Iki šiol bevielio ryšio prietaisai keldavo nemažai problemų ligoninių personalui. Daugeliu atvejų naudoti mobiliuosius telefonus ligoninėse buvo uždrausta. Janas Welinderis iš Švedijos Standartų instituto nagrinėja šiuos klausimus straipsnyje, paskelbtame savaitraštyje "Elektronik i Norden". Trumpai atpasakojame to straipsnio turinį.

   Kai GSM mobilieji telefonai tapo daugelio žmonių nuosavybe, pradėta pastebėti ir jų keliamas problemas. Iš pradžių dar nebuvo įprasta reikalauti, kad visa elektroninė įranga atitiktų trukdžių lygį reguliuojančius EMC standartus, todėl bėdos netruko paaiškėti. Pasirodė pirmieji pranešimai apie tai, kaip ryšių technikos skleidžiamos radijo bangos sutrikdo kitų įrenginių darbą. Itin didelis dėmesys tada buvo atkreiptas į medicininę įrangą, stovinčią ligoninėse, nes nuo jos veikos priklausė žmonių sveikata ar net gyvybė. Operatyviausiu ir pačiu paprasčiausiu problemos sprendimu tapo užrašai apie draudimą naudotis mobiliaisiais telefonais sveikatos apsaugos įstaigose.

   Tokių draudimų imtasi atlikus tyrimus, kurių metu buvo bandoma paveikti gyvybę palaikančius medicinos prietaisus telefonų spinduliuojamomis bangomis. Infuzijos siurbliai pradėdavo veikti sparčiau, plaučių ventiliavimo įranga sustodavo, displėjai pasidarydavo neįskaitomi ir įsijungdavo klaidingi aliarmo signalai. Jeigu telefonas būdavo labai arti, mažesniu kaip 10 cm atstumu, beveik pusė anuometinių prietaisų pajusdavo jo įtaką. Visa tai vyko dar praėjusio dešimtmečio pabaigoje, kada daugelis ligoninėse naudotų prietaisų buvo pagaminti iki EMC direktyvų atsiradimo.

Bevieliai telefonai

   Bet netrukus bevieliai telefonai labai paplito visose gyvenimo srityse. Aišku, kad jų atsirado ir ligoninėse. Pirmieji DECT bandymai buvo atlikti 900 MHz juostoje ir naudojant palyginti nedideles galias: 250 mW vietoj GSM atveju pasiekiamo 2 W maksimumo. Rezultatai, savaime suprantama, skiriasi nuo to, ką gautume 1800 MHz dažnių juostoje. Tam tikri skirtumai atsirastų ir dėl skirtingo naudojamų laiko tarpsnių ilgio ir jų pasikartojimo dažnio, bet jų įtaka yra mažesnė.

   Taigi vėl parūpo ištirti potencialius pavojus, kuriuos gali kelti bevielis ryšys. 1997 m. situacija buvo apibendrinta Švedijos standartų instituto paskelbtoje ataskaitoje, kurią galima rasti šio instituto internetinėje svetainėje (http://www.sp.se/electronics/RnD/reports). Buvo padaryta išvada, kad tam tikrą trukdžių pavojų kelia ir DECT telefonai, bet jis tik tada, kai telefonas yra labai arti įrangos ir šie trukdžiai niekuomet nesukelia kritiškų pasekmių. Todėl institutas rekomendavo, kad DECT telefonus galima naudoti visose ligoninės patalpose, išskyrus vietas, kur atskirai atlikta rizikos analizė įrodė tam tikrą pavojaus galimybę.

Bevielės duomenų perdavimo jungtys

   Dabar atėjo dar vienas bevielio ryšio vystymosi etapas: visur plinta Bleutooth ir WLAN sistemos. Pagal spinduliuojamąją galią Bluetooth sistemos skirstomos į keletą klasių. Pačios žemiausios ir labiausiai paplitusios klasės prietaisai spinduliuoja 1 mW galią, o aukščiausios - 100 mW. Signalas užima 80 MHz pločio dažnių intervalą 2,45 GHz ruože. Daugelis WLAN tinklų atitinka standartą IEEE802.11b, kuris veikia tame pačiame dažnių diapazone, bet jo naudojamų ryšio kanalų plotis yra tik 22 MHz. Didžiausia leistina galia - 100 mW (EiRP). Kitame šių tinklų plėtros etape tikriausiai bus pasitelktas standartas IEEE802.11a, kuris dirbs didesniuose nei 5 GHz dažniuose.

Tendencijos

   Tendencijos yra gana aiškios: dažnis auga, o spinduliuojamoji galia mažėja. Taip yra todėl, kad didėja dažnių juostos poreikis. Paradoksalu, bet mažesnė galia sudaro galimybę pasiekti didesnį dažnių juostos plotį, nes mažėja tinklo ląstelių dydis ir tais pačiais dažniais gali naudotis mažiau vartotojų. Didesnis ryšio nuotolis taip pat ne visuomet bus privalumas.

