF đó là các hệ thống phát thanh quảng bá điều chế biên độ (AM) hoặc điều chế tần số (FM), các hệ thống vô tuyến truyền hình quảng bá VHF và UHF, hệ thống điện thoại di động, các hệ thống đạo hàng (radar) và các hệ thống thông tin vệ tinh,... Hình 1 dưới đây mô tả phổ tần số sóng điện từ.

2. Bức xạ Ion hoá và không Ion hoá ?

Bức xạ RF là dạng bức xạ không Ion hoá. Bức xạ không Ion hoá không gây tác hại trực tiếp lên các phân tử, các mô sống hoặc không phá vỡ cấu trúc dây liên kết các phân tử trong tế bào sống để tạo nên sự Ion hoá (tức là nó không tích điện dương và âm lên các phân tử, mô sống). Các tần số (hay còn gọi là năng lượng photon) không đủ cao để Ion hoá. Bức xạ Ion hoá ví dụ như các tia X, chúng có thể phá vỡ cấu trúc dây liên kết các phân tử trong các tế bào sống. Tần số bức xạ đủ cao và năng lượng photon của bức xạ đủ mạnh tạo nên sự Ion hoá trong các tế bào sống. Phổ tần số sóng điện từ (Hình 1) chỉ rõ các dải tần bức xạ Ion hoá và không Ion hoá. Tần số cắt đối với bức xạ RF không Ion hoá là 3 triệu GHz có chiều dài bước sóng là 100 nm, tần số này nằm ở giữa băng siêu thị UV (Ultra Visible).

Một câu hỏi đặt ra là : Bức xạ RF và đường dây điện lực 50 Hz có giống nhau không? Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy, hai loại bức xạ này hoàn toàn khác nhau. Các ảnh hưởng của chúng đối với các mô sinh vật sống cũng hoàn toàn khác nhau. Bức xạ của đường dây điện lực tần số 50 Hz tạo nên các dòng điện cực nhỏ trong cơ thể sống, còn bức xạ RF thì nung nóng các mô sống. Bức xạ không Ion hoá nằm trong khoảng 106 - 1012 Hz; bức xạ Ion hoá nằm trong khoảng 1015 - 1020 Hz; tần số radio nằm trong khoảng 105 - 109.

3. Ảnh hưởng sinh học của bức xạ RF

Ảnh hưởng trước tiên của bức xạ RF là nung nóng các vật thể ở trong trường bức xạ của nó nếu mức công suất đủ lớn. Cơ chế hoạt động như sau : khi ta đứng trong trường bức xạ RF có cường độ mạnh thì các phân tử bị điện trường mạnh tác động buộc chúng dao động ở tần số bức xạ. Dao động này làm cho các phân tử va đập vào nhau tạo ra nhiệt nung nóng chính các phân tử. Năng lượng để từng phân tử trong cơ thể sống dao động phụ thuộc cường độ điện trường, bức xạ có cường độ mạnh hơn sẽ tạo ra năng lượng lớn hơn cho các phân tử dao động. Ví dụ một người đứng đối diện một antenna phát xạ tín hiệu ở tần số 10 MHz với công suất rất lớn thì các phân tử trong cơ thể sẽ dao động ở tần số 10 MHz (tức là dao động 10 triệu lần trong một giây - bằng các giác quan bình thường con người không thể nhận biết được dao động ấy) gây ra va chạm giữa các

phân tử và sinh nhiệt nung nóng cơ thể. Các lò nướng siêu cao tần hoạt động theo nguyên lý này.

Như đã nói ở trên, bức xạ RF nung nóng trên cơ thể sống, có thể là dạng nung nóng từng phần hoặc toàn thân. Chẳng hạn như toàn bộ cơ thể bị nung nóng thì ta dễ nhận biết theo kinh nghiệm là nóng ở tay, chân và bàn chân. Các bộ phận cơ thể bị tác động bởi các bức xạ RF khác nhau vì vậy xảy ra hiện tượng bị nung nóng từng phần, có thể nhận biết nóng ở tay và ngón tay. Khi đứng trong trường bức xạ RF cơ thể con người giống như một anten, nếu được tiếp đất tốt thì được coi như anten một phần tư bước sóng cộng hưởng ở tần số từ 35 MHz đến 40 MHz. Nếu không được tiếp đất (lơ lửng trong không gian hoặc đứng trên thảm cách điện) thì giống như một antenna nửa bước sóng, cộng hưởng trong khoảng tần số từ 70 MHz đến 80 MHz.

Hình 1. Phổ tần số sóng điện từ

Nếu bị phơi nhiễm trong trường các bức xạ RF có cường độ rất mạnh ở các tấn số dưới 100 MHz sẽ xảy ra nung nóng toàn bộ cơ thể, ở các tần số cao hơn 100 MHz từng phần cơ thể nóng lên là ảnh hưởng chính giống như toàn bộ cơ thể hấp thụ là không lâu hơn năng lượng bức xạ RF được các phần cơ thể nhỏ hơn hấp thụ, ví dụ như cánh tay, bàn tay,... Đương nhiên trên thực tế người ta không đưa ra thị trường các thiết bị truyền thông có bức xạ RF mạnh hoặc không kiểm soát đươc.

