Ministerstvo

digitalizace

Předkládáme  Vám  publikaci,  která  srozumitelným  způsobem  přibližuje
nejdůležitější  témata  spojená  s elektromagnetickým  polem  v oblasti
rádiových  kmitočtů.  Právě  díky  němu  si  můžeme  vychutnávat  oblíbené
rozhlasové  a televizní  pořady  nebo  používat  mobilní  telefony.  Jedná  se
tedy o základní předpoklad pro bezproblémový a rychlý tok informací, což
je dnes pro naši civilizaci velmi podstatné.

Tato  publikace  je  rozdělena  do  čtyř  sekcí.  První  tři  odpovídají  na  často  kladené  otázky
ohledně elektromagnetických vln. Co jsou zač? Jaký mají vliv na lidský organizmus? Jak se dají
měřit a jaká regulační opatření se na ně vztahují? Ve čtvrté části stručně vysvětlíme, jaký je
vztah  mezi  elektromagnetickým  polem  a telekomunikací,  a objasníme,  co  je  5G,  tedy  příští
generace mobilních sítí.

Jsme  si  jisti,  že  tato  publikace  pomůže  všem  zájemcům  pochopit,  co  je  elektromagnetické
pole a jak jej můžeme využít pro dobro Polska.

Zveme Vás ke čtení!

Ministerstvo digitalizace

Koordinátor projektu

Vydavatel:

Wojciech Hałka

Ústav spojů, veřejná výzkumná instituce

Hlavní redaktor

ul. Szachowa 1
04-894 Varšava, Polsko
tel. +48 22 5128 100
e-mail: info@itl.waw.pl
www.itl.waw.pl

Łukasz Lamża

Pomocný redaktor

Łukasz Kwiatek

Korektury

Maciej Szklarczyk

ISBN 978-83-916146-5-5

Infografiky

Lech Mazurczyk

Další ilustrace

Paweł Woźniak

Projekt je financován z prostředků
účelové dotace Ministerstva
digitalizace

Zpracování a příprava: Ústav spojů,
veřejná výzkumná instituce

Grafický návrh a sazba

Adrian Hajda

Tisk

ACAD, Mirosław Przywózki
ul. Sosnowa 34a, 05-420 Józefów

I. Fyzika

Úvod

I.1

Elektromagnetické pole, elektromagnetické vlny

I.2

Od rádiových vln po gama paprsky: spektrum elektromagnetických vln

I.3

Výkon, absorpce, rozptyl

I.4

Přirozené zdroje elektromagnetického pole

I.5

Umělé zdroje elektromagnetického pole

INFOGRAFIKA:

Vybrané způsoby využití elektromagnetických vln

I.6

Jak funguje mobilní telefon?

II. Biologie i medicína

Úvod

II.1

Interakce elektromagnetických polí v oblasti rádiových kmitočtů s biologickými

systémy

II.2

Působení mikrovlnného a rádiového záření na lidi

INFOGRAFIKA:

Dominantní oblasti zkoumání zdravotních důsledků mikrovln

a rádiových vln

III. Normy a měření

Úvod

III.1

Normy, standardy a bezpečnost

III.2

Normy platné pro elektromagnetické pole

III.3

Způsoby měření elektromagnetického pole

III.4

Měření elektromagnetického pole v Polsku a na světě

IV. Technologie 5G

105

Úvod

106

IV.1

Generace mobilních technologií

110

IV.2

Předpoklady a cíle, plánované parametry 5G

114

IV.3

Uplatnění 5G

122

INFOGRAFIKA:

Příklady využití 5G

124

IV.4

Jaké výhody přináší 5G?

126

Slovník

129

Autoři a konzultanti

Úvod

___________________________

•  Elektromagnetické pole je jedním ze základních prvků světa přírody. Vyskytuje se v blízkosti všech

elektricky nabitých částic, pohyblivých nábojů a permanentních magnetů.

• V elektromagnetickém poli se pohybují jeho excitace – elektromagnetické vlny. Tyto vlny přenášejí

energii.

• Podle současného fyzikálního poznání bychom o takovéto vlně mohli hovořit jako o toku částic –

fotonů.

• Elektromagnetické vlny mohou mít různou délku – tj. vzdálenost mezi jednotlivými

„vrcholy“  –  z čehož  vyplývá  jejich  frekvence  –  aneb  míra  toho,  kolikrát  za  stanovenou
jednotku času, obvykle 1 sekundu, daným bodem projde vrcholek vlny. Elektromagnetické
vlny  s různými  délkami/kmitočty  mají  také  různou  energii.  Čím  je  vlna  delší  (a  tedy
frekvence nižší), tím je energie jednoho fotonu menší.

• Zde je důležité rozdělení na ionizující a neionizující záření. Souvisí to se schopností fotonu

ionizovat, tj. vyvolat reakci, při které se z elektricky neutrálního atomu nebo molekuly stává
elektricky nabitá částice čili iont. V praxi to znamená, že ionizující záření může vyvolat
chemické reakce a ovlivnit tak částice, které se nacházejí v živých buňkách, např. DNA.

• Elektromagnetické vlny z rádiového a mikrovlnného kmitočtového rozsahu jsou

neionizující.  K jejich  nejvýznamnějším  způsobům využití  patří:  rozhlasové  vysílání  AM,  FM
a DAB, pozemní digitální televizní vysílání, mobilní telefonie, Wi-Fi, Bluetooth nebo radar.
Kdežto  v medicíně  se  častěji  používá  ionizující  záření,  např.  při  rentgenografii  nebo
radioterapii v léčbě nádorů.

• Základní veličiny, jimiž lze kvantitativně charakterizovat elektromagnetické pole jsou:

intenzita elektromagnetického pole E, intenzita magnetického pole H a plošná hustota
výkonu/hustota zářivého toku S elektromagnetické vlny.

• Při šíření („propagaci“) vln prostorem vznikají různé interakce s předměty, které se

v daném prostoru nacházejí. Dochází tak k: mnohonásobnému odrazu vlnění, lomu, ohybu,
skládání (interferenci), tlumení a rozptylu.

• V důsledku těchto jevů je intenzita pole v daném bodu, zejména v městském prostředí,

těžko předvídatelná a může se neustále měnit i při nehybném zdroji (anténě).

• Existuje velké množství přirozených zdrojů elektromagnetického pole.
• Země je zdrojem vlastního magnetického pole, které vzniká v tekutém jádru naší

planety. Také v atmosféře dochází ke vzniku různých magnetických a elektrických
polí, což se projevuje třeba přírodními elektrickými výboji (blesky).

• Každé těleso, jehož teplota je vyšší než absolutní nula (tj. prakticky každé těleso ve

vesmíru), je navíc zdrojem tzv. tepelného záření. V případě těles s pokojovou
teplotou toto záření spadá do infračerveného rozsahu.

• Již téměř 150 let lidstvo stále více využívá přístroje a zařízení, které jsou zdrojem

elektromagnetického pole.

• První rozhlasové vysílací stanice v Polsku vznikly ve dvacátých letech 20. století.

V roce 1923 byla zřízena centrální stanice u Varšavy a v roce 1927 pak i vysílací stanice
v Krakově, Poznani a Katovicích.

• Každé elektrické zařízení – jako např. televizor, fén, lednice, indukční varná deska,

notebook nebo mobilní telefon – je zdrojem elektromagnetického pole.

• Základní organizační složkou systému mobilní telefonie je „buňka“: oblast pokrytá

jednou základnovou stanicí.

• V základnové stanici jsou sektorové antény, které slouží ke komunikaci s uživateli,

a antény radioreléového spoje, které slouží ke komunikaci s ostatními
základnovými stanicemi nebo základnovou řídící jednotkou.

• Čím je vzdálenost koncového zařízení (tzn. každého zařízení, které používá celulární

sít, např. mobilního telefonu) od základnové stanice větší, tím větší výkon musí toto
zařízení, které je zároveň i vysílačem, vyzařovat. Výkon koncového zařízení je tudíž
největší na hranici buňky a klesá s tím, jak se uživatel přibližuje k anténě
základnové stanice.