   Savaime aišku, kad sumažinus galią, sumažėja ir trukdžių. Elektrinio lauko stipris priklauso nuo atstumo iki mobilaus telefono ar panašaus daikto d ir jo spinduliuojamos galios P taip:

   Visi CE pažymėtieji turi būti nejautrūs elektros laukams, kurių stipris ne didesnis už 3 V/m. Šis reikalavimas gali būti griežtesnis: taip, pavyzdžiui, atsižvelgiama į daugelį ligoninėse stovinčių prietaisų. Tačiau jei tuo tarpu kalbėsime apie 3 V/m, tai turėsime pažymėti, kad toks lauko stipris bus 3 m spinduliu nuo GSM telefono (2 W), 0,6 m nuo DECT (0,25 W) ir 7 cm nuo Bluetooth sistemos prietaiso (1 mW) (žr. 1 pav.).

   Taigi akivaizdu, kad egzistuoja ryškus skirtumas tarp GSM ir likusiųjų sistemų. Daiktą kuris yra net už 3 m, gali būti sunku kontroliuoti, nes jis gali būti ir už uždarytų durų, ir aukštu aukščiau. Kitas dalykas, kai nuotolis tėra pusė metro. Ryšių įrangos keliamo pavojaus šiuo atveju bus nesunku išvengti, jeigu tik apie jį bus nuolat prisimenama. Bet kai ne vietoje palikto telefono padaryta žala yra rimta, vien naudojimosi juo taisyklių ir paprasto atsargumo jau nebepakaks. Juk kiekvienas gali užsižiopsoti.

   Žmonės, kurie šiek tiek nutuokia apie EMC patikrą, jau senokai buvo nepatenkinti tuo, kad skaičiai yra sunkiai palyginami. Atliekant beveik visus ankstesnius bandymus pasitenkinta tiriant dažnių diapazoną apie 1 GHz. Situacija dabar keičiasi, bet ligoninėse stovintiems aparatams ši riba galioja beveik visais atvejais, išskyrus nebent tą įrangą, kuri yra tokia sena, kad visai nebuvo tikrinama. Ką rodo bandymai, atlikti tiriant mažesnius dažnius? Nemažai, bet akivaizdu, kad ne viską.

Jautris priklauso nuo dažnio

   Panagrinėkime, kaip elektronikos įrangos jautris išorės trukdžiams priklauso nuo dažnio. Tipiškas tokios priklausomybės pavyzdys yra parodytas 2 pav. Grafike yra parodyta lauko stiprio riba, kurią pasiekus elektromagnetinė banga ima sukelti klaidingus prietaiso parodymus. Rezultatai atrodo liūdnokai, nes prieš atliekant matavimą iš prietaiso buvo išimta visa EMC apsauga, bet jie yra tipiški daugumai elektronikos įrenginių. Ištirkite bet kurį aparatą ir gausite panašų grafiką, tik, tikėkimės, didesnius lauko stiprius.

   Jautriausias trukdžiams prietaisas yra dažnių juostoje nuo 50 iki 200 MHz. Kai dažniai žemesni ar aukštesni, aparatūra yra atsparesnė išorės elektromagnetiniams laukams. Reiškinio priežastis paaiškės, jeigu aparatą pabandysime suvokti kaip pasižiūrėsime kaip tam tikrą imtuvo anteną. Dipolinė antena yra laikoma suderinta, kai jos ilgis yra lygus pusei bangos ilgio. 100 MHz dažnyje optimalus antenos ilgis bus 1,5 m, taigi labai panašus į ilgį, kurio paprastai būna prietaisų maitinimo kabeliai. Jeigu bangos ilgis didėja, kabelis dirba kaip antena vis prasčiau, todėl jautris mažėja. Dideliuose dažniuose aktyvi lieka tik prie pat prietaiso korpuso esanti kabelio dalis. Jos ilgis apytikriai proporcingas bangos ilgiui, todėl dideliuose dažniuose trumpėja. Ryšį galima apibūdinti efektiniu antenos paviršiaus plotu, kurį galima suskaičiuoti naudojant formulę:

   Didėjant dažniui, antenos paviršius, o, kartu ir jos priimama galia, mažėja.

   Aišku, visa tai nėra vienintelis priklausomybę nuo dažnio lemiantis dalykas. Radijo bangų energija patenka į jautrų prietaiso komponentą nebūtinai vien per tinklo ar signalo kabelį. Pakanka, pavyzdžiui, plyšio prietaiso korpuso dėžėje. Jeigu dažnis yra pakankamai didelis, per jį taip pat gali patekti nemažos galios trukdžiai. Plyšius galima įsivaizduoti kaip atvirkštines antenas, kurių rezonansų dažniai yra skaičiuojami panašiai kaip dipolių.

Ar didelį poveikį patiria įvairios sistemos?