Các mô kim loại cấy trong cơ thể sống có thể bị nung nóng cục bộ tại khu vực xung quanh mô kim loại, mô kim loại được coi như các antenna cấy vào cơ thể tập trung và bức xạ năng lượng RF xung quanh khu vực mô kim loại. Các mô kim loại kiểu này biến thiên đáng kể về kích thước, độ sắc nhọn và chúng gây ảnh hưởng lên cơ thể khi chúng phơi trần trong trường bức xạ RF. Tất cả những người lao động có mô kim loại cấy trong cơ thể làm việc với bức xạ RF phải được đánh giá về mô kim loại trước khi bắt đầu công việc.

Sốc bức xạ RF xảy ra khi ta chạm vào các vật thể có điện áp RF cao, sốc RF bùng cháy RF là dạng đặc biệt của sốc bức xạ RF có xu hướng rất sâu và rất lâu khỏi. Ví dụ chạm vào các dây phi đơ RF công suất rất lớn hoặc các vật kim loại không tiếp đất ở trong trường RF, ôtô đậu trước antenna phát thanh công suất lớn cũng có thể gây sốc RF. Đục thuỷ tinh thể xảy ra khi các tế bào mắt sinh vật đối diện với trường bức xạ RF cường độ cực mạnh ở dải tần từ 1 GHz đến 10 GHz. Các thí nghiệm trên thỏ cho thấy giới hạn gây đục thuỷ tinh thể là mật độ công suất 150 mW/cm2 trong thời gian 100 phút (thí nghiệm chiếu trực tiếp bức xạ RF vào mắt thỏ). Trên thực tế tại điểm gần nhất với antenna trạm thu phát điện thoại di động phát xạ công suất 1000 W (Hình 2) cũng chỉ có mật độ công suất cao nhất là 0,10 mW/cm2 nghĩa là chỉ bằng 1/1500 lần giới hạn nguy hiểm, như vậy không có gì đáng lo ngại cả.

Hình 2. Các mức năng lượng RF từ 1000 W ERP antenna tăng ích thấp trên tháp cao 15m

Hình 2 trên đây mô tả kết quả đo các mức năng lượng RF từ 1000 W ERP (Energy Radiated Power) antenna tăng ích thấp được lắp đặt trên một tháp cao 15 m. Xét theo mặt cắt nằm ngang, trong vòng bán kính 8 m có mật độ công suất (thông lượng

công suất tương đương với khái niệm cường độ trường) là 0,10 mW/cm2, trong vòng bán kính dưới 25m có mật độ công suất 0,010 mW/cm2, ở bên ngoài xa nữa thì mật độ công suất chỉ còn 0,0010 mW/cm2 và càng xa càng nhỏ hơn nữa. Điều lưu ý ở đây là theo tiêu chuẩn Úc đối với dải tần thông tin di động (400 MHz - 2000 MHz) mật độ công suất an toàn đối với dân cư là 10 W/m2 (1 mW/cm2). Như vậy tại điểm gần anten nhất, mật độ công suất do các trạm thu phát thông tin di động phát xạ chỉ bằng 1/10 tiêu chuẩn Úc (0,1 mW/1 mW). Như vậy hệ số an toàn được sử dụng là 10.

Hình 3. Các mức năng lượng RF từ anten đơn tăng ích cao 1000 W lắp đặt cao 2m trên nóc nhà cao 13 m

Theo kết quả đo thực tế năm 2001, đối với một antenn đơn có tăng ích cao công suất bức xạ (ERP – Energy Radiated Power) 1000W lắp đặt ở độ cao 2 m trên một nóc nhà cao 13 m thì tình hình như sau : trong vùng đường kính dưới 10 m, mật độ công suất 0,10 mW/cm2, trong vùng đường kính khoảng 25 m mật độ công suất chỉ còn 0,010 mW/cm2. Nếu so với tiêu chuẩn Úc thì hệ số an toàn đối với cư dân cũng là 10 lần.

4. Các mối quan tâm về ảnh hưởng bức xạ RF đối với sức khoẻ

Điện thoại di động thực sự đã làm biến đổi ngành viễn thông hiện nay. Những thiết bị này có thể sử dụng để thiết lập cuộc gọi ở hầu hết mọi nơi trên thế giới. Có hai loại điện thoại di động : loại thường có ăng ten gắn trực tiếp vào thiết bị cầm tay, loại thứ hai có ăng ten gắn riêng biệt ra một bộ phận thu phát (nếu như điện thoại được gắn trên các phương tiện xe cộ thì nó thường được gắn ở gần cửa sổ hoặc trên trần xe). Sóng vi ba phát ra từ ăng ten sẽ giúp cho điện thoại di động liên lạc được

với trạm gốc gần nó nhất. Ở đây chúng ta chỉ xét loại điện thoại thông thường : ăng ten gắn trực tiếp vào đầu cuối cầm tay.