I.1

Elektromagnetické pole,
elektromagnetické vlny

___________________________

AFAŁ

AWLAK

Vesmír

podle

nejpravděpodobnějšího

modelu  evoluce,  zvaného  „Velký  třesk“  (ang.  Big
Bang), vznikl asi před 14 miliardy let. Z velmi husté
a horké počáteční singularity se vynořil prostor, čas,
hmota,  energie  a jejich  vzájemné  interakce.  Ve
vesmíru  vyvíjejícím  se  po  další  miliardy  let  hrají
elektromagnetické  jevy  velkou  roli.  Patří  totiž
k četným,

nesmírně

důležitým

a zásadním

procesům,  které  od  počátku  vytvářely  a stále
formují  přirozené  elektromagnetické  prostředí
Země  a tvoří  jeho  nedílnou  součást.  Energie
doprovázející  elektromagnetické  jevy,  která  je
jednou z nejstarších forem energie ve vesmíru, jako
jeden  z mnoha  faktorů  ovlivňovala  vývoj  naší
planety a život, který se na ní objevuje.
  Elektromagnetické  pole  nepochybně  provází
člověka  nejen  od  „počátku  věků“,  ale  také  všude,
v každé oblasti jeho života. Člověk,  stejně jako  celá
naše  planeta,  se  nachází  v blízkosti  obrovského
zdroje  elektromagnetických  vln  s velmi  širokým
spektrem,  kterým  je  Slunce.  Lidské  tělo  nejenže
využívá  elektromagnetické  pole  a  v průběhu
evoluce získalo imunitu vůči některým jeho formám,
ale také se stalo zdrojem elektromagnetického pole
–  a to  v poměrně  širokém  kmitočtovém  rozsahu.
Kromě toho už více než 100 let lidstvo vytváří umělé
zdroje elektromagnetického pole.

Čtyři interakce

Elektromagnetické pole je jednou ze čtyř

objevených

fundamentálních

sil

působících

v přírodě,  tzv.  základních  interakcí,  které  nelze
převést na jiné interakce. Patří k nim:

•  gravitační  interakce  (v  klasickém  pojetí,  jedná  se

o univerzální gravitační sílu spojenou s existencí
přitažlivosti mezi částicemi obdařenými hmotou),

• slabá jaderná interakce (zodpovědná za některé

formy rozpadu atomových jader a elementárních
částic),

• silná jaderná interakce (existuje v atomových

jádrech a působí mezi elementárními částicemi,
které je tvoří),

• elektromagnetická interakce (existuje mezi

částicemi obdařenými elektrickým nábojem).

Lze

dokonce

najít

určité

paralely

mezi

elektromagnetickými  a gravitačními  interakcemi.
Například  dosah  působení  obou  těchto  interakcí  je
nekonečný,  na  rozdíl  od  dalších  dvou  interakcí,
právem  nazývaných  „jadernými“,  které  jsou  v praxi
omezeny  na  bezprostřední  okolí  částic,  jako  jsou
protony  a neutrony.  Každá  interakce  je  však  jiná,
například  gravitační  interakce  je  nesrovnatelně
slabší než elektromagnetická:

Elektromagnetické pole, elektromagnetické vlny – úvod

povšimněme  si  třeba,  že  elektromagnetická  síla,
kterou  působí  malinký  magnet  na  nějaký  drobný
kovový  předmět,  může  snadno  překonat  gravitační
sílu generovanou celou zeměkoulí.

Záření nebo pole?

Termín „záření“ je ryze technický pojem,

který  se  používá  k popisu  různých  jevů  spojených
s přenosem  energie  ve  formě  vln  nebo  částic
v prostoru nebo jiném médiu. Můžeme tedy hovořit
nejen  o záření  elektromagnetickém  (včetně  záření
světelného, tedy „viditelného“), ale také například i
o záření zvukovém nebo tepelném. Některým lidem
se  při  pojmu  „záření“  jednoznačně  vybaví  jaderná
energie  a obavy  spojené  s riziky,  které  mohou
s touto  energií  souviset  –  jedná  se  však  o velmi
nešťastné  spojení.  Vždyť  i teplo,  které  cítíme
v blízkosti  topného  tělesa,  je  formou  záření  –  zcela
neškodného, ba dokonce pro život nezbytného.
  Ve fyzickém pojetí se pole obvykle rozumí jako
statické  pole:  elektrické  a magnetické  (např.
elektrostatické  pole,  které  se  projevuje  tím,  že
zvedá  vlasy,  když  k nim  přiblížíte  svetr,  který  byl
předtím  třený)  a střídavé  elektromagnetické  pole.
V nejobecnějším  významu  může  být  termín
„elektromagnetické  záření“  použit  k označení
jakékoli

formy

časově

proměnného

elektromagnetického  pole  –  tedy  těch  situací,  když
se  v poli  vyskytují  cestující  vlny.  Často  se  však
předpokládá,  že  slovo  „záření“  zahrnuje  pouze  ty
vlny,  jejichž  kmitočet  je  větší  než  300  GHz  (viz
infografika  na  straně  38).  Podle  této  definice  by
tedy  rádiové  a mikrovlnné  vlny  neměly  být
označovány jako „radiační záření“ nebo „mikrovlnné
záření“,  i když  se  to  někdy  děje,  což  bohužel
navozuje  mylné  negativní  asociace  se  škodlivým
ionizujícím

zářením

nebo

s radioaktivitou

související s jadernými jevy. Takto se ničím
neodůvodněným

spojováním

s tragickými

událostmi,  ke  kterým  došlo  v Hirošimě,  Nagasaki,
Černobylu  nebo  Fukušimě,  může  vytvořit  pocit
ohrožení.  Obecně  je  důležité  si  uvědomit,  že  slovo
„záření“  nemá  žádnou  souvislost  s otázkou
bezpečnosti  nebo  škodlivosti  pro  zdraví  –  jedná  se
pouze  o technický  pojem  pro  popis  časově
proměnného elektromagnetického pole.
  Pro  správné  pochopení  problematiky  spojené
s elektromagnetickým  polem  jako  fyzikálním  jevem

Viz http://ptze.pl/elektrofakty/?article=elektrosmog-w-

pogoni-za-sensacyjnymi-naglowkami

je  třeba  se  nejprve  podívat  na  to,  co  je  to  ve
skutečnosti elektromagnetické pole.

Statické elektrické pole

Elektrické pole je určitý energetický stav

prostoru  související  s existencí  elektrických  nábojů,
které  jsou  jeho  zdrojem.  Rozlišujeme  kladné
a záporné  náboje.  Elektrický  náboj  je  diskrétní
veličina  nebo,  jinými  slovy,  je  to  kvantifikovatelná
veličina.  V praxi  to  znamená,  že  existuje  určitá
minimální „dávka“ náboje (tzv. elementární náboj),
která  činí  1,6  ∙  10

–19

C (coulombu), tedy náboj

nesený  nějakým  tělesem  musí  být  celočíselným
násobkem minimální „dávky“ náboje.
  Elektrické  pole  je  kvantifikováno  měřitelnou
veličinou,  která  se  nazývá  intenzita  elektrického
pole  E  a je  vyjádřena  jednotkou  [V/m]  (volt  na
metr).  Obraz  elektrického  pole  lze  pro  lepší
pochopení  a vizualizaci  samotného  jevu  graficky
prezentovat  pomocí  tzv.  siločar  pole.  Siločáry
elektrického  pole  kolem  bodového  zdrojového
náboje  jsou  prezentovány  jako  přímky  směřující
k zápornému  náboji  („vstupují“  do  záporného
náboje)  nebo  z kladného  náboje  („vycházejí“
z kladného náboje) a co je podstatné – nemohou se
vzájemně

protínat.

Mohou

být

stanoveny

experimentálně,  například  pomocí  štětinových
proužků,  které  se  modelují  podle  směru  působení
vektoru elektrického pole E.
  Skutečnost, že v přírodě existují elektrostatické
interakce,  byla  známa  již  ve  starověku.  Jako  první
popsal  jev  statické  elektřiny  řecký  filozof  Thalés
z Milétu v 6. století před naším letopočtem. Všiml si,
že  jantar,  když  je  třen  látkou,  začíná  přitahovat
některé drobné, lehké předměty.