   Aišku, prietaiso veikos sutrikimai pasireiškia tiktai tuomet, kai radijo bangų energija pasiekia jame esančius lustus. Atkeliavęs aukštadažnis signalas užsikloja ant luste apdorojamo signalo. Puslaidininkis išlygina aukštadažnę signalo dalį ir, jeigu tik grandynas nėra skirtas radijo dažniams, greitai liks tiktai trukdžių signalo gaubtinė. Būtent čia yra pati patogiausia vieta atsikratyti nepageidaujamo signalo. Bet pirmiausia verta truputį panagrinėti, kokias klaidas gali sukelti įvairių tipų signalai.

   Seniausioje radiotechnikoje buvo naudojamas amplitudės moduliavimas. Taigi, trukdžio signalas yra pats audio signalas. Elektronikos įrenginyje atsiranda žemo dažnio signalas, kurio nebeįmanoma atskirti nuo naudingo signalo. Nesunku pastebėti, kad žemo lygmens naudingieji signalai bus labai iškraipomi, o stipresnis radijo signalas gali nesunkiai apkeisti 1 ir 0 vietomis.

   Moduliuoto dažnio (FM) signalai kelia mažiau problemų. Atsiranda nepageidaujama nuostovioji įtampa, kurią nesunkiai pašalina jau pirmasis nuosekliai įjungtas kondensatorius. Bet tokie kondensatoriai yra ne visur, ir iki tol, kol nuostovioji įtampa bus nufiltruota, persiduos į aparatūros grandynus. Todėl trukdžius sukels ir FM siųstuvai.

   Koks naujesniųjų sistemų santykis su šiuo supaprastintu aprašymu? GSM pasireiškia kaip AM tipo trukdis. Signalai yra siunčiami paketais, kuriais perduodami duomenys arba užkoduotas balsas. Paketų pasikartojimo dažnis yra 217 Hz; daugeliui teko išgirsti šį dažnį nuaidint, kai mobilusis telefonas priartinamas prie radijo aparato arba mikrofono. DECT atveju signalai yra panašaus tipo, tik paketų dažnis yra 100 Hz. Šokinėjantį dažnį naudojančios sistemos kiekvieną duomenų paketą siunčia kitu dažniu. Kadangi tokios sistemos civilinėje praktikoje nėra naudojamos, apie jų keliamus trukdžius žinoma mažai.

   Kodinio sutankinimo sistemos CDMA naudoja daug siųstuvų, kurie dalijasi tą patį dažnių ruožą. Kiekvienas siųstuvas užima visą dažnių juostą, tačiau gudrus kodavimas leidžia imtuvams atskirti signalus vieną nuo kito. Ir šiuo atveju duomenų apie sukuriamus trukdžius nėra daug. Kuomet paplis 3G kartos mobilieji telefonai, apie tai sužinosime gerokai daugiau.

Naujosios radijo ryšio sistemos

   Visai akivaizdu, kad GSM aparatai gali trukdyti ligoninėse esančios elektroninės įrangos darbui, tačiau problema turėtų prarasti šiandieninį aktualumą, kai ši įranga tenkins CE reikalavimus. Techniniu požiūriu nėra būtina visur uždrausti naudoti GSM telefonus, bet verta panagrinėti tam tikrus apribojimus.

   Sprendžiant pagal tai, kas apie juos žinoma, DECT telefonų visai nereikia uždrausti. Ne vien dėl to, kad jų spinduliuojama galia yra mažesnė, bet ir todėl, kad tai yra vidaus telefonai ir ligoninės personalas visada žino, kur ir kiek jų yra. Daugelyje šalių galiojančiose rekomendacijose siūloma atlikti rizikos analizę. Paprasčiausiai tokią analizę galima padaryti, padėjus DECT telefoną šalia aparatūros ir pasižiūrėjus, kas su ja po to atsitiks.

   Aukščiau pateikti duomenys liudija, kad Bluetooth ir WLAN trukdžių lygis yra mažesnis nei DESCT. Taigi, nėra rimtų argumentų kaip nors riboti šių sistemų naudojimą ligoninėse. Nebent WLAN atveju gal būt verta atlikti tam tikrą rizikos analizę ir pasitikrinti, ar nėra kokių nors nelauktų pašalinių efektų.

   Apie 3G telefonus tuo tarpu galima pasakyti nedaug. Aš spėju, kad jų trukdžiai bus žymiai mažesni už GSM telefonų. Ar jie bus tokie maži, kad būtų galima nekreipti į juos dėmesio? Taip, matyt, negalės būti, bent kol ligoninėse dar bus daug senesnės elektronikos įrangos. Be to liks ta pati problema, kaip ir su GSM telefonais: kaip sužinoti, kiek jų yra ir kas juos turi.

   Ateityje bevielio ryšio priemonės turėtų ligoninėms kelti mažiau problemų. Ilgainiui bus vis daugiau naudojama CE pažymėtų aparatų, be to, modernios bevielės sistemos spinduliuos mažesnės galios radijo bangas.