Việc sử dụng các loại thiết bị điện thoại di động cầm tay gắn ăng ten làm cho người ta lo ngại về ảnh hưởng của nó tới sức khoẻ con người, có người cho rằng bức xạ vi ba từ đầu cuối cầm tay có thể gây ảnh hưởng xấu tới não bộ con người. Các loại điện thoại mà ăng ten được gắn ở một nơi khác khiến người ta đỡ lo lắng bởi vì mức độ phơi nhiễm sẽ giảm đi nhanh chóng khi khoảng cách giữa ăng ten và đầu cuối cầm tay tăng lên. Các loại thiết bị điện thoại không dây hoạt động trong vòng bán kính 20 mét xung quanh khối thu phát gốc (khối này được đấu trực tiếp vào hệ thống điện thoại : hay được gọi là điện thoại mẹ con) cũng không gây ảnh hưởng lên sức khoẻ người sử dụng vì mật độ công suất phát ra rất thấp.

Một số bản báo cáo cũng đã xem xét mối liên hệ giữa người hay sử dụng điện thoại di động với các chứng bệnh như đau đầu, ung thư não. Có báo cáo còn cho rằng có đến 70% bức xạ vi ba từ các thiết bị điện thoại di động cầm tay đã bị hấp thụ bởi não người, nhưng lại không đưa ra được bằng chứng đủ tính thuyết phục một cách khoa học. Có người lại phỏng đoán rằng các vùng đau có thể xuất hiện trong não và điện thoại di động rất có thể là một nguy cơ đối với sức khoẻ con người. Có người lại cho rằng, những người hay sử dụng điện thoại di động xuất hiện những khu vực đau nhất nhất định trong đầu. Tuy nhiên những tài liệu, ý kiến loại này không được phổ biến rộng rãi và cũng chưa đủ chứng cớ khoa học để kiểm chứng nên chúng nhanh chóng bị lãng quên.

Tại Hoa Kỳ, có vài báo cáo về căn bệnh ung thư não do một số vụ kiện các nhà sản xuất và cung cấp điện thoại di động, họ bám vào những tác hại của bức xạ sóng vi ba từ máy điện thoại di động cầm tay. Tuy nhiên những trường hợp ít ỏi này nhanh chóng bị bác bỏ vì có quá ít bằng chứng liên quan. Sóng vi ba là một loại bức xạ điện từ (khái niệm trường và bức xạ được coi là tương đương). Nó được phân biệt nhờ vào dải tần số của nó so với các loại sóng điện từ khác. Sóng vi ba cũng được sử dụng nhiều trong thông tin liên lạc ngày nay. Một số người đã sai lầm khi cho rằng bức xạ vi ba từ máy điện thoại cầm tay cũng có tác dụng xấu đến sức khoẻ như ảnh hưởng của việc phơi nhiễm khi đứng gần đường dây điện từ trường mặc dù nó có tần số thấp hơn nhiều so với bức xạ vi ba. Các thông số vật lý và mức độ ảnh hưởng lên sinh vật sống của chúng là rất khác nhau và thật vô nghĩa khi ngoại suy hay liên tưởng những kết quả nghiên cứu của chúng với nhau.

Tiêu chuẩn chống bức xạ ARPANSA của Úc được gọi là ngưỡng phơi nhiễm cao nhất trong trường điện từ với các sóng mang có dải tần từ 3 kHz đến 300 GHz dựa trên các ảnh hưởng nhiệt khi phơi nhiễm trong môi trường sóng vi ba. Đó là khi các mô sinh vật học phơi nhiễm trong môi trường sóng vi ba ở mức độ vừa đủ khiến cho các mô bắt đầu bị ảnh hưởng, biến dạng hay bị phá vỡ cấu trúc ban đầu do tác dụng của nhiệt năng từ sóng viba. Giới hạn phơi nhiễm được thiết lập ở mức thấp hơn đáng kể so với mức phơi nhiễm có thể làm gây hại đến mô sinh học. Bộ tiêu chuẩn này cũng thiết lập các giới hạn dành

cho các loại bức xạ dạng xung để loại trừ các ảnh hưởng có thể không phải gây ra dưới tác dụng của nhiệt.

Toàn bộ các thiết bị điện thoại di động tiêu thụ ở Úc đều phải đáp ứng các đòi hỏi khắt khe của hiệp hội quản lý phương tiện truyền thông và thông tin liên lạc Úc (ACMA) trong đó công suất phát của điện thoại di động cũng được giới hạn theo tiêu chuẩn ARPANSA. Do vậy, người sử dụng không nên lo lắng về tác hại của nhiệt gây ra bởi sóng vi ba lên cơ thể con người, kể cả não bộ. Một số nghiên cứu khác cũng khẳng định rằng một số tác dụng phụ (không phải do tác dụng nhiệt) gây ra khi phơi nhiễm ở môi trường sóng vi ba ở mức độ thấp cũng có khả năng gây hại ở mức độ nhất định đối với sức khoẻ con người. Tuy nhiên, những tác dụng này là không đáng kể và người ta cũng không đưa nó vào các tiêu chuẩn hiện tại.

5. Những bằng chứng không xác thực về ung thư

Một số nghiên cứu trên cơ thể động vật cho rằng việc phơi nhiễm trong môi trường sóng vi ba cường độ thấp có khả năng thúc đẩy căn bệnh ung thư. Những nghiên cứu sâu hơn được tiến hành nhằm tìm ra mối quan hệ giữa khả năng sinh sản của động vật thí nghiệm với những ảnh hưởng của bức xạ lên chúng. Mặc dù có vẻ như mối liên hệ giữa những kết quả thí nghiệm trên động vật không liên quan gì đến người sử dụng điện thoại di động, nhưng những kết quả này không thể bỏ qua trong thời điểm hiện tại.