I.1

Fyzika

Obr. 1a, b. Siločáry elektrického pole kolem bodového záporného
(a) a kladného zdrojového náboje (b). Autor: Paweł Woźniak

V  novověké  historii,  na  konci  16.  století,  první
výzkum  a pokusy  související  s jevem  elektrizace
materiálů a magnetizmu prováděl William  Gilbert  –
osobní  lékař  královny  Alžběty  I.  Italský  matematik,
fyzik  a filozof  Nicolo  Cabeo  na  základě  svých
pozorování,  která  prováděl  v roce  1629,  zjistil,  že
zelektrovaná

tělesa

mohou

přitahovat

nezelektrovaná  tělesa,  zatímco  dvě  zelektrovaná
tělesa  se  mohou  odpuzovat.  Francouzský  chemik
a fyzik  Charles  François  de  Cisternay  Du  Fay  v roce
1733  zavedl  rozlišení  mezi  kladnou  elektřinou
(tehdy nazývanou „skelnou“) a zápornou elektřinou
(tehdy  nazývanou  „jantarovou“).  Americký  vědec
Benjamin Franklin studoval atmosférickou elektřinu
(v  roce  1752  postavil  první  bleskosvod),  navrhl
rozlišení  mezi  kladnými  a zápornými  elektrickými
náboji  a zjistil,  že  tělesa  zelektrována  souhlasně
(např. dva kladné náboje nebo dva záporné náboje)
se  navzájem  odpuzují  a tělesa  zelektrována
nesouhlasně  (např.  jeden  kladný  náboj  a jeden
záporný  náboj)  se  přitahují.  Průlomový  objev
provedl  francouzský  fyzik  Charles  Augustin  de
Coulomb,  který  dokázal  Franklinovu  domněnku,  že
souhlasné  náboje  se  odpuzují  a opačné  náboje  se
přitahují,  a také  v roce  1785  formuloval  zákon
popisující sílu vzájemné interakce mezi náboji, dnes
Coulombův zákon.

Obr. 2a, b. Siločáry elektrického pole kolem souhlasných nábojů
(a) a opačných nábojů (b). Autor: Paweł Woźniak

Statické magnetické pole

Magnetické pole je určitý energetický stav

prostoru  vyvolaný  buď  pohybem  elektrických
nábojů  nebo  některými  materiály,  které  jsou  tzv.
permanentními  magnety.  V prvním  případě  jsou
zdrojem

magnetického

pole

obvody

stejnosměrného  elektrického  proudu  –  kolem
vodiče,  kterým  protéká  proud,  se  vždy  vytvoří
magnetické  pole,  které  jej  „obklopuje“.  Ve  druhém
případě  existuje  jev  systematického  uspořádání
atomové  struktury,  kdy  se  každý  atom  chová  jako
mikroskopický  „magnet“,  což  je  dáno  vlastností
elektronů,  která  se  nazývá  „magnetický  moment“:
u magnetismu  neexistuje  jednoduchý  ekvivalent
elektrického náboje.
  Magnetické  pole  je  kvantifikováno  měřitelnou
veličinou,  která  se  nazývá  intenzita  magnetického
pole  H  a je  vyjádřena  jednotkou  [A/m]  (ampér  na
metr).

Magnetické

pole

často

také

charakterizováno hodnotou magnetické indukce B,
vyjádřenou

jednotkou

[T]

(tesla).

Obraz

magnetického  pole  lze  pro  lepší  pochopení
a vizualizaci  samotného  jevu  graficky  prezentovat
pomocí  siločar  pole,  stejně  jako  v případě
elektrického  pole.  Siločáry  magnetického  pole  jsou
uzavřené  křivky,  které  nemají  začátek  ani  konec
a vyznačují se určitým smyslem vektoru. Mohou být
stanoveny  experimentálně,  například  pomocí
železných  pilin,  které  se  modelují  podle  směru
působení vektoru magnetické indukce B.
  Dobře víme, že každý permanentní magnet má
dva  póly,  které  se  tradičně  nazývají  severní  pól  (N)
a jižní pól (S). Siločáry magnetického pole takového
magnetu „vystupují“ ze severního (N) pólu, vytvářejí
smyčku  a „vstupují“  do  jižního  (S)  pólu  čímž  se
křivky  uzavírají.  Uvnitř  magnetu  pak  probíhají  od
jižního (S) pólu k severnímu (N) pólu.
  Fenomén  vzniku  magnetického  pole  kolem
vodiče s proudem objevil v roce 1820 Hans Christian
Ørsted  –  dánský  fyzik  a chemik.  Během  jednoho
experimentu  si  všiml,  že  v blízkosti  vodiče,  kterým
prochází elektrický proud, se jehla kompasu odklání
a že  směr  této  výchylky  závisí  na  směru  toku
proudu.

Elektromagnetické pole, elektromagnetické vlny – úvod

Obr. 3. Siločáry magnetického pole kolem tyčinkového
permanentního magnetu. Autor: Paweł Woźniak

Francouzští  fyzici,  Jean-Baptiste  Biot  a Felix  Savart,
pokračovali  ve  výzkumu  magnetizmu  a  v roce  1820
formulovali zákon, který umožnil v libovolném bodě
v prostoru  určit  hodnotu  magnetické  indukce
vytvářené  nekonečně  malým  úsekem  vodiče,
kterým protéká elektrický proud.
  V roce  1826  André-Marie  Ampère,  taktéž
francouzský  fyzik,  matematicky  popsal  kvantitativní
vztahy  mezi  elektrickými  a magnetickými  jevy,
včetně  zákona  propojujícího  magnetickou  indukci
kolem  nekonečně  dlouhého,  přímého  vodiče
s intenzitou elektrického proudu protékajícího tímto
vodičem.  Vývoj  vědy  o elektromagnetických  jevech
byl  stále  dynamičtější.  Anglický  fyzik  Michael
Faraday  představil  pojem  siločar  pole  a přišel
s tvrzením,  že  elektrické  náboje  na  sebe  působí
prostřednictvím  pole.  V roce  1831  pak  objevil  jev
elektromagnetické  indukce,  který  má  uplatnění  při
výrobě  elektrického  proudu.  Německý  fyzik
a matematik  Carl  Friedrich  Gauss  zase  v roce  1839
zformuloval  základy  teorie  potenciálu,  které  jsou
odvozené

z Coulombova

zákona

a propojují

elektrické  pole  s jeho  zdrojem  (čili  elektrickým
nábojem),  a prokázal,  že  souhlasné  magnetické
náboje,  které  by  vytvářely  magnetické  pole,
neexistují.
  Jak  vyplývá  z objevu  Gausse,  magnetické  póly
vždy  existují  jako  pár  (N-S)  a tvoří  tzv.  magnetické
dipóly.  Jelikož  se  v přírodě  nevyskytují  samostatné
magnetické  póly  („monopóly“),  není  možné  póly
permanentního  magnetu  oddělit.  Při  rozlomení
tyčinkového  magnetu  N-S  nevznikne  magnet  N
a magnet S, ale dva magnety N-S.

Obr. 4. Rozdělení tyčinkového magnetu.
Autor: Paweł Woźniak

  Obdobně,  jako  je  tomu  v případě  elektrických
nábojů,  se  opačné  póly  (N a S)  magnetů  přitahují
(srov.  Obr.  6a)  a souhlasné  póly  (N a N  nebo  S a S)
odpuzují  (srov.  Obr.  6b,  c).  V důsledku  vzájemného
působení dochází k zakřivení siločar pole.

Obr. 5a, b, c. Interakce opačných pólů (a) a souhlasných pólů
(b, c). Autor: Paweł Woźniak

Obr. 6a, b. Siločáry magnetického pole kolem souhlasných pólů
(a) a opačných pólů (b).
Autor: Paweł Woźniak

Jev,  který  Ørsted  objevil,  byl  svou  povahou  velmi
jednoduchý  a běžně  se  používá  do  dnešní  doby,
například  u elektromagnetů.  Elektromagnet  se
skládá  z cívky,  která  je  obvykle  tvořena  sadou
mnoha  vodičů,  jejichž  tvar  je  podobný  kruhu,
a z jádra umístěného uvnitř cívky pro zvýšení síly, se
kterou  je  elektromagnet  schopen  přitahovat
feromagnetické materiály.

I.1

Fyzika

Elektromagnetické pole nepochybně
provází člověka nejen od počátku
věků, ale také všude, v každé oblasti
jeho života. Člověk, stejně jako celá
naše planeta, se nachází v blízkosti
obrovského zdroje
elektromagnetických vln s velmi
širokým spektrem, kterým je Slunce.

___________________________

  Rovněž  vliv  magnetického  pole  na  vodič,
kterým  protéká  proud  (k  tomuto  objevu  dospěl  na
konci  19.  století  holandský  fyzik  Hendrik  Antoon
Lorentz), je široce využíván v moderní době, a to ve
velkém  měřítku  –  např.  v elektromotorech.
Působením magnetického pole na vodič s proudem,
který  rovněž  vytváří  magnetické  pole,  vzniká  síla,
která umožňuje elektromotoru pracovat.

Elektromagnetické pole

Výše uvedené informace o statických

elektrických  i magnetických  polích  lze  shrnout
konstatováním,  že  tato  pole  zůstávají  ve  vztahu  ke
zdroji, který je vytváří. Hodnota intenzity statického
pole se s časem nemění, ale mění se v prostoru, tzn.
snižuje  se  s rostoucí  vzdáleností  od  zdroje.  A co
v případě, že pole není statické povahy? Pak máme
co  do  činění  s elektromagnetickým  polem,  které  je
proměnné jak v čase, tak i prostoru.
  Vzájemné  časové  a prostorové  vztahy  mezi
elektrickým polem E a magnetickým polem H, které
vyčerpávajícím  způsobem  charakterizují  vlastnosti
těchto  polí,  byly  popsány  v roce  1861  britským
fyzikem Jamesem Clerkem Maxwellem.

