ESTACIONES BASE

La cobertura del servicio de telefonía móvil está condicionada por la limitación en la potencia de emisión de los teléfonos móviles y su capacidad de alcance a las estaciones base, por tanto, la potencia emitida por las estaciones base se ha establecido en niveles reducidos, acordes con la limitación de alcance de los terminales. Ello obliga a distribuir estas estaciones de manera regular, proporcionando una adecuada cobertura de servicio, de forma similar a la iluminación que proporcionan las farolas instaladas a lo largo de las calles de las ciudades.

Características de emisión de una antena de telefonía móvilCARACTERÍSTICAS DE EMISIÓN DE UNA ANTENA DE TELEFONÍA MÓVILLa antena típica de telefonía móvil que representa la figura 7 es un apilamiento vertical de dipolos montado sobre un reflector, por lo que estas antenas tienen forma rectangular con gran altura. Es importante notar que por su diseño su emisión es sectorial (hacia el frente y en horizontal), cubriendo un sector comprendido entre 60 y 120º con un haz vertical muy estrecho, típicamente de 6 a 8º (figura 8). Este tipo de antenas son extremadamente directivas; las emisiones son casi inexistentes en el resto de direcciones (atrás, abajo y arriba).

Figura 7. Antena de telefonía móvil Figura 8. Haz de emisión

Las antenas de telefonía móvil suelen instalarse sobre elementos que las elevan como torres o mástiles. Estas antenas normalmente se encuentran distribuidas en grupos de tres; dado que cada antena cubre un ángulo de 120º se colocan tres antenas separadas 120º entre si para dar cobertura circular, es típico ver sobre un mástil tres antenas de este tipo, cubriendo la zona con una cobertura en forma de trébol. Debido a que el alcance de la estación base viene impuesto normalmente por el alcance del terminal móvil a la estación base (cobertura inversa), y el terminal móvil tiene su potencia limitada para garantizar el cumplimiento de los límites de exposición, es necesario aumentar lo más posible la sensibilidad de recepción de las estaciones base. Una técnica empleada es la diversidad por recepción, en las que ponen tres antenas apuntando a una misma dirección (mismo sector).

Esta es la típica figura en el que se da una cobertura omnidireccional desde una estación base. La torre tiene tres frentes de emisión, si bien cada frente tienen tres antenas, de las que solo emite la del medio. Las otras dos son de recepción, para aumentar la calidad de la misma.

Una alternativa que cumple perfectamente las normas de instalación es situar las antenas en los bordes de las azoteas, apuntando al exterior. Esta técnica es especialmente útil ya que libera de niveles de exposición la terraza sobre la que se instala.

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Figura 9.

Con respecto a los niveles de potencia emitidos por estas estaciones base, por ejemplo, la FCC en EEUU, que sigue las recomendaciones del Instituto Nacional Americano de Normalización (ANSI), permite una Potencia Radiada Efectiva (ERP) de hasta 500 W por canal (en función de la altura de la torre), sin embargo la mayoría de estaciones base celulares en áreas urbanas y suburbanas operan con una ERP de tan solo unos 100 W por canal o incluso inferior. Esta cantidad de 100 W por canal se corresponde con una potencia radiada de entre 5 y 10 W dependiendo del tipo de antena utilizada (La ERP no es equivalente a la potencia radiada sino que tiene en cuenta la potencia transmitida y la dirección en que más energía radia la antena). Dado que por otra parte la capacidad de estos sistemas se incrementa dividiendo celdas, o lo que es lo mismo, añadiendo mayor cantidad de estaciones base, los valores de ERP utilizados tienden en estos casos a ser menores. En áreas urbanas puede llegar a utilizarse una ERP de 10 W por canal (lo que corresponde con una potencia radiada de entre 0.5-1 W).