Một số ít các nghiên cứu được tiến hành trong một bộ phận người sử dụng điện thoại di động nhưng không đưa ra được thông tin về nguy cơ khi sử dụng điện thoại di động. Người ta rất khó khi đưa ra bất kì kết luận nào từ các nghiên cứu này vì các số liệu về mức độ phơi nhiễm không được đo đạc hay đưa ra từ các dữ liệu đã có. Tuy nhiên, nhìn chung những nghiên cứu này rất hữu ích trong việc tìm ra những mối liên quan có thể có giữa việc sử dụng điện thoại di động và nguy cơ gây ra bệnh ung thư. Những nghiên cứu trên cơ thể động vật và tế bào là rất cần thiết để tìm ra mối quan hệ nguyên nhân kết quả và các cơ chế sinh vật học liên quan.

Cục an toàn hạt nhân và phòng chống phóng xạ Úc tiếp tục theo sát những nghiên cứu gần đây trên lĩnh vực này. Một trong những vấn đề được quan tâm là căn bệnh ung thư não trong số những người đang sử dụng điện thoại di động đã được xác nhận là những người này mắc bệnh ung thư trước khi họ sử dụng điện thoại di động. Vì vậy không thể kết luận nguyên nhân gây ra bệnh ung thư não trong từng trường hợp như vậy. Người ta cũng chưa hoàn thiện những nghiên cứu lâu dài nhằm xác định mức độ ảnh hưởng của căn bệnh ung thư não lên người sử dụng so với những người không sử dụng điện thoại di động.

Từ năm 1996, chính phủ Úc đã cung cấp một triệu đô la hàng năm cho chương trình năng lượng điện từ (EME). Chương

trình này hỗ trợ các nghiên cứu, cung cấp thông tin cho người dân về mối liên hệ giữa sức khoẻ với các thiết bị điện thoại di động, trạm phát sóng cũng như các thiết bị thông tin liên lạc khác. Chương trình nhận biết được mối quan ngại của người dân và sự cần thiết để đảm bảo các chính sách về sức khoẻ cũng như thiết lập các tiêu chuẩn được dựa trên các nghiên cứu khoa học mới nhất.

Tổ chức Y tế thế giới đã tổng kết : về ảnh hưởng sinh học của bức xạ RF đối với sức khoẻ con người, trong 30 năm qua có gần 25000 bài báo khoa học viết về vấn đề này. Một số người cho rằng cần nghiên cứu nhiều hơn nữa, các hiểu biết khoa học về ảnh hưởng của bức xạ RF đã trở thành rộng rãi nhất trong công chúng. Trên cơ sở các tài liệu khoa học chuyên sâu nghiêm túc, WHO kết luận : “Các bằng chứng hiện nay chưa đủ cơ sở kết luận các bức xạ RF mức thấp ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người. Mặc dù vậy vẫn còn những điều chưa hiểu hết về các ảnh hưởng sinh học cần được tiếp tục nghiên cứu”.

Chương trình EME được phối hợp với uỷ ban về năng lượng điện từ và sức khoẻ cộng đồng (CEMEPHI) gồm các đại diện từ ban truyền thông, công nghệ thông tin và mỹ thuật, ban sức khoẻ và tuổi thọ , ARPANSA, ACMA, và hội đồng nghiên cứu y học và sức khoẻ quốc gia (NHMRC), chương trình gồm có 3 phần : chương trình nghiên cứu Australia được điều hành bởi NHMRC thực hiện các nghiên cứu về EME trong Australia và ở các nước khác, tiếp tục sự đóng góp của Australia trong dự án nghiên cứu của tổ chức y tế thế giới (WHO) về trường điện từ nhằm đánh giá, nghiên cứu sự ảnh hưởng của phơi nhiễm EME đến sức khoẻ, môi trường, và chương trình thông tin công cộng được quản lí bởi ARPANSA nhằm cung cấp thông tin cho người dân và các phương tiện thông tin đại chúng.

6. Kết luận

Cho đến nay chưa có cơ sở để kết luận, bức xạ RF do các hệ thống thông tin di động phát ra ảnh đến sức khoẻ con người. Chưa có đủ cơ sở kết luận phơi nhiễm trong môi trường sóng vi ba do sử dụng máy điện thoại di động có thể gây ra bệnh ung thư hoặc đẩy nhanh tốc độ ung thư đối với những trường hợp bị ung thư trước khi dùng điện thoại di động cũng . Cũng không có bằng chứng rõ ràng nào trong các tài liệu khoa học hiện nay để kết luận, sử dụng điện thoại di động có thể gây ra những tác hại lâu dài lên sức khoẻ cộng đồng (mặc dù chưa đủ bằng chứng bác bỏ khả năng có những tác hại nhỏ nào đó lên sức khoẻ). Chúng tôi xin dẫn ra đây kết luận của các tổ chức quốc tế và quốc gia có uy tín và nghiêm túc trong lĩnh vực bảo vệ an toàn bức xạ RF nói về ảnh hưởng của bức xạ RF đối với sức khoẻ con người :

* Tổ chức WHO công bố : “Các bằng chứng khoa học hiện nay chỉ cho thấy, phơi nhiễm trường điện từ RF do phát xạ từ các

máy điện thoại di động và các trạm thu phát gốc của chúng không gây ung thư và không thúc đẩy ung thư phát triển”.