Obr. 7. James Clerk Maxwell (1831-1879)
Zdroj: Wikimedia Commons

  Maxwell teoreticky dokázal, že jak elektřina, tak
magnetizmus,  jako  fyzikální  jevy,  jsou  součástí
a dvěma

druhy

téhož

jevu

zvaného

elektromagnetizmem.

Sjednotil

elektrické

a magnetické  interakce.  Maxwellem  navržený
matematický  popis  elektromagnetického  pole  je
nyní klasickou teorií elektromagnetizmu: Jeho odkaz
lze popsat jednoduše takto:

•  Magnetické pole, které časově proměnné, vytváří

točivé elektrické pole. Jedná se o Faradayův
zákon elektromagnetické indukce.

• Pohyblivé náboje (čili proud) a elektrické pole,

které  je  časově  proměnlivé,  vytvářejí  točivé
magnetické  pole.  Jedná  se  o Ampèrův  zákon
zobecněný Maxwellem.

• Zdrojem elektrického pole jsou elektrické náboje.

Jedná se o Gaussův zákon pro elektřinu.

• Neexistují žádné náboje, které by byly zdrojem

magnetického pole (magnetické pole nemá žádné
zdroje). Jedná se o Gaussův zákon pro
magnetizmus.

Elektromagnetické pole, elektromagnetické vlny – úvod

Složky elektromagnetického pole, tj. elektrické pole
a magnetické  pole,  mohou  existovat  nezávisle  na
sobě, pod podmínkou, že se nemění v čase.
  Elektromagnetické  pole  je  tedy  z fyzikálního
hlediska  určitým  stavem  prostoru,  ve  kterém  síly
elektromagnetické povahy působí na fyzický objekt
s elektrickým  nábojem  a dochází  k toku  energie.
V každém  bodě  tohoto  prostoru  jsou  síly  popsány
dvěma  vektory  představujícími  časově  proměnná
pole:  elektrické  E  a magnetické  H.  Na  základě
principu

vzájemné

indukce

vytváří

časově

proměnné  elektrické  pole  E  časově  proměnné
točivé  magnetické  pole  H,  které  následně  vytváří
časově  proměnné  točivé  elektrické  pole  E  atd.
V důsledku  neustálých  po  sobě  jdoucích  změn
elektrického  pole  a magnetického  pole  vzniká
elektromagnetická vlna.

Obr. 8. Rozložení vektorů pole E a pole H.
Autor: Paweł Woźniak

Elektromagnetická

vlna,

jako

narušení

elektromagnetického

pole,

kombinací

sinusoidálně  proměnného  elektrického  pole  (kde
kmitá  vektor  pole  E)  a sinusoidálně  proměnného
magnetického  pole  (kde  kmitá  vektor  pole  H),
přičemž  kmitání  vektorů  pole  E  a pole  H  je  plně
synchronizované  a fázově  shodné.  Vektory  pole  E
a pole H jsou kolmé jak vůči sobě navzájem, tak vůči
směru šíření vlny.

Obr. 9. Rozložení vektorů pole E a pole H vůči směru šíření.
Autor: Paweł Woźniak

  Matematický  popis  elektromagnetického  pole,
který  navrhl  Maxwell,  byl  ověřen  a experimentálně
potvrzen  německým  fyzikem  Heinrichem  Rudolfem
Hertzem.  V roce  1886  Hertz  poprvé  v praxi
v laboratorních

podmínkách

vytvořil

elektromagnetickou vlnu (použil k tomu elektrický
oscilátor, který si sám sestavil). Provedením dalších
experimentů potvrdil Maxwellovy teoretické úvahy.
Zjistil také, že elektromagnetické pole, které je
vytvářeno

jednom

místě,

lze

zachytit

a reprodukovat na jiném místě, čímž vytvořil základ
pro  rozvoj  radiokomunikace.  Prokázal,  že  povaha
elektromagnetických  vln,  pokud  jde  o schopnost
odrazu  a lomu,  je  úplně  stejná  jako  u světelných
a tepelných  vln.  Ve  výsledku  pak  nad  veškerou
pochybnost  určil,  že  světlo  není  nic  jiného  než
elektromagnetická  vlna  v určitém  rozsahu  vlnových
délek.
  Je  zajímavé,  že  Hertz  si  patrně  nebyl  vědom
důležitosti  svých  epochálních  objevů.  V roce  1890
konstatoval: „Nemyslím si, že bezdrátové vlny, které
jsem  objevil,  budou  mít  nějaké  praktické
uplatnění“.

Jak hodně se však mýlil...

Viz https://www.famousscientists.org/heinrich-hertz

Vektor elektrického pole

Vektor magnetického pole

Poyntingův vektor

I.2

Od rádiových vln po gama
paprsky: spektrum
elektromagnetických vln

___________________________

AFAŁ

AWLAK

UGUSTYN

ÓJCIK

Délka, frekvence a rychlost
elektromagnetických vln

Elektromagnetické vlny lze stejně jako

mechanické vlny popsat pomocí parametrů, které je
jednoznačně

charakterizují:

délky,

frekvence

a rychlosti.
  Vlnová  délka  se  označuje  písmenem  λ  a je
definována jako vzdálenost mezi libovolnými dvěma
po sobě jdoucími vlnovými vrcholy. Tento parametr
umožňuje  popsat  vlnu  v prostorovém  rozměru.
Vyjadřuje se jednoduše v metrech [m], ale v praxi se
obvykle používají dílčí násobky:

•  cm = 10

-2

m = 0,01 m,

• mm = 10

-3

m = 0,001 m,

• µm = 10

-6

m = 0,000 001 m,

• nm = 10

-9

m = 0,000 000 001 m,

• pm = 10

-12

m = 0,000 000 000 001 m,

nebo vyšší násobky, zejména kilometr:

•  km = 10

m = 1 000 m.

Obr. 1. Vlnová délka – prostorový rozměr.
Autor: Paweł Woźniak

Frekvence  vlnění  se  označuje  písmenem  f  a určuje
počet  vlnových  délek,  které  procházejí  vybraným
bodem  každou  jednu  sekundu,  tj.  kolikrát  za
sekundu  dosahují  elektrická  a magnetická  pole
stejných  hodnot.  Díky  frekvenci  vlnění  je  možné
popsat  vlnu  v časovém  rozměru.  Mezi  frekvencí
a periodou T vlny platí vztah:

Perioda  se  vyjadřuje  v sekundách  [s],  zatímco
frekvence  –  jednotkou  [1/s],  která  se  nazývá  hertz
[Hz]. Obvykle se používají vyšší násobky jednotek:

•  kHz  =  10

Hz = 1 000 Hz, tzn. tisíc opakování

během jedné sekundy,

• MHz = 10

Hz = 1 000 000 Hz, tzn. milion

opakování během jedné sekundy,

• GHz = 10

Hz = 1 000 000 000 Hz, tzn. miliarda

opakování během jedné sekundy.

Mezi  délkou  λ,  frekvencí  f  a rychlostí  v vlnění  platí
následující vztah:

Na rozdíl od akustického vlnění, které je vlněním
mechanickým,

nepotřebuje

elektromagnetické

vlnění ke svému šíření materiální prostředí: může se
šířit nejen ve vzduchu nebo vodě, ale také ve vakuu.

Vlnová délka, λ

Vzdálenost

Od rádiových vln po gama paprsky...

