Messung der Hochfrequenzimmissionen in Gänserndorf

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1 Messung der Hochfrequenzimmissionen in Gänserndorf erstellt für das Forum Mobilkommunikation, Wien Deggendorf, 23. November 2017 Technische Hochschule Deggendorf Fakultät Elektrotechnik, Medientechnik und Informatik Dieter-Görlitz-Platz 1 D Deggendorf Bericht Nr. 2017/FMK-NI-17

2 Seite 2 Projektverantwortliche beim Auftragnehmer Prof. Dr.-Ing. Matthias Wuschek (Projektleitung) Technische Hochschule Deggendorf Fakultät Elektrotechnik, Medientechnik und Informatik Dieter-Görlitz-Platz 1 D Deggendorf Tel.: matthias.wuschek@th-deg.de B. Eng. Florian Graßl (Projektdurchführung) Technische Hochschule Deggendorf Fakultät Elektrotechnik, Medientechnik und Informatik Dieter-Görlitz-Platz 1 D Deggendorf florian.grassl@stud.th-deg.de Autoren B. Eng. Florian Graßl Prof. Dr.-Ing. Matthias Wuschek Projektverantwortliche beim Auftraggeber Margit Kropik Forum Mobilkommunikation Mariahilfer Straße A-1060 Wien Tel: kropik@fmk.at Messort: A-2230 Gänserndorf, Rathausplatz Bericht Nr.: 2017/FMK-NI-17 Ort und Datum: Deggendorf, 23. November 2017 Prof. Dr.-Ing. Matthias Wuschek B. Eng. Florian Graßl

3 Seite 3 Inhaltsverzeichnis 1 Aufgabenstellung Grenzwerte für Hochfrequenzimmissionen Durchführung der Messungen Eingesetzte Mess- und Prüfmittel Messverfahren Messort und Umgebungsbedingungen Messergebnisse Ergebnis der spektralen Übersichtsmessung Ergebnis der bandselektiven Messung Literaturverzeichnis... 13

4 Seite 4 1 Aufgabenstellung Im Rahmen einer landesweiten Messkampagne wurde die Technische Hochschule Deggendorf vom Forum Mobilkommunikation beauftragt, mittels Feldstärkemessungen die aktuell an einem öffentlich zugänglichen Referenzpunkt im Zentrum von 2230 Gänserndorf vorhandenen Hochfrequenzimmissionen zu ermitteln. Hierbei sind die Immissionen, aufgegliedert nach wichtigen Funkdiensten, im Frequenzbereich von 87,5 bis MHz zu erfassen und mit den in Österreich geltenden Grenzwerten für Hochfrequenzfelder zu vergleichen. Durchführung und Ergebnisse der Messungen werden in diesem Bericht dokumentiert. 2 Grenzwerte für Hochfrequenzimmissionen Grundsätzlich ist die Exposition der Allgemeinbevölkerung bezüglich hochfrequenter elektromagnetischer Felder für Österreich in der "OVE-Richtlinie R23-1" geregelt [R23-1]. Die dort für den hier interessierenden Frequenzbereich oberhalb von 10 MHz festgelegten Immissionsgrenzwerte basieren auf den aktuellen Empfehlungen der Internationalen Kommission für den Schutz vor nicht ionisierenden Strahlen [ICNIRP 98] sowie der diesbezüglich aktuellen Empfehlung des Europäischen Rates aus dem Jahr 1999 [99/519/EG]. Die nach OVE-Richtlinie R23-1 geltenden Grenzwerte ("Referenzwerte") sind in Tabelle 2.1 für das elektrische und das magnetische Feld sowie die Leistungsdichte angegeben. Frequenz [MHz] Elektrische Feldstärke E [V/m] Magnetische Feldstärke H [A/m] Äquivalente Leistungsdichte S [W/m 2 ] , ,375 f [ MHz] 0,0037 f [ MHz] f [MHz] / ,16 10 Tabelle 2.1: Referenzwerte der OVE-Richtlinie R23-1 für den hier relevanten Frequenzbereich ab 10 MHz (Effektivwerte). Bezüglich dieser Werte ist anzumerken, dass im "Fernfeld" - und in guter Näherung auch schon im "strahlenden Nahfeld" - alle genannten Feldgrößen dieselbe Information beinhalten und sich ineinander umrechnen lassen. So lässt sich beispielsweise die Leistungsdichte S aus der elektrischen Feldstärke E und dem Feldwellenwiderstand des freien Raumes (377 Ω) wie folgt berechnen: E² S 377 Bei den hier dokumentierten Immissionsmessungen kann von Fernfeldbedingungen ausgegangen werden, da sich die Feldquellen nicht in unmittelbarer Nähe der Messantenne befinden.