* Cơ quan bảo vệ bức xạ Úc công bố : ”Theo các đánh giá khoa học quốc gia và quốc tế, chưa có bằng chứng thuyết phục về phơi nhiễm trường điện từ RF mức công suất thấp gây ra ảnh hưởng xấu lên sức khoẻ con người”.

* Cơ quan An toàn Sức khoẻ Môi trường Cộng hoà Pháp (Environmental Health and Safety Agency - AFSSE) kết luận : “Với sự quan tâm đối với bệnh ung thư xuất hiện, chúng tôi chấp nhận mức công suất thấp trong điện thoại di động, bức xạ không gây ảnh hưởng trên các mô sống. Các thí nghiệm trên động vật phơi nhiễm thời gian dài trong trường RF không chỉ ra sự xuất hiện ung thư hoặc thúc đẩy ung thư phát triển”.

* Ủy ban Truyền thông Hoa Kỳ (FCC) đưa ra kết luận : ”Không có bằng chứng khoa học về việc sử dụng điện thoại không dây dẫn đến ung thư và các bệnh khác như đau đầu, chonág váng, hoa mắt hoặc mất trí nhớ”

* Cơ quan Bảo vệ Sức khoẻ Canada khẳng định : ”Cho đến nay không có bằng chứng vững chắc chứng tỏ các bức xạ RF từ điện thoại di động ảnh hưởngxấu đến sức khoẻ con người”.

* Các cơ quan có thẩm quyền của Đan mạch, Phần lan, Băng đảo, Na uy và Thụy điển cùng nhất trí khẳng định: "Các nước phương Bắc đều nhất trí rằng : không có bằng chứng khoa học về ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ do các hệ thống thông tin di động, các trạm thu phát sóng di động, các máy cầm tay có công suất dưới mức do uỷ ban quốc tế bảo vệ bức xạ không Ion hoá (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection - ICNIRP) khuyến nghị".

* Cơ quan khoa học y tế Singapore: "Cho đến nay tất cả các cơ quan an toàn quốc gia và quốc tế đều đánh giá: không có các ảnh hưởng đối với sức khoẻ nếu bị phơi nhiễm trong trường RF dưới mức quy định quốc tế."

Căn bản về sóng vô tuyến (radio)Thuật ngữ radio (sóng vô tuyến) đề cập đến việc truyền điện từ trong không gian. Nó bao gồm nhiều ứng dụng khác nhau từ AM, FM đến điện thoại di động và vi sóng số mặt đất. Một số sóng như AM, FM là sóng quảng bá 1 chiều. Việc truyền điện từ chỉ xảy ra theo 1 hướng và nó thường có kiểu cấu hình là một-nhiều (one-to-many). Ngược lại, sóng 2 chiều cho phép tất cả các thực thể đều có thể truyền và nhận, chúng có thể có cấu hình point-to-point (phổ biến trong ứng dụng viễn thông) hay cấu hình point-to-multipoint như WLAN hay mạng di động.

Một kiến trúc quan trọng phân biệt với truyền thông vô tuyến 2 chiều chính là sự khác nhau giữa FDD (Frequency Division Duplex) và TDD (Time Division Duplex). Trong FDD, bạn sử dụng một tần số khác để mang thông tin theo mỗi hướng và 2 tần số phải cách nhau đủ để chúng không làm nhiễu nhau. FDD có thể làm đơn giản hóa một cách đáng kể công việc của người thiết kế và nó cho phép hoạt động theo kiểu full-duplex tức là việc truyền và nhận có thể xảy ra đồng thời. Tuy nhiên, nó cũng phải chịu những vấn đề như việc bạn phải phân chia phổ thành 2 băng tần và điều đó có thể là không hiệu quả về mặt quang phổ bởi vì chúng có thể khóa băng thông của mỗi chiều. Đối với TDD thì chúng sẽ thực hiện tất cả các truyền thông vô tuyến trên cùng 1 kênh nhưng luân phiên giữa việc truyền và lắng nghe. Mặc dù TDD sẽ tạo ra tình huống half-duplex ở lớp vật lý và yêu cầu radio (bộ phát sóng) phải có khả năng chuyển rất nhanh giữa truyền và nhận nhưng nó lại hiệu quả hơn về mặt quang phổ. Nó cho phép tạo ra các kênh dễ dàng hơn, nó có thể cung cấp việc phân phối bandwidth thay đổi theo thời gian cho mỗi hướng.

Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của radio (bộ phát sóng) chính là công suất. Rõ ràng, công suất phát của radio được đặt trưng bởi đường truyền, cable, hay anten và thường được tính theo đơn vị watt (W) hay miliwatt (mW). Bảng dưới là một số chuyển đổi giữa công suất tính theo watt và tính theo decibel

(hết)

 

friends

25-09-2007   #2

danghoangkhanh

Guest Posts: n/a

Đặc tính của sóng vô tuyến:

Sóng vô tuyến dường như hoạt động thất thường và không nhất quán trong một trường hợp cụ thể nào đó. Những vật nhỏ như đầu nối không đủ chặt hoặc trở kháng các thiết bị không tương thích với nhau cũng có thể gây nên những biến đổi thất thường và kết quả không như mong đợi.