Figura 10. Potencia máxima de emisión

Supongamos, a pesar de todo, que una estación base cuenta con una potencia radiada efectiva de 500 W por canal. Esto se correspondería con una potencia radiada de unos 50 W. Estos valores de potencia se encuentran, en todo caso, muy por debajo de los niveles de potencia utilizados en otros sistemas de comunicaciones de radiofrecuencia. Los sistemas de radiodifusión AM/FM emiten

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con potencias que pueden alcanzar valores de 50.000/100.000 vatios. Mientras que un repetidor de TV UHF puede radiar una potencia de hasta 500.000 vatios. Dicho de otra forma, las antenas de radio y TV son entre 1.000 y 10.000 veces más potentes que las antenas utilizadas en las estaciones base de telefonía móvil. Por lo tanto la contribución al ambiente electromagnético de los sistemas de comunicaciones móviles puede considerarse despreciable.

Conclusión

Exposición a cortas distancias. En la figura 11 se muestran los niveles teóricos de emisión de una antena típica, operando a su máxima potencia: 300 W. Como puede observarse, a 2 metros de la antena en el plano horizontal (H) podrían registrarse densidades de potencia de hasta 0,1 mW/cm2, mientras a distancias superiores a 30 metros el valor se reduciría a 0,003 mW/cm2. En la vertical de la antena (V) los valores son mucho más bajos debido a la estrecha apertura del haz.

Figura 11.

Estos cálculos han sido confirmados experimentalmente exponiendo modelos humanos (“phantoms” o maniquíes), confeccionados con materiales que reproducen las características eléctricas de los tejidos internos y externos, a las emisiones de una antena típica de estaciones urbanas. Los resultados revelaron que los límites marcados sólo se excedieron cuando la distancia entre la antena y el modelo era inferior o igual a 65 cm.

A mayores distancias, la exposición depende, entre otros factores, del número y características de las antenas, de su potencia de emisión, de la presencia de superficies que puedan alterar las señales, de la distancia (en el plano horizontal) que medie entre la estación y el punto a estudiar y de la diferencia de altura (en el plano vertical) entre el punto y las antenas. La figura 12 representa las densidades de potencia a que se verían expuestos sujetos situados a diferentes distancias de una antena GSM emitiendo a 900 MHz y ubicada en un mástil, a 15 metros de altura sobre el suelo. El eje central del haz principal de la emisión (apertura aproximada 6º) incidiría sobre el suelo a una distancia del mástil de aproximadamente 200 m.

Los valores son válidos para situaciones en las que el haz alcanzaría directamente a los sujetos, sin haber sufrido perturbaciones causadas por la presencia de cuerpos entre la fuente y el punto de incidencia. Como puede observarse, los mayores

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índices de exposición se registran a distancias próximas a los 200 m (10 -3 a 3·10-3

mW/cm2).

Figura 12.

Por otra parte, mediciones reales llevadas a cabo en viviendas próximas a las antenas han proporcionado valores significativamente más bajos que los calculados para señales imperturbadas. Ello se debe a dos causas principales. En primer lugar, la potencia nominal de 300 W, empleada arriba a efectos de cálculo, no coincide con la potencia real de emisión, que no suele superar valores de 50 W en medios urbanos. En segundo lugar, los materiales con que están construidos los tejados y muros de los edificios (telas asfálticas, tejas, ladrillos) pueden absorber o reflejar una parte sustancial de la radiación electromagnética.

A la hora de evaluar, en función de la distancia a las antenas, el cumplimiento de las restricciones a la exposición establecidas por la Unión Europea y por el Real Decreto 1066/2001 (0,45 y 0,90 mW/cm2 para frecuencias de 900 y 1800 MHz respectivamente) se desprende: 1) que en la base de los mástiles de las estaciones, y en las viviendas situadas debajo estas, los niveles de exposición son mínimos, 2) que en la horizontal de las antenas, los niveles máximos recomendados sólo se superan a distancias muy cortas (desde unos centímetros a unos pocos metros, dependiendo de las características de la estación).