5 Seite 5 Um eine einfache Vergleichbarkeit zu ähnlichen, bereits in der Vergangenheit in verschiedenen Städten Österreichs durchgeführten Messungen zu gewährleisten, wird im Folgenden der Grenzwertvergleich bezüglich der Leistungsdichte durchgeführt. 3 Durchführung der Messungen 3.1 Eingesetzte Mess- und Prüfmittel Im Rahmen der Immissionsmessungen wurden folgende Mess- und Prüfmittel verwendet: Bezeichnung Hersteller Art Ser. Nr. Letzte Kalibrierung SRM-3006 Narda STS Tragbarer Spektrumanalysator 9 khz - 6 GHz P /2016 3AX 27M-3G Narda STS Isotrope Messantenne (27 MHz - 3 GHz) M /2017 HF-Kabel Narda STS HF-Koaxialkabel, 1,5 m, 50 (9 khz - 6 GHz) AB /2016 Tabelle 3.1: Eingesetzte Mess- und Prüfmittel. Die erweiterte Messunsicherheit bei Verwendung des SRM-3006 mit isotroper Antenne und 1,5 Meter HF-Kabel wird vom Hersteller für den Temperaturbereich von 15 C bis 30 C wie folgt angegeben: Frequenzbereich Erweiterte Messunsicherheit (k = 2) MHz +2,5 / -3,6 db MHz +2,5 / -3,4 db MHz +2,6 / -3,8 db MHz +2,2 / -3,0 db MHz +2,4 / -3,3 db MHz +2,7 / -3,8 db Tabelle 3.2: Messunsicherheit. Nicht enthalten in obigem Unsicherheitsbudget ist die begrenzte Reproduzierbarkeit einer derartigen Messung z.b. aufgrund sich ändernder Umgebungsbedingungen. Die Messunsicherheit wurde nicht auf die Messergebnisse aufgeschlagen. Die Kalibrierunsicherheit beträgt nach Herstellerangabe weniger als 1,5 db.