2.2.1. Độ khuếch đại (gain):

Độ khuếch đại là thuật ngữ được sử dụng để mô tả sự gia tăng biên độ của tín hiệu sóng vô tuyến. Độ khuếch đại thường là một tiến trình chủ động, nghĩa là một nguồn công suất bên ngoài như bộ khuếch đại sóng vô tuyến được sử dụng để mở rộng tín hiệu hoặc một anten độ khuếch đại cao được sử dụng để tập trung chùm tín hiệu nhằm gia tăng biên độ tín hiệu.Tuy nhiên, các tiến trình thụ động cũng có thể dẫn đến độ khuếch đại. Ví dụ: tín hiện sóng vô tuyến bị phản xạ có thể kết hợp với các tín hiệu chính để gia tăng cường độ của tín hiệu chính. Gia tăng cường độ tín hiệu vô tuyến có thể mang lại kết quả tích cực hoặc tiêu cực. Thường thì công suất phát càng lớn càng tốt, nhưng trường hợp trạm truyền phát ra nguồn công suất rất gần với giới hạn công suất hợp pháp thì việc tăng thêm công suất phát có thể gây ra những hậu quả không lường.

2.2.2Sự suy hao (loss):Sự suy hao miêu tả độ suy giảm cường độ tín hiệu. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến suy hao tín hiệu vô tuyến, cả trong lúc tín hiệu vẫn còn trong cáp như tín hiệu dòng xoay chiều tần số cao và cả khi tín hiệu được truyền như sóng vô tuyến qua không khí bởi anten.Trở kháng của cáp và đầu nối gây nên sự suy hao tín hiệu vì phải chuyển đổi tín hiệu xoay chiều sang nhiệt. Trở kháng không tương thích giữa cáp và đầu nối cũng có thể gây nên năng lượng phản xạ ngược trở lại nguồn phát, gây ra suy giảm tín hiệu.Các đối tượng nằm trên đường truyền của sóng được phát có thể gây nên sự hấp thụ, phản xạ hoặc làm mất hoàn toàn tín hiệu vô tuyến. Sự suy hao có thể bị xen vào mạch một cách chủ động bằng các bộ suy hao tín hiệu. Các bộ làm suy hao tín hiệu là các điện trở chuyển đổi dòng xoay chiều tần số cao sang nhiệt nhằm làm suy giảm biên độ tín hiệu tại điểm đó trên mạch điện.

Việc đánh giá và bù đắp tổn hao tín hiệu tại một kết nối vô tuyến hoặc một mạch là vấn đề quan trọng vì sóng vô tuyến có ngưỡng độ nhạy sóng. Ngưỡng độ nhạy sóng được định nghĩa là điểm mà tại đó sóng vô tuyến có thể phân biệt rõ ràng một tín hiệu từ nhiễu nền. Vì độ nhạy của trạm nhận là có giới hạn, vì vậy trạm truyền phải truyền một tín hiệu có biên độ đủ lớn để có thể nhận biết được ở nơi nhận. Nếu xảy ra suy hao tín hiệu giữa trạm truyền và trạm nhận, có thể loại bỏ những đối tượng gây ra suy hao hoặc gia tăng công suất truyền.

2.2.3. Sự phản xạ (reflection):Sự phản xạ xảy ra khi sóng điện từ đang truyền tác động đến một đối tượng có kích thước lớn so với bước sóng của sóng được truyền. Sự phản xạ xảy ra từ bề mặt trái đất, các tòa nhà, tường và từ nhiều vật cản khác. Nếu bề mặt trơn phẳng thì tín hiệu bị phản xạ vẫn không bị ảnh hưởng mặc dù vẫn bị suy hao do sự hấp thụ và tán xạ.

Sự phản xạ tín hiệu có thể gây nên nhiều vấn đề nghiêm trọng cho mạng không dây. Sự phản xạ của tín hiệu chính từ các đối tượng trong khu vực truyền gây ra hiện tượng đa đường (multipath). Hiện tượng đa đường có thể gây ra những ảnh hưởng bất lợi nghiêm trọng cho mạng không dây, như làm suy giảm hoặc là từ chối tín hiệu chính và gây ra những lỗ hổng (hole) hay khe hở (gap) trong vùng phủ sóng vô tuyến. Những bề mặt như mặt hồ, mái kim loại, rèm hay cửa kim loại và các vật cản khác có thể gây ra phản xạ, theo sau đó là hiện tượng đa đường.

2.2.4. Sự khúc xạ (refraction):Sự khúc xạ mô tả những đường gấp khúc của sóng vô tuyến khi chúng đi qua môi trường có chiết suất khác nhau. Khi sóng vô tuyến đi qua môi trường có chiết suất lớn hơn sóng sẽ bị bẻ gãy như là thay đổi hướng đi. Khi đi qua môi trường như vậy, sóng có thể bị phản xạ trở lại theo hướng tín hiệu được mong đợi, hoặc có thể thay đổi sang hướng khác.