  Jakou  rychlostí  se  tedy  elektromagnetické  vlny
pohybují  ve  vakuu?  Jedná  se  o fyzikálně  nejvyšší
možnou  rychlost,  která  se  označuje  písmenem  c
a činí  přesně  299  792  458  m/s.  Důležitým
poznatkem

pak

je,

že

rychlost

šíření

elektromagnetické  vlny  je  nezávislé  na  její
frekvenci: rádiové vlny, viditelné světlo i rentgenové
paprsky cestují vesmírem přesně stejnou rychlostí.
  V případě  vakua  lze  výše  uvedené  vztahy
vyjádřit třemi ekvivalentními formami:

Jelikož  jsme  však  každý  den  obklopeni  vzduchem,
a ne vakuem, zamysleme se nad tím, jakou rychlostí
elektromagnetické  vlny  cestují  vzduchem.  Ukazuje
se  totiž,  že  k tomu  dochází  při  rychlosti  asi
299 700 km/s,  což  je  jen  o něco  (o 90 km/s)  méně
než c, rychlost světla ve vakuu.
  Pro  zjednodušení  se  rychlost  světla  obvykle
uvádí zaokrouhleně (nahoru) jako 300 000 km/s. To
znamená,  že  za  jednu  sekundu  elektromagnetická
vlna,  která  se  pohybuje  ve  vakuu, urazí  vzdáleností
přibližně  300  000  km.  Pro  srovnání:  během  jedné
sekundy  zvuk  urazí  vzdálenost  „pouze“  340 m
(rychlost zvuku ve vzduchu má hodnotu 340 m/s).
  Rychlost  elektromagnetického  vlnění  v různých
látkových  prostředích  je  vždy  nižší  než  rychlost
světla  ve  vakuu  –  záleží  totiž  na  relativní  elektrické
a magnetické  permeabilitě  a vodivosti  daného
látkového prostředí.
  Známe-li vztahy (2) a (3) mezi frekvencí vlnění f
a jeho délkou λ, v souvislosti s rychlostí světla c, lze
stanovit kvantitativní vztahy mezi těmito veličinami
– viz infografika na straně 38.

Energie elektromagnetické vlny

Důležitou vlastností elektromagnetických

vln je jejich schopnost přenášet energii a předávat ji
každému tělesu, s nimž se potká. Můžeme se o tom
přesvědčit  velmi  snadno  –  stačí  si  vzpomenout,  jak
moc  nás  sluneční  paprsky  (čili  elektromagnetické
vlny vyzařované sluncem) zahřívají v letních dnech.
  A jelikož  je  v případě  elektromagnetického
vlnění  nosičem  energie  elektrické  pole  a současně
i magnetické

pole,

celková

energie

elektromagnetického

vlnění

součtem

energií

přenesených

těmito

poli.

Energie

uložená

v elektrickém poli se rovná energii uložené
v magnetickém

poli.

Energie

přenášená

elektromagnetickým vlněním je o to větší, o co vyšší
je  intenzita  elektrického  a magnetického  pole.
Přesněji:  energie  je  úměrná  druhé  mocnině
intenzity elektrického a magnetického pole.
  Energie  nesená  vlnou  pochází  ze  zdroje  vlny.
Lze tedy říci, že energie je jak v elektrickém poli, tak
v magnetickém  poli  v určitém  smyslu  uskladněna.
Při  šíření  může  být  část  energie  přenášené
elektromagnetickou  vlnou  ztracena  přeměnou  na
jinou  formu,  např.  teplo.  Kvůli  ztrátě  části  energie
intenzita  elektrického  a magnetického  pole  klesá
a vlna pak při svém šíření přenáší méně energie, než
získala ze zdroje.
  Elektromagnetické vlny, které přenášejí energii,
nás obklopují ze všech stran. Jsou generovány nejen
přírodními  zdroji,  které  nás  obklopují,  ale  i každým
zapnutým  elektrickým  či  elektronickým  zařízením.
Tuto  energii  lze  získat  a přeměnit  na  elektřinu
pomocí  speciálně  k tomu  určených  převodníků
a poté  ji  použít  například  k napájení  miniaturních
elektronických  zařízení,  která  se  vyznačují  nízkou
energetickou náročností. Tato technologie získávání
energie  z okolního  prostředí  je  známá  jako  „Energy
Harvesting“.

I.2

Fyzika

Je  samozřejmě  možné  využívat  nejen  energii
elektromagnetických  vln,  ale  i např.  mechanickou
energii zařízení, energii akustických vln nebo změny
elektrostatických či magnetických sil. Využít lze také
průtoky  plynů  a kapalin,  změny  tlaku  a teplotní
rozdíly.

Ionizující a neionizující záření

Elektromagnetické záření lze rozdělit podle

typu  interakce  elektromagnetických  vln  s látkou.
Toto  rozdělení  umožňuje  rozlišit  dva  základní  typy
elektromagnetického záření: ionizující i neionizující.
  Ionizace  je  proces,  v jehož  důsledku  se
z elektricky neutrálního atomu nebo molekuly stává
iont,  tj.  objekt  s nenulovým  elektrickým  nábojem.
Taková  změna  může  spočívat  v:  odtržení  elektronu
od  atomu  nebo  molekuly,  vyražení  jednoho  nebo
více  elektronů  z krystalické  struktury  nebo  jejich
připojení  k atomu  nebo  molekule.  Může  k tomu
docházet  pod  vlivem  různých  vnějších  faktorů,
například  elektromagnetického  záření.  I  když  jsme
doposud  popisovali  záření  jako  táhlou  vlnu
procházející vesmírem, je již více než sto let známo,
že  záření  můžeme  chápat  i jako  tok  částic
charakterizovaných  určitou  energií.  V případě
elektromagnetického  záření  se  jedná  o tok  fotonů.
Energie  fotonu  závisí  na  frekvenci  f  a platí  pro  ni
tento vztah:

Veličina označena ve vzorci písmenem h je tzv.
Planckova konstanta: h = 6,63 ∙ 10

–34

J ∙ s.

  Schopnost  fotonů  vyvolávat  ionizaci  se  zvyšuje
s jejich  energií,  aneb,  jak  již  bylo  uvedeno  výše,  se
zvyšující se frekvencí elektromagnetické vlny.
  Ionizující  záření  zahrnuje  všechny  typy  záření,
které  jsou  schopny  vyvolat  ionizaci  látkového
prostředí.  Ionizující  elektromagnetické  záření  je
takové  záření,  jehož  fotony  mají  energii,  která  jim
umožňuje  odtrhnout  i ty  nejslabší  elektrony
v atomech.

V praxi to znamená, že jejich energie musí být větší,
než je energie fotonů viditelného světla.
  Neionizující  záření  zahrnuje  všechny  typy
záření,  které  nejsou  schopny  vyvolat  ionizaci
látkového prostředí. Neionizující elektromagnetické
záření  je  takové  záření,  jehož  fotony  mají  energii
menší  nebo  rovnou  energii  fotonů  viditelného
světla.
  Obvyklá

hranice

mezi

ionizujícím

a neionizujícím zářením je tedy určena hranicí mezi
viditelným a ultrafialovým světlem, tj. vlnovou
délkou λ ≈ 380 nm = 380 ∙ 10

–9

m, což odpovídá

frekvenci f ≈ 8 ∙ 10

Hz = 800 000 GHz.

Obr. 2. Rozdělení elektromagnetického záření na ionizující
a neionizující. Autor: Paweł Woźniak

Jelikož  je  horní  limit  mikrovlnného  kmitočtového
rozsahu  elektromagnetických  vln  300  GHz,  nelze
všechny  mikrovlnné  frekvence,  a tedy  i rádiové
frekvence,

zařadit

k ionizujícímu

záření.

Elektromagnetické

pole

v oblasti

rádiových

kmitočtů  je  neionizující,  takže  nezničí  atomovou
strukturu hmoty.
  V oblasti ionizujícího záření dochází k akumulaci
dávek. Tento jev spočívá  v tom, že účinky působení
záření  na  hmotu  se  zvyšují  společně  s časem
působení  záření.  U živých  organismů  jsou  tyto
účinky  pozorovány  i po  skončení  působení  záření.
V oblasti  neionizujícího  záření  není  kumulativní
účinek  pozorován  a  k působení  na  hmotu  dochází
pouze během její expozice na záření.

Neionizující záření

Ionizující záření

Vlnová délka [m]

Méně energie

Více energie

Ultrafialové

světlo

Infračervené

světlo

Od rádiových vln po gama paprsky...

Spektrum elektromagnetických vln

Některé vlastnosti elektromagnetických

vln,  zejména  způsob  jejich  interakce  s hmotou,
závisí  na  délce  λ,  a tudíž  i na  frekvenci  f.  Možnosti
technologického  využití  elektromagnetických  vln
jsou  ovlivněny  jejich  vlastnostmi  a proto  se  je
nejčastěji  dělí  právě  podle  frekvence  nebo  vlnové
délky.  Elektromagnetické  vlny  lze  tedy  uspořádat
nejen  z hlediska  frekvencí,  ale  i vlnových  délek
elektromagnetických vln. Tomuto uspořádání se říká
elektromagnetické spektrum.
  Většinu celého spektra elektromagnetických vln
lidé  nevnímají.  Příroda  obdařila  lidi  dvěma
„detektory

elektromagnetických

vln“:

okem

a pokožkou.  Oko  nám  umožňuje  pozorovat
elektromagnetické  vlny  v oblasti  viditelného  světla
a díky  různým  frekvencím  těchto  vln  můžeme
například vnímat barvy předmětů kolem nás. Kdežto
pokožka  je  citlivá  na  infračervené  (tepelné)  záření.
Ostatní  vlnové  délky  lidé  nevidí  ani  necítí,  ačkoli
jsou stejně skutečné.
  Ještě  dodejme,  že  hranice  jednotlivých  typů
elektromagnetických  vln  jsou  konvenční  a nejsou
stanoveny  zcela  přesně.  Představují  jen  určitý
orientační rámec, avšak velmi usnadňují „pohyb“ po
celém  spektru  elektromagnetických  vln.  Tradiční
dělení je (viz Obr. 3 a infografika na straně 38):

•  rádiové vlny,
•  mikrovlny,
•  infračervené záření,
•  viditelné světlo,
•  ultrafialové záření,
•  rentgenové záření,
•  záření gama.

