Liệu sóng milimet của mạng 5G có nguy hiểm

Giới thiệu chung

Trong những năm gần đây, nhu cầu truyền thông trên toàn cầu đang tăng lên một cách nhanh chóng, do sự phát triển lớn mạnh của mạng Internet cũng như nhu cầu sử dụng các ứng dụng yêu cầu băng tần cao như video-over-IP. Đối với phần mạng truy nhập, có một số công nghệ hiện đang được sử dụng để phân phối dịch vụ đến node truy nhập đích. Mạng 5G cũng là một giải pháp đang được nghiên cứu triển khai để cung cấp các dịch vụ băng thông rộng mong muốn của người sử dụng di động. Mạng 5G cho phép tốc độ truyền tải qua mạng không dây cao gấp hàng chục lần mạng di động chúng ta đang sử dụng hiện nay, đồng thời dung lượng mạng cũng được mở rộng, khả năng kết nối siêu nhanh với độ trễ còn 1/1000 giây. Do vậy, mạng 5G mang đến những lợi ích vô cùng lớn khi ứng dụng vào thực tiễn, đặc biệt trong thời đại Cách mạng công nghiệp 4.0 như hiện nay. Tuy nhiên, câu hỏi mà nhiều người trên thế giới cũng như ở Việt Nam đặt ra là liệu mạng 5G có gây hại không.

Thực chất, từ các công nghệ di động thế hệ trước, nhiều người vẫn luôn đặt ra câu hỏi là sóng của mạng di động có gây hại không. Tuy nhiên, đã có rất nhiều các nghiên cứu khoa học về đề tài này qua nhiều thập kỷ và hầu hết các công bố đều đi đến thống nhất là không có lý do thỏa đáng nào để đi đến kết luận là việc sử dụng điện thoại di động có hại cho con người ở bất cứ tình huống nào.

Khi mạng 5G được triển khai và trạm phát sóng 5G đầu tiên đi vào hoạt động, câu hỏi về sự an toàn của sóng 5G lại được đặt ra. Thực tế là việc triển khai mạng 5G mới đòi hỏi xây dựng nhiều trạm gốc di động nhỏ để được triển khai gần hơn với người dân sinh sống và làm việc. Một số nước đã cho ngừng thử nghiệm 5G vì lo ngại bức xạ từ các trạm gốc của mạng 5G có thể gây hại cho người dân.

Do vậy, bài báo này sẽ đưa ra các phân tích để làm rõ vấn đề này. Các phân tích này được thực hiện bởi các chuyên gia tổ chức đào tạo APIS SOLUTIONS - một trong những nhà cung cấp chương trình đào tạo hàng đầu thế giới về công nghệ viễn thông, có trụ sở đặt tại Stockhom, Thụy Điển.

Đặc tính tần số sử dụng trong mạng 5G

Trong các mạng thông tin di động 2G/3G/4G hiện nay, băng tần thấp như băng tần 900 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz, 2600 MHz,…được sử dụng. Các băng tần này sẽ không đáp ứng được lượng băng thông liên tục cần thiết cho việc triển khai các dịch vụ di động tốc độ Gbps, do vậy đòi hỏi những băng tần mới cần được sử dụng. Với mạng 5G, băng sóng milimet (30 GHz đến 300 GHz) được dự kiến sử dụng. Sóng có tần số 30 GHz có độ dài xấp xỉ 10 milimet và sóng 300 GHz có chiều dài 1 milimet. Chính vì vậy mà ngay cả khi băng tần cao hơn 30 GHz được sử dụng phục vụ cho việc truyền phát dữ liệu trong mạng 5G, thì tần số đó vẫn nằm trong phạm vi của sóng milimet. Hình 1 chỉ ra băng tần milimet trong dải tần bức xạ điện từ. 

Như chỉ ra trong Hình 1, bức xạ điện từ được phân loại thành 6 loại gồm sóng radio (radio waves), vi sóng (microwaves, băng sóng milimet nằm trong dải này), bức xạ terahertz (hay dưới mm), tia hồng ngoại (infrared), ánh sáng nhìn thấy được (visible light), tia tử ngoại (ultraviolet), tia X (X-rays) và tia gamma (gamma waves). Các bức xạ này phân thành hai loại chính là bức xạ ion hóa và bức xạ không ion hóa. Bức xạ ion hóa bao gồm dải tần thuộc tia X và tia gamma. Dải tần này sử dụng tần số cao, các tần số này nếu lọt vào cơ thể sẽ gây hại cho tế bào trong cơ thể bởi vì các tần số này có năng lượng đủ lớn để gây ra ion hóa các nguyên tử. Bức xạ không ion hóa gồm sóng radio, ánh sáng nhìn thấy được hay bức xạ tia hồng ngoại, không có khả năng phá hủy nguyên tử. Các bức xạ không ion hóa không thể lọt vào cơ thể con người, chỉ làm phân tử bề mặt rung động nhanh hơn.