Sự khúc xạ có thể trở thành vấn đề lớn đối với các liên kết vô tuyến có khoảng cách lớn. Khi điều kiện môi trường thay đổi, sóng vô tuyến có thể thay đổi hướng, đi chệch hướng với đích mong muốn.

2.2.5. Sự nhiễu xạ (diffraction):Sự nhiễu xạ xảy ra khi đường sóng vô tuyến giữa trạm truyền và trạm nhận bị che khuất bởi bề mặt không bằng phẳng. Với tần số cao, sự nhiễu xạ giống như khúc xạ, tùy thuộc vào dạng hình học của đối tượng che khuất và biên độ, pha và độ phân cực của sóng tại điểm xảy ra nhiễu xạ.

Nhiễu xạ thường không rõ ràng và dễ nhầm lẫn với khúc xạ. Nhiễu xạ mô tả sóng bị uốn cong quanh vật cản trong khi khúc xạ mô tả sóng đổi hướng đi qua môi trường. Nhiễu xạ là sự chậm lại của sóng vô tuyến trước điểm mà tại đó sóng gặp phải chướng ngại vật, trong khi những phần còn lại của sóng không bị cản tiếp tục duy trì tốc độ như tốc độ truyền sóng. Nhiễu xạ là kết quả của sự xoay chiều hay uốn cong của sóng quanh vật cản.

2.2.6. Sự tán xạ (scattering):Sự tán xạ xảy ra khi môi trường truyền dẫn mà sóng đi qua tồn tại các đối tượng có kích thước nhỏ hơn bước sóng của tín hiệu và số lượng các vật cản trên một đơn vị thể tích là lớn. Sóng bị tán xạ xuất phát từ các bề mặt gồ ghề, các đối tượng kích thước nhỏ hoặc các thành phần gây trở ngại trên đường truyền tín hiệu. Ví dụ: những đối tượng có thể gây phân tán sóng cho hệ thống truyền thông di động như cây cối, …

Sự tán xạ xảy ra theo hai cách:- Sự tán xạ có thể xảy ra khi sóng va phải một bề mặt không phẳng và bị phản xạ lại đồng thời theo nhiều hướng, tán xạ dạng này tạo ra nhiều tín hiệu phản xạ biên độ nhỏ dẫn đến tiêu hủy tín hiệu chính ban đầu. Tín hiệu bị mất có thể xảy ra khi sóng vô tuyến bị phản xạ từ bề mặt đất, đá, hay các bề mặt răng cưa. Khi bị tán xạ theo dạng này, sẽ xảy ra tình trạng suy giảm tín hiệu dẫn đến truyền thông gián đoạn và có thể dẫn đến mất tín hiệu hoàn toàn.- Sự tán xạ có thể xảy ra khi tín hiệu đi qua môi trường truyền dẫn có tỷ trọng lớn, trong trường hợp này sóng bị phản xạ riêng lẻ trên từng phần tử.

2.2.7. Sự hấp thụ (Absorption):Sự hấp thụ sóng xảy ra khi tín hiệu sóng gặp phải vật cản và bị hấp thụ do chất liệu của vật cản nhưng sóng không đi qua cũng không bị phản xạ hay uốn cong quanh đối tượng.

Nguyên lý của Anten (Principles of Antenna)Chúng ta sẽ khảo sát một số nguyên lý căn bản của Anten vì nó có liên quan đến việc sử dụng mạng WLAN. Việc hiểu chi tiết về thiết kế Anten đối với admin là không cần thiết trong việc quản trị mạng không dây. Có 2 điều quan trọng cần phải nhớ đối về anten là:+ Anten chuyển đổi năng lượng điện sang sóng RF đối với anten truyền hay sóng RF sang năng lượng điện đối với anten nhận.+ Kích thước vật lý của anten như chiều dài là liên quan trực tiếp đến tần số mà anten có thể quảng bá sóng hay nhận sóng.

Một số điểm căn bản để hiểu được việc quản lý licence-free WLAN là Light Of Sight (LOS), tác dụng của Fresnel Zone, và anten gain bằng cách tập trung beamwidth.

1. Light Of Sight (LOS)Có 2 loại LOS là Visual LOS và RF LOS. Thường trong mạng WLAN khi nhắc đến LOS ta thường hiểu đó là RF LOS. Visual LOS chỉ là khái niệm để ta hiểu hơn về RF LOS.

Đối với ánh sáng thấy được, visual LOS (gọi đơn giản là LOS) được định nghĩa gần như là một đường thẳng từ vật thể (transmitter) (nằm trong tầm nhìn của người quan sát) đến mắt người quan sát (receiver). LOS gần như là một đường thẳng bởi vì sóng ánh sáng dễ bị thay đổi hướng do phản xạ, nhiễu xạ và khúc xạ cũng giống như sóng RF. Sóng RF hoạt động cũng tương tự như sóng ánh sáng ngoại trừ một điều quan trọng: RF LOS cũng có thể bị ảnh hưởng bởi những vật cản trong vùng Fresnel Zone.