6 Seite Messverfahren Mit einem Spektrumanalysator und einer geeigneten isotropen Messantenne wurden Frequenz und Empfangspegel der einzelnen am Messort untersuchten Funksignale festgestellt. Unter Berücksichtigung der Kalibrierdaten der verwendeten Antenne sowie der Dämpfung des verwendeten Kabels zwischen Antenne und Analysator kann daraus die am Messort herrschende Feldstärke bestimmt werden. Die Messantenne befand sich während der Messung an einem festen Punkt auf einem Stativ in einer Höhe von zirka 1,6 Meter über dem Boden (siehe Fotos in Kapitel 4). Wie vom Auftraggeber vorgegeben, wurden die Immissionen aller wichtigen Funkdienste im Frequenzbereich von 87,5 bis MHz erfasst. Die Messungen wurden mit einer festen Integrationsbandbreite (RBW) von 1 MHz über einen Zeitraum von sechs Minuten durchgeführt, wodurch jeder Frequenzbereich mehrmals erfasst wurde. Es ergaben sich dabei insgesamt 410 Messdurchläufe durch das gesamte Band. Aus den einzelnen Messergebnissen wurde nach Beendigung der Messung der leistungsbezogene Mittelwert errechnet, so dass final der in der Richtlinie R23-1 geforderte 6-Minuten-Mittelwert für den Grenzwertvergleich vorliegt. Die hier vorgenommene Messung an nur einem festen Punkt und über nur ein beliebiges 6- Minuten-Intervall erfasst die aktuelle Immissionssituation in dem betreffenden Messpunkt. Sie kann nicht herangezogen werden, die Einhaltung von Grenzwerten über den Tagesgang der Immissionen umfassend nachzuweisen, da u.a. die Leistungsabstrahlung von Mobilfunkanlagen und damit auch die in der Umgebung entstehende Hochfrequenzimmission sich während des Tages je nach vorhandener Anlagenauslastung ändert. Eine vollständige Überprüfung der Einhaltung der Grenzwerte erscheint allerdings hier auch nicht notwendig, da an den betrachteten Orten (immer in Bodennähe) aufgrund der jeweils vorhandenen Abstände zu den relevanten Funksendeanlagen von vorne herein davon ausgegangen werden kann, dass dort die Grenzwerte nach Richtlinie R23-1 eingehalten bzw. sogar sehr deutlich unterschritten werden. Vielmehr dienen die Messungen dem Zweck, einen "typischen" Immissionswert für öffentliche Bereiche im Ortszentrum zu ermitteln, auch um diesen "Umweltindikator" mit allenfalls vorhandenen Ergebnissen früherer Messungen am gleichen Ort vergleichen zu können. Damit kann anschließend beispielsweise eine Aussage getroffen werden, ob und gegebenenfalls in welcher Größenordnung der Ausbau der Mobilfunknetze in Österreich zu einer Veränderung der typischen Immissionssituation an öffentlichen Orten geführt hat. Die Immissionen wurden für die in Tabelle 3.3 dokumentierten Frequenzbereiche bzw. Funkdienste separat erfasst: lfd. Nr. Frequenzbereich Funkdienst Grenzwert (äquivalente Leistungsdichte) nach OVE-RL R ,5-108 MHz UKW-Tonrundfunk mw/m² MHz Digitalradio (DAB; Band III) mw/m² MHz TETRA- Behördendigitalfunk (DL) mw/m²

7 Seite 7 lfd. Nr. Frequenzbereich Funkdienst Grenzwert (äquivalente Leistungsdichte) nach OVE-RL R MHz Digitales TV (DVB-T; Band IV und V) mw/m² MHz LTE-800-Mobilfunk (DL) mw/m² MHz LTE-800-Mobilfunk (UL) mw/m² MHz GSM-Railway-Mobilfunk (UL) mw/m² MHz Mobilfunk im 900-MHz-Band (UL) mw/m² MHz GSM-Railway-Mobilfunk (DL) mw/m² MHz Mobilfunk im 900-MHz-Band (DL) mw/m² MHz Digitalradio (DAB; L-Band) mw/m² MHz Mobilfunk im MHz-Band (UL) mw/m² MHz Mobilfunk im MHz-Band (DL) mw/m² MHz DECT-Schnurlostelefone mw/m² MHz UMTS-Mobilfunk (UL) mw/m² MHz UMTS-Mobilfunk (DL) mw/m² MHz ISM-Frequenzband (z.b. WLAN, Bluetooth) mw/m² MHz LTE Mobilfunk (UL) mw/m² MHz LTE TDD-Mobilfunk (UL+DL) mw/m² MHz LTE Mobilfunk (DL) mw/m² MHz verschiedene Funkdienste (Frequenzlücken) mw/m² Tabelle 3.3: Frequenzbereiche in denen die Hochfrequenzimmissionen separat ermittelt wurden. Um eine Unterbewertung der gemessenen Immissionen zu vermeiden, wurde als Grenzwert der jeweils strengste für das betrachtete Frequenzband in der Norm angegebene Wert verwendet. Dieser ergibt sich als der Grenzwert für die Untergrenze des jeweiligen Bandes. Um zu verhindern, dass eventuell in den Lücken zwischen den 20 untersuchten Frequenzbändern vorhandene Funksignale übersehen werden und dies zu einer Unterbewertung der Immission führt, wurde auch in allen Frequenzbereichen zwischen den Bändern die Immission gemessen und summiert. Das Ergebnis wird als Frequenzbereich Nr. 21 dokumentiert. Da bei dieser Zusatzmessung allerdings die Frequenzinformation der dort gegebenenfalls vorhandenen Signale verloren geht, wurden die gemessenen Felder immer mit dem niedrigsten für den gesamten betrachteten Frequenzbereich gültigen Grenzwert (2.000 mw/m²) verglichen. Dadurch ist eine Unterbewertung der Immissionen aufgrund von in den Bandlücken vorhandenen Signalen ausgeschlossen. Aus Tabelle 3.3 wird auch ersichtlich, dass nicht nur Frequenzbereiche erfasst wurden, die von Signalen der ortsfesten Funksendeanlagen erzeugt werden (bei Mobilfunkbändern, als Downlinksignale "DL" bezeichnet), sondern auch Signale von Endgeräten gemessen wurden (bei Mobilfunkbändern, als Uplinksignale "UL" bezeichnet). Einige Frequenzbänder (Nr. 14,

