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Fachgespräch 20.09.2002

Fachgespräch 20.09.2002. "Elektromagnetische Felder von Mobilfunk-Sendeanlagen" (Messprogramm des MUNLV NRW) Vorstellung der Untersuchungsergebnisse Dr. Christian Bornkessel, Dr. Dirk Heberling, Michael Neikes, Annette Schramm, Dr. Jürgen Kunisch, Jörg Pamp; IMST GmbH. Gliederung.

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  1. Fachgespräch 20.09.2002 "Elektromagnetische Felder von Mobilfunk-Sendeanlagen" (Messprogramm des MUNLV NRW) Vorstellung der Untersuchungsergebnisse Dr. Christian Bornkessel, Dr. Dirk Heberling, Michael Neikes, Annette Schramm, Dr. Jürgen Kunisch, Jörg Pamp; IMST GmbH Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 1

  2. Gliederung • Charakterisierung der Mobilfunk Immissionen • Untersuchung von Einflussfaktoren mit numerischem Modell • Ergebnisse der Vorort-Messungen • Mobilfunkimmissionen • Immissionen durch andere externe und interne HF-Quellen • 24-Stunden-Messung • Typbildung: Unterteilung der Anlagen in Klassen • Vereinfachte Abschätzung der Immissionen möglich? • Immissionsminimierung: ortsbezogen und global • Möglichkeiten zur Minimierung und Auswirkung auf Netzstruktur Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 2

  3. Einflussfaktoren für die Immission • Anlagenbezogene Faktoren: • Sendeleistung • Höhe • Antennen und Ausrichtung • Downtilt • Immissionsortbezogene Faktoren: • lateraler Abstand • Höhe • horizontale Ausrichtung • Sichthindernisse Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 3

  4. Einflussfaktor Sendeleistung Höhendifferenz 5 m, Antenne K 735147, 0° mechanischer Downtilt Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 4

  5. Einflussfaktor Antennentyp Elevation Ortsbezogene Immission Azimut Sendeleistung 20 W, Höhendifferenz 5 m,0° mechanischer Downtilt Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 5

  6. Einflussfaktor Höhenunterschied Sendeleistung 20 W, Antenne K 735147, 0° mechanischer Downtilt Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 6

  7. Einflussfaktor Downtilt Sendeleistung 20 W, Höhendifferenz 5 m, Antenne K 735147 Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 7

  8. Einflussfaktor Ausrichtung • 3 Antennen K 735147 • versetzte Ausrichtung um 120° • Maximum der Immission in Sektormitten • Minimum der Immission in Überlappungs-bereichen • Minimum kann bei Verwendung anderer Antennen höher oder niedriger ausfallen Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 8

  9. Einflussfaktor Sichtverbindung Quelle: N. Geng, W. Wiesbeck, Planungsmethoden für die Mobilkommunikation, Springer-Verlag 1998. • Dämpfung des Signals durch Sichthindernisse • Beugungs- und Reflexionserscheinungen berücksichtigen! Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 9

  10. Durchführung der Messungen • 10 Kommunen: AC, BI, BN, DO, D, KR, MS, OB, SI, W • Standorte in unmittelbarer Nähe der Anlagen • Messung mit frequenzselektiven Geräten • Extrapolation der gemessenen Augenblickswerte auf maximale Anlagenauslastung • Angabe der Messdaten als: • Immission durch Hauptsendeanlage (HSA) • Mobilfunk gesamt (HSA + umliegende Sendeanlagen) • Andere HF-Quellen (extern: z.B. Rundfunk- und Fernsehsender, intern: DECT) Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 10

  11. Messergebnisse: AC, BI Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 11

  12. Messergebnisse: BN, DO Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 12

  13. Messergebnisse: D, KR Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 13

  14. Messergebnisse: M, OB, SI Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 14

  15. Messergebnisse: W Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 15

  16. Vergleich mit internen HF: DECT Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 16

  17. Auswertung • Grenzwerte der 26. BImSchV überall eingehalten • Ein Messpunkt (MP) überschreitet Vorsorgewert NISV (OmeN), einige MP liegen knapp darunter • Große Schwankungsbreite der Messwerte: Faktor 100.000 bezüglich Leistungsflussdichte • Numerisch abgeleitete allgemeine Zusammenhänge spiegeln sich in den Ergebnissen wider • Einflussfaktoren wirken komplex zusammen; keine isolierte Betrachtung möglich! • Immissionsbeiträge anderer HF-Quellen können größer, vergleichbar oder geringer sein als die von Mobilfunk-BS Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 17