Hãy tưởng tượng rằng bạn đang nhìn qua một đường ống dài 2 foot và có một vật cản nằm trong đường ống. Hiển nhiên, vật cản này sẽ ngăn cản bạn nhìn thấy được phía cuối đường ống. Ví dụ đơn giản trên minh họa cách RF hoạt động khi có một vật nằm cản giữa Fresnel Zone, ngoại trừ một điều là trong ví dụ về đường ống, bạn vẫn có thể nhìn thấy được một phần những gì xuất hiện phía cuối đường ống. Đối với RF, điều tương tự có thể xảy ra là nó làm bẻ gảy hay hư hỏng đường truyền. RF LOS là quan trọng bởi vì RF không hoàn toàn giống với sóng ánh sáng.

2. Fresnel ZoneMột điều cần xem xét khi hoạch định hay troubleshooting một kết nối RF chính là Fresnel Zone. Fresnel Zone là một vùng được tạo ra bởi các hình elip đồng tâm xung quanh đường đi của LOS như hình dưới minh họa. Fresnel Zone là rất quan trọng đối với tính toàn vẹn của đường kết nối RF bởi vì nó định nghĩa một vùng xung quanh LOS mà trong đó tín hiệu RF có thể bị nhiễu nếu như vùng này bị cản lại (bởi một vật cản nào đó). Các vật thể trong Fresnel Zone như cây, đỉnh đồi, và các tòa nhà có thể gây ra nhiễu xạ hay phản xạ đối với tín hiệu RF chính, làm cho nó không thể đến được receiver, điều này cũng gây ra sự thay đổi đối với RF LOS. Các vật thể này có thể hấp thụ hay tán xạ tín hiệu RF chính gây ra sự suy giảm hay mất hoàn toàn tín hiệu. 3. Antenna GainMột thành phần anten (không bao gồm bộ khuếch đại hay bộ lọc đi kèm với nó) là một thiết bị bị động (passive). Không có một sự điều hòa, khuếch đại hay xử lý nào đối với tín hiệu mà anten nhận được. Anten có thể tạo ra những hiệu ứng khuếch

đại bằng hình dạng vật lý của nó. Sự khuếch đại anten là kết quả của việc tập trung sự phát sóng RF vào một tia hẹp hơn, cũng giống như bóng đèn điện hay đèn flash có thể tập trung vào một tia hẹp hơn tạo thành một nguồn phát sáng sáng hơn và phát ánh sáng đi xa hơn. Việc tập trung bức xạ được đo theo Beamwidth (độ rộng của tia) tính theo độ ngang (horizontal) và độ dọc (vertical). Ví dụ, một anten omni-directional có beamwidth là 360 độ ngang. Bằng việc giới hạn 360 độ này xuống còn khoảng 30 độ và vẫn giữ nguyên công suất thì chúng ta sẽ có một sóng RF được phát đi xa hơn. Đây chính là cách mà các loại anten Patch, Panel và Yagi được thiết kế. Các anten có độ định hướng cao sử dụng lý thuyết này bằng việc tập trung hẹp hơn nữa cả chiều ngang và chiều dọc của beamwidth để tăng tối đa khoảng cách mà sóng có thể phát đi nhưng vẫn giữ nguyên công suất thấp.

4. Bộ bức xạ định hướng (Intentional Radiator)Như được định nghĩa bởi FCC, một bộ bức xạ định hướng là một thiết bị vô tuyến được thiết kế đặc biệt để sinh ra và bức xạ sóng RF. Theo quan điểm phần cứng, một bộ bức xạ định hướng sẽ bao gồm thiết bị RF, tất cả các cable và đầu nối nhưng không bao gồm anten.

Khi bạn nói đến công suất phát ra của bộ bức xạ định hướng có nghĩa là bạn đang nói đến công suất phát ra của đoạn cable cuối cùng hay đầu nối trước khi đến anten. Ví dụ, xem xét một transmitter 30 mW bị suy hao 15 mW (công suất) trên cable và 5 mW nữa trên đầu nối với anten. Công suất của bộ bức xạ định hướng sẽ là 10 mW. Đối với một administrator thì nhiệm vụ của họ là phải hiểu được các quy tắc của FCC liên quan đến bộ bức xạ định hướng và công suất cho phép của nó. Những quy tắc của FCC liên quan đến công suất phát của bộ bức xạ định hướng và EIRP có thể tìm thấy trong Part 47 CFR, Chapter 1, session 15.247 ngày 1 tháng 10 năm 2000.

5. Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (EIRP)EIRP là công suất thật sự được phát ra bởi thành phần anten được minh họa như trong hình dưới. Khái niệm này là quan trọng bởi vì nó được quy định bởi FCC và bởi vì nó được sử dụng trong việc tính toán một kết nối không dây có thể thiết lập được hay không. EIRP có liên quan đến độ lợi của anten.

Giả sử rằng trạm truyền sử dụng 10 dBi anten (khuếch đại tín hiệu lên 10 lần) và được cung cấp một tín hiệu có công suất 100 mW từ bộ bức xạ định hướng. Lúc đó, EIRP là 1000 mW, hay 1 W. Các quy tắc của FCC xác định công suất phát ra cho cả bộ bức xạ định hướng và thành phần anten

(hết)

Bán kính của Fresnel Zone tại điểm rộng nhất có thể được tính theo công thức sau

Trong đó d là khoảng cách giữa 2 điểm tính theo miles (dặm), f là tần số tính theo GHz và r được tính theo feet