8 Seite 8 17 und 19) werden für beide Kommunikationsrichtungen verwendet, daher kann bei diesen Immissionen aus den Messergebnissen nicht schlussgefolgert werden, von welcher Quelle (Sendestation oder Endgerät) sie erzeugt werden. 4 Messort und Umgebungsbedingungen Die Messungen wurden an folgendem Ort durchgeführt (siehe Bild 4.1): Bundesland: Messort: Lage: Koordinaten: Niederösterreich 2230 Gänserndorf Rathausplatz vor Hs. Nr. 1 (Rathaus) 48 20' 24,1'' N; 16 43' 02,0'' O Bild 4.1: Umgebungsplan mit Messort (Fotos vom Messort: Siehe Bilder 4.2 und 4.3). Die Messungen wurden am 20. Juli 2017 zwischen 15:40 und 16:20 Uhr von B. Eng. Florian Graßl vorgenommen. Wetterbedingungen: Himmel / Niederschlag: Boden: Sonnig / kein Niederschlag Trocken Temperatur / relative Luftfeuchte: 35 C / 27 %

9 Seite 9 Bild 4.2: Foto vom Messort und dem Messaufbau. Bild 4.3: Messaufbau vom Rathaus aus gesehen.

10 Seite 10 Wie aus Bild 4.4 ersichtlich, besteht vom Messort aus eine direkte Sichtverbindung zu Mobilfunkantennen auf einem Gebäudedach (Entfernung ca. 150 Meter). Bild 4.4: Vom Messort aus sichtbare Mobilfunkantennen. 5 Messergebnisse 5.1 Ergebnis der spektralen Übersichtsmessung Vor Durchführung der bandselektiven Immissionserfassung wurde eine frequenzselektive Übersichtsmessung für den Frequenzbereich 27 MHz bis 3 GHz durchgeführt. Aus der spektralen Ergebnisdarstellung ergibt sich bereits ein grober Überblick, in welchen Frequenzbereichen nennenswerte Immissionen, verursacht durch Hochfrequenzsignale vorhanden sind. Eine präzise zahlenmäßige Auswertung dieser Darstellung ist allerdings aufgrund der begrenzten Auflösung des Displays nicht möglich, jedoch kann damit ein erster Eindruck gewonnen werden, welche Immissionen dominieren und welche eher von vernachlässigbarer Größenordnung sind. Das Ergebnis der frequenzselektiven Übersichtsmessung ist in Bild 5.1 dargestellt.

11 Seite 11 Bild 5.1: Ergebnis der frequenzselektiven Übersichtsmessung (27 MHz - 3 GHz). 5.2 Ergebnis der bandselektiven Messung Die Resultate der bandselektiven Messung sind in Tabelle 5.1 dargestellt. Dabei sind die gefundenen Immissionen nicht nur als Absolutwerte in mw/m² dargestellt (Spalten 4 und 5 ), sondern es ist auch angegeben wie viel Prozent im Vergleich zum jeweils anzuwendenden Leistungsdichte-Referenzwert der OVE-Richtlinie R23-1 (siehe Tabelle 3.3) für das einzelne Frequenzband erreicht wurde (Spalte 6). Abschließend wird in der vorletzten Zeile der Tabelle eine lineare Summation der einzelnen Immissionswerte bzw. Grenzwertausschöpfungen durchgeführt, so dass ersichtlich wird, wie groß die gesamte Grenzwertausschöpfung am Messort ist. Die Vorgaben der OVE-Richtlinie R23-1 sind eingehalten, wenn die prozentuale Grenzwertausschöpfung 100 Prozent nicht überschreitet. Zusätzlich wird in der letzten Zeile von Tabelle 5.1 angegeben, welche Immissionen (absolut bzw. prozentual bezüglich der Grenzwerte) ausschließlich durch Signale von Mobilfunkbasisstationen verursacht werden. Hierzu wurden die unter lfd. Nr. 3, 5, 9, 10, 13, 16 und 20 dokumentierten Immissionswerte summiert. Bei den rot markierten Resultaten handelt es sich lediglich um das summierte interne Eigenrauschen des Messgerätes, was bedeutet, dass in diesen Frequenzbändern keine Funksig-