  18. Spezialfall: Innenräume • Messung unter Laborbedingungen: Scannersystem • Frequenz: 1,9 GHz • Sendeantenne im OG • Empfangsantenne (omnidirektional) im EG • kleinstskalige Schwankungen(> Faktor 100 bezüglich Leistungsflussdichte) • Maximumsuche!! Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 18

  19. Langzeitmessung (24 h) • Messung mit Breitbandmessgerät • 1 Messwert pro Minute • Starke Abhängigkeit von Tageszeit • Nachts: kleine Schwankungsbreite und niedriger Pegel • Tags: große Schwankungsbreite (Leistungsregelung!) Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 19

  20. Typisierbarkeit • Ziel: Vorabkenntnis der zu erwartenden Immission • Messungen oft sehr aufwändig; bei noch nicht bestehendenAnlagen lediglich mittels Musteranlagen möglich • Vereinfachungen durch Einteilung von Anlagen in Typen? • Schwierigkeit: große Anlagenvielfalt • Idee: Einbeziehung morphographischer Parameter • Anlage Innenstadt ist anders konfiguriert als Anlage Dorf • 3 Grundtypen: Hochhaus (Innenstadt), Normalhaus Großstadt, Kleinstadthaus • Höhenunterschied (Hauptstrahlrichtung!) als Unterklasse • Sichtverhältnisse, Abstand als freie Parameter Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 20

  21. Beispiel: Typ 1.1-1.3 • Hochhaus • 1.1: in HSR • 1.2: außerhalb HSR • 1.3: unter Anlage Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 21

  22. Ergebnisse: Typ "Unter Antenne" Innenstadt Großstadt Kleinstadt • Schwankungen von mehr als drei Zehnerpotenzen trotz vergleichbarer Lage des Messpunktes Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 22

  23. Ergebnisse: Typ "Nicht in HSR" Innenstadt Großstadt Kleinstadt • Ebenfalls sehr große Schwankungen für Messpunkte gleichen Typs Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 23

  24. Ergebnisse: Typ "In HSR" Innenstadt Großstadt Kleinstadt • Ebenfalls sehr große Schwankungen für Messpunkte gleichen Typs Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 24

  25. Zusammenfassung Typbildung • Offensichtlich ist die Varianz • der unterschiedlichen Anlagenparameter • der möglichen Immissionsorte im Umkreis der Anlage • zu groß für eine stark vereinfachte Typbildung und damit für eine vereinfachte Immissionsbetrachtung • Sehr viel feinere Typgliederung wäre notwendig • Aber: Dies entspräche dann einer Einzelfallprüfung • Fazit: Einzelfallbetrachtung unumgänglich, in Zweifelsfällen begleitende Messungen • Beachte: Alle Messwerte deutlich unter 26. BImSchV Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 25

  26. Immissionsminimierung • Motivation: Aufbau des MF-Netzes so, dass Immissionen (ortsbezogen und gesamt) minimiert werden • Frage: Spiegelt sich eine Grenzwertveränderung in vollem Umfang in einer Reduzierung der Gesamtimmission wider? • Nein! Grenzwertabsenkung um 20 dB führt nicht zu einer um 20 dB verringerte Gesamtimmission, sondern Reduzierung fällt wesentlich geringer aus • ortsbezogenen Immissionen oft weit unter Grenzwert • Maßnahmen zur Reduzierung der ortsbezogenenImmission nur notwendig an denjenigen Anlagen,die schärfere Grenzwerte überschreiten, und dort inwesentlich geringerem Umfang als Grenzwertsenkung Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 26

  27. Möglichkeiten zur Reduzierungder ortsbezogenen Immission • Reduzierung der Sendeleistung • Sendeleistung pro Kanal bei gleicher Kanalzahl • Auslagern von Kanälen • Auflösung von gemeinsam genutzten Standorten • Vergrößerung der Höhendifferenz Sender – Immissionsort • Reduzierung des Downtilts • Optimierung der Abstrahlcharakteristik der Sendeantennen • Berechnung mit WA-Modell für Stadt (COST-WI) Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 27