Rádiové vlny a mikrovlny

Obvyklý rozsah elektromagnetického pole

v oblasti

rádiových

a mikrovlnných

kmitočtů

nejčastěji pokrývá vlnové délky od 1 mm do 100 km,
tzn. frekvence v rozsahu od 3 kHz do 300 GHz.

Typ

rád

vé

ačer

ven

ět

raf

ial

vé

ět

ren

gama

Délka

Frek-
vence

10 kHz

1 GHz

300

GHz

~400

THz

~700

THz

PHz

30 EHz

Obr. 3. Spektrum elektromagnetických vln.
Vlnové délky a frekvence jsou jen přibližné.
Autor: Paweł Woźniak

V  rádiové  a mikrovlnné  oblasti  spektra  se  vlny
tradičně  dělí  na  velmi  dlouhé,  dlouhé,  střední,
krátké,  velmi  krátké,  decimetrové,  centimetrové
a milimetrové.

Používají

především

pro

radiokomunikace.  Základním  zdrojem  těchto  vln
jsou  rádiové  antény.  K nejznámějším  systémům
používajícím rádiové vlny a mikrovlny patří:

•  Rozhlasové  AM  vysílání  (ang.  Amplitude

Modulation)

využívá

dlouhé,

amplitudově

modulované rádiové vlny (viz oddíl I.5. na straně
32).

Nejčastěji

používaným

frekvenčním

rozsahem  je  530  kHz  až  1700  kHz.  Kvůli  nutnosti
instalovat  velmi  velké  antény  a špatné  kvalitě
signálu  se  v současné  době  od  rozhlasového  AM
vysílání ustupuje.

•Rozhlasové

vysílání

(ang.

Frequency

Modulation)  nabízí  mnohem  lepší  kvalitu  zvuku
díky  vlastnostem  použité  frekvenční  modulace.
Využívá frekvence v pásmu 87,5 MHz až 108 MHz.

•Rozhlasové DAB vysílání (ang. Digital Audio

Broadcasting) je další generace rozhlasového
vysílání, která umožňuje přenos rozhlasových
programů

v digitální

podobě

s využitím

frekvenčního rozsahu 174 MHz až 230 MHz.

•Identifikační systémy RFID (ang. Radio-frequency

Identification)  se  používají  například  ke  kontrole
vstupu  do  prostor,  kde  mají  přístup  jen
oprávněné  osoby  s příslušnými  identifikačními
kartami  nebo  k ochraně  zboží  proti  krádeži,  a to
pomocí  speciálních

štítků nalepených na

prodávané zboží. K přenosu informací se využívá
magnetické pole generované čtečkou.

I.2

Fyzika

  Podobný  princip  se  používá  v standardu  pro

komunikaci na krátkou vzdálenost NFC (ang.
Near-Field

Communication).

Radiofrekvenční

identifikační

systémy

obvykle

pracují

s frekvencemi 125 kHz a 13,56 MHz.

• DVB-T/DVB-T2 (ang. Digital Video Broadcast –

Terrestial)  je  široce  používaný  standard  pro
pozemní  digitální  televizní  vysílání.  Obrazová
data,  zvuková  data  a dodatečné  informace  jsou
kódovány v digitální podobě. Přenos je uspořádán
do  tzv.  multiplexů,  tj.  jednotlivých  rádiových
kanálů,  v nichž  je  přenášen  datový  tok  několika
televizních  programů.  Frekvence,  na  nichž  se
televizní signál ve standardu DVB-T šíří, spadají do
pásem  174-230  MHz  a 470-790  MHz.  Obdobným
způsobem  je  uspořádán  také  signál  satelitní
televize ve standardu DVB-S/DVB-S2 (ang. Digital
Video  Broadcast  –  Satellite).  Satelitní  televizní
signál  je  přenášen  na  frekvencích  10,7  GHz  až
12,75  GHz  pomocí  satelitů  umístěných  na
geostacionární oběžné dráze.

• Důležitým typem radiokomunikačních systémů

jsou  celulární  (buňkové)  systémy  s kompletní
telekomunikační  infrastrukturou,  která umožňuje
účastníkům  realizovat  mobilní  hlasová  volání
a přenášet  data  v oblastech  označovaných  jako
buňky.  Buňka  je  oblast  obsluhovaná  jednou
základnovou  stanicí  (viz  také  oddíl  I.6.  na  straně
40).  Vzhledem  k rostoucí  popularitě  mobilní
komunikace jsou celulární systémy po dlouhá léta
neustále  vývíjeny. V současné době lze rozlišit tři
digitální  celulární  telefonní  systémy:  GSM  (2G),
UMTS  (3G)  a LTE  (4G).  Sítím  5G,  které  se
v současné  době  řeší,  je  věnována  samostatná
část této publikace (viz strana 105).

•Wi-Fi je hovorový termín pro několik standardů

určených  k vytváření  bezdrátových  místních  sítí.
K zařízením, které využívají Wi-Fi sítě, patří mimo
jiné:  počítače,  chytré  telefony,  tablety,  herní
konzole,  tiskárny,  chytré  hodinky.  Sítě  tohoto
typu umožňují přenos dat s kapacitou až několika
stovek  Mbit/s  a dosahem  asi  20  m  ve  vnitřním
prostředí,  podle  použité  verze.  Wi-Fi  sítě  pracují
ve  frekvenčních  pásmech  2400–2483,5 MHz,
5150–5350 MHz nebo 5470–5725 MHz.

Obr. 4. Platba s využitím standardu NFC.
Zdroj: Wikimedia Commons

• Ve frekvenčním rozsahu 2400–2483,5 MHz, které

se  zkráceně  označuje  jako  pásmo  2,4  GHz,
funguje  mnoho  dalších  systémů  pro  bezdrátový
přenos  dat.  Nejznámější  z nich  jsou  Bluetooth
a ZigBee.  Systém  Bluetooth  se  odlišuje  tím,  že  je
schopen  snadno  „na  vyžádání“  vytvořit  síť  mezi
dvěma  libovolnými  zařízeními  vybavenými  tímto
rozhraním. Z tohoto důvodu se Bluetooth používá
např.  v chytrých  telefonech,  chytrých  hodinkách,
tabletech

a noteboocích.

ZigBee

zase

vyznačuje nízkou spotřebou energie, což je velmi
žádoucí  u malých  bateriově  napájených  zařízení,
například  u přístrojů  pro  řízení  inteligentní
domácnosti  nebo  u telemetrických  zařízení
napájených z baterie.

Vlny s vlnovou délkou od cca 1 mm do cca 30 cm se
často označují jako mikrovlny.

Obr. 5. Příklad bezdrátové sítě Wi-Fi.
Autor: Paweł Woźniak

Od rádiových vln po gama paprsky...

Mikrovlny  se  v atmosféře  šíří  relativně  snadno,
proto  se  používají  v radarové  technologii.  Radar
vysílá  signál  daným  směrem  a na  základě  signálu
odraženého  od  objektů  v pozorované  oblasti  je
možné  určit  vzdálenost  sledovaného  objektu  od
radaru.

Obr. 6. Princip činnosti radaru.
Autor: Paweł Woźniak

Mnoho  dielektrik  (elektrických  izolantů)  absorbuje
mikrovlny, čímž dochází k jejich zahřívání. Tento jev,
využívaný  v přesně  stanovených  kmitočtových
pásmech  určených  pro  průmyslové,  vědecké
a lékařské  účely,  má  uplatnění  v mikrovlnných
topných tělesech, průmyslových topných zařízeních
a  v medicíně.  Mikrovlny  s vysokým  výkonem,  např.
při  frekvenci  2,45  GHz,  zvyšují  rychlost  kmitání
molekul  vody,  která  tyto  mikrovlny  absorbuje,  což
vede  ke  zvýšení  teploty  objektu  obsahujícího  tyto
molekuly.  To  je  však  možné  pouze  u frekvence,
která  se  současně  nepoužívá  v základnových
stanicích celulárních systémů.
  Zde  je  třeba  připomenout,  že  se  rádiové  vlny
kromě  telekomunikačních  systémů  používají  i
v medicíně.  V přístrojích  magnetické  rezonance
působí  vlny  s frekvencí  v řádu  MHz  na  vodík
obsažený  v lidském  těle,  což  umožňuje  pořizovat
přesné a neinvazivní snímky lidského těla.