12 Seite 12 nale vorhanden waren, die einen Messwert größer als das Eigenrauschen des Empfängers generieren. Diese Zahlenwerte würden also auch dann vom Messgerät geliefert werden, wenn keine Messantenne angeschlossen wäre. Da aber nicht ausgeschlossen werden kann, dass sich die in den betreffenden Bändern real vorhandenen Funksignale nur geringfügig unter der Nachweisgrenze des Instruments befinden, wurden diese "Pseudoergebnisse" dennoch in die Summation einbezogen. Damit wird eine Unterbewertung der Immission durch Vernachlässigung dieser Bänder vermieden. lfd. Nr. Frequenzbereich Funkdienst Messwerte (6-Min) Avg in mw/m² Messwerte (6-Min) Max in mw/m² Prozentuale Grenzwertausschöpfung (Avg-Wert) bezüglich OVE-RL R ,5-108 MHz UKW 0, , , MHz DAB (Band III) 0, , , MHz TETRA (DL) 0, , , MHz DVB-T 0, , , MHz LTE-800 (DL) 0, , , MHz LTE-800 (UL) 0, , , MHz GSM-R (UL) 0, , , MHz Mobilfunk 900-MHz (UL) 0, , , MHz GSM-R (DL) 0, , , MHz Mobilfunk 900-MHz (DL) 0, , , MHz DAB (L-Band) 0, , , MHz Mobilfunk MHz (UL) 0, , , MHz Mobilfunk MHz (DL) 1, , , MHz DECT 0, , , MHz UMTS (UL) 0, , , MHz UMTS (DL) 0, , , MHz ISM 0, , , MHz LTE (UL) 0, , , MHz LTE TDD (UL+DL) 0, , , MHz LTE (DL) 0, , , MHz Frequenzlücken 0, , , Summe total (Nr. 1-21): 2,429 7,273 0,0379 Summe (nur Mobilfunk DL): 2,414 7,218 0,0373 Tabelle 5.1: Ergebnis der bandselektiven Messung.

13 Seite 13 Die Messungen ergaben für den betrachteten Punkt eine Summengrenzwertausschöpfung des 6-Minuten-Mittelwertes von 0,038 Prozent. Die Vorgaben der OVE-Richtlinie R23-1 werden also am Messort offensichtlich sehr deutlich unterschritten. Die ausschließlich von Mobilfunkbasisstationen herrührenden Immissionen machen am Messpunkt etwa 98 Prozent der gesamten, im betrachteten Frequenzbereich gemessenen Hochfrequenzimmission aus. 6 Literaturverzeichnis [99/519/EG] [ICNIRP 98] [R-23-1] 1999/519/EG, Empfehlung des Rates vom 12. Juli 1999 zur Begrenzung der Exposition der Bevölkerung gegenüber elektromagnetischen Feldern (0 Hz 300 GHz), Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften L 199/59, ICNIRP Guidelines, Guidelines for Limiting Exposure to Time-Varying Electric, Magnetic and Electromagnetic Fields (up to 300 GHz), Health Physics, vol. 74 no. 4, S , OVE-Richtlinie R23-1, Elektrische, magnetische und elektromagnetische Felder im Frequenzbereich von 0 Hz bis 300 GHz; Teil 1: Begrenzung der Exposition von Personen der Allgemeinbevölkerung, OVE Österreichischer Verband für Elektrotechnik, Entwurf vom