  28. Reduzierung der Kanalsendeleistung (1) Parameter: Kleinstadtszenario, PS = 5 W, Antenne K 735147, COST-WI Modell, NLOS • Normierung der Sendeleistung auf Ausgangssituation • Änderung der Sendeleistung  Veränderung des Zellradius Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 28

  29. Reduzierung der Kanalsendeleistung (2) • Änderung der Sendeleistung  Veränderung der Zellfläche • Anzahl der Basisstationszahl ~1/Änderung der Zellfläche Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 29

  30. Reduzierung der Kanalsendeleistung (3) • Flächenbezogene Emission P/A: Verhältnis von Sende-leistung P zur ausgeleuchteten Fläche A • Maß für Effizienz des Senderkonzeptes Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 30

  31. Schlussfolgerungen • Durch mehr Basisstationen, die mit gegenüber der Ausgangssituation verringerter Kanalsendeleistung senden, sinkt die Gesamtsendeleistung des Netzes und damit auch die Gesamtimmission (Kanalzahl pro Anlage konstant) • Trend verstärkt sich, wenn zusätzlich Kanäle ausgelagert werden, so dass Systemkapazität konstant bleibt • Rückbau von gemeinsam genutzten Standorten auf Einfachnutzung hat keinen Einfluss auf Gesamtimmission • Sendeleistung nicht beliebig reduzierbar, da sonst Versorgungslücken • Zahl der Basisstationen steigt an: Probleme bei Standortsuche,Kosten, Vermittelbarkeit des Konzepts in Bevölkerung! • Konstruktive Zusammenarbeit Betreiber und Kommune!! Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 31

  32. Erhöhung des Senders (1) Parameter: Kleinstadtszenario, PS = 5 W, Antenne K 735147, COST-WI Modell, NLOS • Senderhöhe normiert auf Ausgangszustand • Höhersetzen des Senders  Vergrößerung des Zellradius Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 32

  33. Erhöhung des Senders (2) • Höhersetzen des Senders  Vergrößerung der Zellfläche Verminderung der Zahl der Basisstationen Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 33

  34. Erhöhung des Senders (3) • Höhersetzen des Senders  Verringerung der flächenbezogenen Emission P/A Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 34

  35. Schlussfolgerungen • Eine Erhöhung des Senders führt zu einer Vergrößerung der Zellen und zu einer Verringerung der Zahl der Basisstationen. Die Gesamtemission (= Gesamtimmission) verringert sich. • Sender nicht beliebig hochsetzbar, da folgende Probleme: • Interferenz mit Nachbarzellen • Systemkapazität sinkt • Standortsuche • Baurechtliche Aspekte • Städtebild • "Sichtbarkeit" der Anlage nimmt zu • Konstruktive Zusammenarbeit Betreiber und Kommune!! Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 35

  36. Zusammenfassung Immissionsminimierung • Immissionsminimierung durch Veränderung der Einflussparameter möglich, aber Praktikabilität beachten : • Folgende Ansätze(mit erheblichen Einschränkungen!) • Anlagen auf hohe, frei stehende Gebäude • Systemkapazität sinkt, Interferenzprobleme, Baurecht, Städtebild • Verteiltes Anlagenkonzept in Innenstädten • Kosten, Standortsuche!! (Kommunen + Betreiber zusammen) • Site sharing: nein, falls in dicht bebauten Gebieten kein Standort nach 1. gefunden werden kann, sonst ja • Standortsuche!! (Kommunen + Betreiber zusammen) • Optimierung der Sendeantennen • Entwicklungsaufwand, primär für Neuanlagen Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 36

  37. Zusammenfassung • Untersuchung von Einflussfaktoren für Immission • Messergebnisse in den Kommunen • große Schwankungsbreite (Faktor 100.000 bezüglich S) • Einflussfaktoren nicht isoliert, sondern komplex betrachten • Immission durch andere HF-Quellen unterschiedlich • Starke tageszeitliche Schwankungen • Kleinstskaligkeit der Immission in Innenräumen • Versuch einer vereinfachten Typbildung durch Zusammenfassung von typischen Parametern • Ergebnis: Anlagenvielfalt und Varianz der Lage möglicher Immissionsorte zu groß für vereinfachte Typenbildung • Praktikable Ansätze für Immissionsminimierung nur unter großen Einschränkungen und deswegen fallbezogen Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 37

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