Như vậy ta thấy rằng sóng điện thoại di động nằm trong phổ sóng radio (Radio waves) và vi sóng (Microwaves), bao gồm cả 5G. Các dải tần này nhóm bức xạ không ion hóa, vì không đủ năng lượng để phá vỡ liên kết phân tử.

Đánh giá ảnh hưởng của mạng 5G

Như đã đề cập trước đó, băng sóng milimet thuộc bức xạ không ion hóa. Điều này có nghĩa là bức xạ (hoặc một photon mang bức xạ) không có đủ năng lượng để phá vỡ các electron ra khỏi các nguyên tử hoặc phân tử mà chúng đâm vào. Kết quả là băng sóng milimet không thể gây ra ung thư khi chúng đập vào các phân tử DNA như bức xạ tia cực tím và tia X.

Hơn nữa, tất cả mọi thứ có nguy hiểm hay không là do vấn đề về mức độ sử dụng. Các cơ quan hữu quan đã xử lý tất cả các nghiên cứu về bức xạ thành các giới hạn và hướng dẫn. Tại Hoa Kỳ, Ủy ban Truyền thông Liên bang (FCC) đặt ra các cấp độ này và ở châu Âu, Ủy ban Quốc tế về Bảo vệ Bức xạ Không ion hóa (ICNIRP) là cơ quan quản lý hàng đầu, được nhiều quốc gia tuân theo. Hai tổ chức này đã đưa ra mức mật độ công suất phát an toàn cho dải tần số khác nhau như trong Hình 2.

Theo đồ thị ta có thể thấy các mức mật độ công suất an toàn (W/m2) quy định bởi FCC và ICNIRP, đối với tần số từ vài chục MHz đến vài trăm GHz. Các mức này được thiết lập với biên độ an toàn cao so với những gì nghiên cứu khoa học đã thực sự cho thấy, và cũng được phân biệt giữa những người bình thường (công chúng) với những người làm việc trong môi trường có bức xạ này và những người có cơ hội trang bị biện pháp phòng ngừa chuyên nghiệp tốt hơn (do yếu tố nghề nghiệp).

Như chỉ ra trong Hình 2, đối với các tần số điện thoại di động truyền thống, ngưỡng là khoảng 1 W/m2 và đối với các tần số sóng milimet, ngưỡng này khoảng 10 W/m2 (cả hai đều cho người bình thường). Cũng có thể lưu ý rằng FCC và ICNIRP gần như hoàn toàn đồng ý với nhau về các tần số trên khoảng 10 MHz.

Có thể nhận thấy rằng, mức năng lượng có thể tăng lên trên mức an toàn, nhưng có rất nhiều yếu tố hạn chế công suất đầu ra thực tế. Một trong những yếu tố này là 200 mW là toàn bộ công suất phát, theo mọi hướng từ điện thoại. Một điều nữa là điện thoại rất hiếm khi đạt công suất phát cực đại, ngay cả trong khoảng thời gian ngắn.

Một nghiên cứu của Thụy Điển được thực hiện vào năm 2017 trên các máy điện thoại 4G, được thiết kế đặc biệt để tìm ra đường truyền thực sự để các giá trị an toàn có thể được đưa vào bối cảnh, nhận thấy rằng công suất đầu ra thực, trung bình, thấp hơn 1% so với mức tối đa theo lý thuyết.

Tất cả những con số này cho thấy với các giới hạn dựa trên cơ sở khoa học được đặt ra bởi các cơ quan tiêu chuẩn hóa điệnthoại di động, sóng của mạng 5G không gây nguy hiểm cho con người.

Nhưng nếu như một số người vẫn không tin vào các kết luận khoa học đó, chúng ta có thể xem xét thống kê dịch tễ học trong 30 năm qua. Cuộc tranh luận có thể được đưa ra một cách hợp lý vào những năm 1990 rằng chúng ta đã không có lịch sử sử dụng điện thoại di động và ở một mức độ nào đó thử nghiệm trên người. Nhưng bây giờ, trường hợp đó ngày càng khó tranh luận, vì không có gì xấu xảy ra với người dùng điện thoại di động trong những thập kỷ qua.

Có một lượng lớn dữ liệu về điều này. Hình 3 mô tả tỉ lệ ung thư ở Mỹ là một hàm của số thuê bao di động. SEER là viết tắt của Giám sát, Dịch tễ học và Kết quả cuối cùng.

Như chỉ ra trong Hình 3, tỉ lệ ung thư não và tỉ lệ tử vong không phụ thuộc vào số lượng thuê bao di động, nó không tăng lên khi số thuê bao di động tăng lên nhanh chóng từ những năm 1999 đến năm 2015. Như vậy, nếu bức xạ điện thoại di động là một nguyên nhân gây ra ung thư não, thì biểu đồ thống kê sẽ không có phân bố như Hình 3.