Infračervené záření

Infračervené záření je záření s vlnovou

délkou v rozsahu od cca 1 µm do 1 mm.

Je  rovněž  označováno  jako  tepelné  záření,  protože
jedním  z jeho  zdrojů  jsou  zahřátá  tělesa.  Každé
těleso  s teplotou  vyšší  než  absolutní  nula  vyzařuje
tepelné  záření:  pro  typické  teploty  na  zemském
povrchu to bude infračervené záření, ovšem teplota
slunce je už tak vysoká, že jeho tepelné záření spadá
většinou  do  pásma  viditelného,  ale  i ultrafialového
světla  (jak  bude  popsáno  dále).  V případě  těles
s pokojovou teplotou dochází k maximálnímu záření
při vlnové délce cca 19 µm.
  Čím je tělesná teplota vyšší, tím je vlnová délka
kratší.  Díky  těmto  poznatkům  lze  provádět  měření
teploty  na  dálku  a také  pozorovat  různé  předměty
pomocí

přístrojů

vybavených

snímačem

infračerveného

záření.

Technologie

záznamu

infračerveného  záření  vyzařovaného  objekty  se
nazývá  termovize.  Díky  termovizi  je  mimo  jiné
možné pozorovat objekty ve tmě.
  Tyto  vlastnosti  infračerveného  záření  našly
uplatnění  mimo  jiné  v oblasti  požární  techniky,
medicíny  a mnoha  průmyslových  odvětví,  kde  je
důležité dálkové měření teploty.

Obr. 7. Snímek pořízený v infračerveném spektru (nalevo)
a viditelném spektru (napravo).
Zdroj: Wikimedia Commons

Ve  spektru  infračerveného  záření  jsou  prováděna
astronomická  a meteorologická  pozorování.  Toto
záření  našlo  uplatnění  i  v technologii  vytápění.
Používá  se  také  v informačních  technologiích  –  pro
přenos  dat  optickými  vlákny  a systémy  dálkového
ovládání IrDA (ang. Infrared Data Association).

I.2

Fyzika

Mýtus:

Každé záření je pro tělo
škodlivé

Termín  „záření“  je  ryze  technický  pojem,  který  se  používá  k popisu  různých  jevů
spojených s přenosem energie ve formě vln nebo částic v prostoru nebo jiném médiu –
např.  sálání.  Podle  způsobu  interakce  elektromagnetických  vln  s látkou  se
elektromagnetické  záření  dělí  na:  ionizující  a neionizující.  Ionizující  záření  zahrnuje
všechny  typy  záření,  které  jsou  schopny  vyvolat  ionizaci  látkového  prostředí  (např.
záření vznikající v jaderných reaktorech). Připomeňme: ionizace je proces, při kterém se
například  elektricky  neutrální  částice  stává  částicí  s nenulovým  elektrickým  nábojem.
Neionizující  záření  není  schopné  vyvolat  ionizaci  látkového  prostředí:  jeho  fotony  mají
příliš  málo  energie,  aby  vyvolaly  ionizaci.  Díky  tomu  nemá  neionizující  záření  na  lidské
tělo  negativní  vliv.  Nenarušuje  buněčnou  strukturu,  nemodifikuje  její  součásti,  jako
například  buněčnou  membránu  nebo  jádro,  a neovlivňuje  jejich  funkce.  Nepoškozuje
atomovou  strukturu  látky,  protože  neovlivňuje  vazby  mezi  atomy,  což  by  jinak  mohlo
vést  k rozštěpení  částic  a změnám  jejich  chemických  vlastností.  Navíc  nevyvolává
kumulativní účinek, což znamená, že k působení na látku dochází pouze během expozice
na  záření.  Elektromagnetické  vlny  z rádiového  a mikrovlnného  kmitočtového  rozsahu
jsou neionizující.

Viditelné světlo

Elektromagnetické záření ve vlnových

délkách  od  cca.  400  nm  do  700  nm  je  označováno
jako  viditelné  světlo.  Právě  na  tento  rozsah
vlnových délek reaguje sítnice lidského oka.

Ultrafialové záření

Ultrafialové (nadfialové) záření pokrývá

vlnové délky od cca 10 nm do 400 nm. Zařazuje se
do oblasti ionizujícího záření. Fotony ultrafialového
záření  mají  vysokou  energii,  což  znamená,  že  toto
záření  může  mít  významný  vliv  na  fyzikální
a chemické  vlastnosti  látek,  vč.  například  přerušení
chemických  vazeb.  Slunce  je  nejsilnější  přírodní
zdroj ultrafialového záření.

Většinu  tohoto  záření  však  pohlcují  horní  vrstvy
zemské  atmosféry,  zejména  ozonová  vrstva,  a na
zemský povrch pak dopadá jen malý zlomek.
  K umělým  zdrojům  ultrafialového  záření  patří
především  rtuťové  výbojky.  Ultrafialové  světlo  se
používá  v oblasti  osvětlovací  techniky,  sterilizace,
kriminalistiky  a chemické  analýzy.  Ultrafialové
světlo  způsobuje  fluorescenci  některých  látek.
Tohoto jevu se využívá při zabezpečování bankovek.

Od rádiových vln po gama paprsky...

Rentgenové záření

Rentgenové záření je ionizující záření

s vlnovou délkou v oblasti od cca 0,1 pm do 10 nm.
Název je odvozen od jména objevitele tohoto záření
- Wilhelma Conrada Röntgena.
  Rentgenové  záření  se  vyskytuje  přirozeně.
K jeho  zdrojům  patří  mimo  jiné  hvězdy,  zbytky
vybuchlých  supernov  a některé  pulsary.  Jedním
z nejčastějších umělých zdrojů rentgenového záření
jsou  pak  rentgenové  trubice.  Rentgenové  záření  se
používá

v lékařské

diagnostice

k pořizování

rentgenových

snímků,

při

léčbě

některých

onemocnění

formou

rentgenoterapie

a při

zjišťování chemického složení látek.

Záření gama

Záření gama je ionizující záření emitované

radioaktivními nebo  excitovanými atomovými jádry
během  jaderných  přeměn,  jako  je  střet  částice
a antičástice  nebo  rozpad  elementárních  částic.
Jeho vlnové délky jsou nejčastěji kratší než 100 pm.
Když záření gama prochází hmotou, je absorbováno
v důsledku působení různých jevů.

Obr. 8. Rentgenový snímek ruky.
Zdroj: Wikimedia Commons

  Paprsky  gama  se  používají  ke  sterilizaci
lékařského  vybavení.  Používají  se  také  při
protinádorovém  ozařování  a lékařské  diagnostice.
V průmyslu má záření gama uplatnění při zjišťování
tloušťky  materiálů,  které  jsou  obtížně  měřitelné
jinými  metodami,  například  horké  ocelové  plechy
v ocelárnách nebo horké sklo ve sklárnách.

I.3

Výkon, absorpce,
rozptyl

___________________________

RKADIUSZ

ALINOWSKI

AFAŁ

AWLAK

V předchozích oddílech (viz zejména oddíl

I.1.

straně

bylo

vysvětleno,

že

elektromagnetické pole vzniká vlivem působení
dvou

proměnných

polí:

elektrického

a magnetického.  Díky  tomu  lze  pomocí  popisu
složek  těchto  polí  a vztahů  mezi  nimi  jednoznačně
určit  vlastnosti  elektromagnetického  pole  jako
fyzického jevu.

Míry intenzity elektromagnetického
pole

Základními veličinami, kromě již výše

uvedených (vlnová délka, frekvence, rychlost), jimiž
lze  kvantitativně  popsat  elektromagnetické  pole,
jsou následující vektory:

•  vektor intenzity elektromagnetického pole E,
•  vektor intenzity magnetického pole H,
•  vektor hustoty výkonu S neseného

elektromagnetickou vlnou.