Tomando en consideración lo anterior, deberemos concluir que regulaciones como las propuestas por algunas autoridades locales en Italia, que conllevan la imposición de respetar distancias mínimas de hasta 1000 m entre una estación base y la vivienda más próxima, carecen del respaldo de la evidencia científica. De hecho, tal tipo de estrategias parece contraproducente, ya que, además de poder comprometer o limitar el servicio telefónico al usuario, obligaría a emplear unas potencias de emisión muy elevadas que supondrían un incremento de los niveles de exposición para personas que permanecieran en exteriores cercanos a las estaciones.

El funcionamiento de los teléfonos móviles está condicionado, tal y como ocurre con la recepción de señales en un aparato de radio o en una televisión, por la existencia de un nivel de emisión radioeléctrica suficiente en el lugar en que se encuentre el usuario. En los sistemas de telefonía móvil, las medidas efectuadas y los cálculos realizados, tanto en España como en otros países de nuestro entorno, muestran que los niveles de exposición a emisiones radioeléctricas en las zonas habitadas cercanas a las antenas de las estaciones base es, en general, mucho menor que los límites de protección sanitaria citados en la Recomendación Europea 1999/519/CE (recogidos en el Real Decreto español sobre emisiones radioeléctricas).

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En entornos urbanos, donde la concentración de teléfonos móviles en funcionamiento es alta, es necesario disponer de un mayor número de estaciones base para prestarles servicio. Cada estación tiene un radio de cobertura pequeño por lo que, aunque su tamaño y aspecto visual no varían, los niveles de potencia de emisión son reducidos. Además, en estos casos, la menor distancia entre teléfonos móviles y estaciones base permite que los sistemas de autoregulación de potencia incorporados reduzcan las emisiones de ambos, disminuyendo los niveles de exposición y mejorando la calidad de las comunicaciones.

Autorización de estaciones radioeléctricas

El Real Decreto obliga a los operadores a presentar al Ministerio de Ciencia y Tecnología, de manera previa a la puesta en servicio de una estación base, un estudio -que será posteriormente certificado antes de su puesta en servicio- que justifique que no se superan los límites de exposición fijados en la Recomendación del Consejo de la Unión Europea, en áreas en las que puedan permanecer habitualmente personas. Asimismo, deberán ser certificadas las estaciones base que se encuentran actualmente en funcionamiento.

En la planificación de las estaciones los operadores deberán tratar de minimizar los niveles de exposición radioeléctrica, con origen tanto en las estaciones base como en los terminales asociados. Esta fase es especialmente crítica, teniendo en cuenta que la cobertura de la estación viene impuesta por el alcance del terminal móvil a la estación base (no el alcance propio de la estación), y depende de muchos aspectos, tales como:

- Empleo de técnicas que aumenten la sensibilidad de los equipos de recepción.- Establecimiento de controles de potencia tanto en estaciones base como en terminales. En particular el móvil GSM puede emitir entre unos pocos milivatios hasta 2 vatios bajo control de la estación base.- Indicar a los usuarios, en las campañas de información, que utilicen el teléfono en las zonas de máxima cobertura, momento en el que el terminal móvil emite menos.- Ubicar las estaciones sin alejarse de los cascos urbanos. Estamos hablando de distancias entre estaciones de un mismo operador inferiores a 500 metros para mantener una buena cobertura en interiores. Bajo estas condiciones la media de emisión de los terminales móviles no superará 500 milivatios.- Emitir por la estación base la potencia necesaria para proporcionar este alcance, sin sobrepasarse (Esta técnica ya suele ser empleada por los operadores para no autointerferirse sus propias estaciones)

El Real Decreto contempla la certificación anual para garantizar el cumplimiento de los limites de exposición y las inspecciones periódicas que llevará a cabo el Ministerio de Ciencia y Tecnología, especialmente en las zonas socialmente sensibles (como colegios, hospitales etc.), en donde se sigue el criterio de planificación de minimizar las exposiciones.

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