Kết luận

Chúng ta có thể thấy trong lịch sử, bức xạ từ điện thoại di động không được chứng minh là có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và thiết bị 5G không phát sinh bất cứ điều gì mới khiến chúng ta cho rằng thiết bị 5G tệ hơn, một cách có thể đo lường được, theo bất kỳ cách nào.

Có thể lí giải về điều này như sau: Trước đây (1G - 4G) chúng ta đã sử dụng các vi sóng tần số thấp hơn và bây giờ (5G) chúng ta sử dụng các vi sóng có tần số cao hơn. Giả sử nguy hiểm gia tăng hơn khi tăng tần số lên. Vậy điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta nâng tần số lên gấp nhiều lần hơn? Đó có phải là một vấn đề siêu nguy hiểm không? Hãy lần lượt xét các sóng vi ba, tia hồng ngoại (điều khiển từ xa kiểu truyền thống) và sau đó là loại ánh sáng nhìn thấy được (như một ngày ở bãi biển). Rất ít người e ngại ánh sáng nhìn thấy được. Bạn có thể e ngại ánh nắng mặt trời vì e ngại sẽ gây ung thư. Và đương nhiên đúng là như vậy. Bởi vì mặt trời cũng phát ra bức xạ tia cực tím chính là quanh vùng tần số khi bức xạ bị ion hóa. Vì vậy, tia cực tím (tia X và tia Gamma) là rất có hại, trong khi ánh sáng nhìn thấy được và thấp hơn không gây vấn đề gì.

Bàn về rủi ro: Chuyện gì sẽ xảy ra nếu có thể đo lường được rủi ro liên quan đến việc sử dụng điện thoại di động? Bạn vẫn không sử dụng điện thoại chứ? Bạn có nghĩ rằng ví dụ như điện thoại thực sự có thể cứu được mạng sống? Bạn có thể dễ dàng đưa ra một danh sách các tình huống trong đó có một chiếc điện thoại di động làm hiệp sĩ bảo vệ an toàn cho cuộc sống. Đó chỉ là sự cân bằng lợi ích rủi ro, là một phần trong tất cả các quyết định phải đưa ra trong cuộc sống. Nếu một ai đó hỏi bạn có quan tâm đến một công nghệ làm cho cuộc sống thực sự thuận tiện nhưng lại khiến hơn một triệu người chết và hàng chục triệu người bị thương tích hoặc tàn phế mỗi năm hay không? Ngay cả đối với những người không sử dụng công nghệ? Bạn có thể sẽ có một chút do dự phải không? Nhưng công nghệ đó chính là những chiếc xe ô tô. Số liệu thống kê từ Tổ chức Y tế Thế giới cho thấy có 1,35 triệu ca tử vong vào năm 2018. Tuy nhiên bạn có muốn ngừng sử dụng chiếc xe của mình bởi các nguy cơ đó không?

Có thể vẫn có một số rủi ro nhỏ liên quan đến bức xạ 5G, nhưng các rủi ro này đã có sẵn trong 4G, bị chìm xuống bởi những ồn ào từ các mối quan tâm khác. Rủi ro thực sự lớn nhất của 5G có lẽ sẽ giống như 4G đó là nhắn tin trong khi lái xe. Như vậy, cho dù rủi ro của 5G là zero hay nhiều hơn, hoàn toàn không đáng kể so với những lợi ích to lớn mà nó mang lại trong cuộc sống của chúng ta hiện nay.

Tài liệu tham khảo

1. https://apistraining.com/news/5g-dangers-is-5g-dangerous/ 

2. "Safe for Generations to Come: Considerations of Safety for Millimeter Waves in Wireless Communications", https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4629874.

3. "Brain cancer incidence trends in relation to cellular telephone use in the United States", https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3098028/.

4. "The Human Body and Millimeter-Wave Wireless Communication Systems: Interactions and Implications", https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1503/1503.05944.pdf.

5. "Effects of dielectric permittivities on skin heating due to millimeter wave exposure", https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19775447.

6. "Radio frequency radiation of millimeter wave length: potential occupational safety issues relating to surface heating", https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10647983.

7. "FCC Radio Frequency Safety" https://www.fcc.gov/general/radio-frequency-safety-0

8. "International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP)", https://www. icnirp.org.

9. "IEEE Approved Draft Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Electric, Magnetic and Electromagnetic Fields, 0 Hz to 300 GHz", https://standards.ieee. org/standard/C95_1-2019.html.

10. 3GPP TS 36.101 "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) radio transmission and reception" https://www.3gpp.org/DynaReport/36101.htm

11. 3GPP TS 38.104 "NR; Base Station (BS) radio transmission and reception" https:// www.3gpp.org/DynaReport/38104.htm

12. 3GPP TS 38.101-2 "NR; User Equipment (UE) radio transmission and reception; Part 2: Range 2 Standalone" https://www.3gpp.org/DynaReport/38101-2.htm

(Bài đăng trên ấn phẩm in Tạp chí TT&TT  Số 3+4 tháng 5/2020)