Stejně  jako  ve  statickém  případě  se  intenzita
elektrického  pole  vyjadřuje  jednotkou  [V/m]  (volt
na  metr)  a intenzita  magnetického  pole  jednotkou
[A/m]  (ampér  na  metr).  Elektrická  a magnetická
pole,  která  spoluvytvářejí  elektromagnetické  pole,
jsou  vzájemně  úzce  propojena  –  totéž  lze
samozřejmě  říci  i  o veličinách,  které  tato  pole
popisují.  Zjednodušeně  řečeno  (pouze  pro  hodnoty
těchto vektorů) platí zde následující vztah:

  Jak  je  patrné,  hodnota  intenzity  elektrického
pole  E  je  přímo  úměrná  hodnotě  intenzity
magnetického  pole  H,  přičemž  koeficientem
proporcionality

vlnová

impedance

v otevřeném  prostoru.  Vlnovou  impedanci  lze
považovat  za  měřítko  toho,  jak  silně  dané  médium
„odolává“ šíření vln v něm. Ve vakuu (a přibližně ve
vzduchu) je to 120 π Ω ≈ 377 Ω.
  Z této  závislosti  vyplývá,  že  pro  jednoznačnou
charakteristiku elektromagnetického pole z hlediska
hodnoty  stačí  specifikovat  intenzitu  jednoho
z těchto  dvou  polí  (např.  elektrického),  přičemž
intenzitu  druhého  pole  lze  pak  vypočítat.  Známe-li
intenzity  obou  polí  E  a H,  můžeme  stanovit  další
veličinu popisující elektromagnetické pole, tj. vektor
hustoty výkonu S. Pokud jsou pole vzájemně kolmá
(což  je  pro  elektromagnetické  vlnění  typické,  viz
oddíl  I.1.  na  straně  8),  může  být  hodnota  vektoru
hustoty  výkonu  stanovena  podle  následujícího
vztahu:

fyzikálního

hlediska

plošná

hustota

výkonu/hustota zářivého toku S výkonem elektro-
magnetické  vlny  připadající  na  jednotku  plochy.
Proto  se  plošná  hustota  výkonu/hustota  zářivého
toku  S vyjadřuje  jednotkou  [W/m

] (watt na metr

čtvereční).

Blízké pole a vzdálené pole

K vytváření elektromagnetického pole

v rádiovém nebo mikrovlnném frekvenčním rozsahu
dochází  kolem  prvku,  ve  kterém  střídavý  proud
protéká v čase.

Výkon, absorpce, rozptyl

Tento vyzařovací prvek se nazývá anténa. Vlastnosti
generovaného  elektromagnetického  pole  se  mění
podle vzdálenosti od antény. Z hlediska jevů, k nimž
dochází  v různých  vzdálenostech  od  antény,  se
elektromagnetické pole dělí na dva typy: blízké pole
a vzdálené  pole.  Hranice  mezi  blízkým  a vzdáleným
polem  závisí  pouze  na  délce  generované
elektromagnetické  vlny  (λ)  a velikosti  antény  D  –
nezávisí

tedy

například

výkonu

elektromagnetické  vlny.  Tato  hranice  se  nachází  ve
vzdálenosti  R  od  antény  a je  popsána  následujícím
vztahem:

Na  Obr.  1  je  znázorněna  hranice  mezi  blízkým
a vzdáleným polem (zónou).

Obr. 1. Znázornění blízké a vzdálené zóny.
Autor: Paweł Woźniak

Jak  název  napovídá,  blízké  pole  je  pozorováno
v blízkosti  antény.  V této  oblasti  závisí  pole  na
okamžitých  hodnotách  proudů  a napětí  v anténě
a vztah  mezi  elektrickým  a magnetickým  polem
může být velmi komplikovaný. Blízké pole vzniká ve
vzdáleností  menší  než  R  od  antény.  Intenzita
elektromagnetického  pole  v této  oblasti  silně  závisí
na  vzdálenosti  od  antény  a  s touto  vzdáleností
rychle klesá.
  V zóně  označované  jako  vzdálené  pole  lze
elektrické  pole  E  a magnetické  pole  H  vyznačit
pomocí  jednoduchého  vztahu  popsaného  výše  (E  =
Z

∙ H). Vzdálené pole vzniká ve vzdálenosti větší než

R  od  antény.  Ve  vzdálené  zóně  se  intenzita  pole
snižuje  úměrně  vzdálenosti  od  antény  a rozložení
pole lze mnohem snadněji analyzovat.

  Vezmeme-li  v úvahu  typické  velikosti  antén,
které  se  v praxi  používají,  frekvence,  na  nichž
fungují, a jejich umístění, snadno dojdeme k závěru,
že v místech běžně přístupných veřejnosti máme co
do činění se polem vzdáleným.

Jevy šíření

K šíření každé vlny (bez ohledu na to, zda

jedná

o vlnu

elektromagnetickou,

nebo

mechanickou)  vždy  dochází  v určitém  prostředí.
V případě  elektromagnetických  vln  může  být  tímto
prostředím  i vakuum.  Prostředí  je  prostor  se
stejnými  fyzikálními  vlastnostmi,  které  mají
specifický  vliv  na  šíření  vlnění  (např.  směr  šíření,
hodnota  útlumu).  Hlavní  prostředí,  v nichž  dochází
k šíření

elektromagnetických

vln

v rádiovém

a mikrovlnném  frekvenčním  rozsahu,  jsou  tyto:
vakuum,  povrchová  vrstva  Země,  mořská  voda
a zemská atmosféra.
  A protože  jsou  jak  rádiové  vlny,  mikrovlny,  tak
i světlo  formou  elektromagnetických  vln,  lze
k popisu  jevů  vznikajících  při  šíření  rádiových  vln
a mikrovln úspěšně použít přirovnání k jevům, které
známe  z optiky:  odraz,  lom,  ohyb,  skládání
a tlumení.

Odraz

Odraz je náhlá změna směru šíření vlnění

na  rozhraní  dvou  různých  prostředí  (srov.  Obr.  2).
Odraz vlnění se řídí zákonem odrazu, podle kterého
je úhel dopadu roven úhlu odrazu.

Obr. 2. Jev odrazu vlnění.
Autor: Paweł Woźniak

I.3

Fyzika

Lom (refrakce)

Jedná se o jev, k němuž dochází na rozhraní

dvou různých prostředí a který se projevuje náhlou
změnou směru šíření vlnění (srov. Obr. 3). K refrakci
může  také  docházet  v prostředí,  kde  se  fyzikální
podmínky  neustále  mění.  V takovém  případě  bude
pozorováno zakřivení směru šíření vlnění. Příkladem
takového  prostředí  je  vzduch,  který  může  mít
proměnlivou vlhkost, teplotu nebo tlak. Jev refrakce
lze  využít  pro  komunikaci  mezi  anténami,  které
nejsou v přímé viditelnosti.

Obr. 3. Jev lomu vlnění (refrakce). Autor: Paweł Woźniak

V  praxi  obvykle  dochází  na  rozhraní  prostředí
k odrazu  a současně  i lomu  vlnění.  Vlna  dopadající
na  rozhraní  dvou  různých  prostředí  se  částečně
odráží  a částečně  lomí  a po  průniku  do  druhého
prostředí  pokračuje  ve  svém  šíření.  Jednoduchým
názorným  příkladem  tohoto  jevu  je  částečný  odraz
světla v okně: vidíme  v něm jak svůj  odraz, tak i to,
co je za oknem.

Obr. 4. Jev částečného lomu a částečného odrazu vlnění. Autor:
Paweł Woźniak

Ohyb vlnění (difrakce)

Jedná se o odchylku průběhu vlnění od

přímočarého  směru,  k níž  dochází  na  okrajích
úzkých  štěrbin  nebo  okrajích  překážek,  které  jsou
v dráze  šíření  vlnění.  Tento  jev  je  označována  také
jako  difrakce.  Například  vlnění,  které  se  šíří  jedním
směrem, se po dosažení překážky s malým otvorem
začne šířit všesměrově.

Ohyb vlnění na překážce
a průchod štěrbinou

Obr. 5. Jev ohybu vlnění. Autor: Paweł Woźniak

Jev  ohybu  našel  uplatnění  v radiokomunikacích  –
umožňuje například vyslat signál do údolí, která jsou
za  kopci.  Rádiové  vlnění,  které  dospěje  k vrcholu
kopce,  se  ohýbá  a efektivně  šíří  i za  kopcem,  v tzv.
oblasti rádiového stínu. Díky tomu může mít vlnění
mnohem  větší  dosah,  než  by  se  zdálo  z jeho  šíření
po  přímkách.  Při  ohybu  vlnění  navíc  dochází  k jeho
útlumu, který je tím silnější, čím je úhel ohybu větší.

Skládání vlnění (interference)

Elektromagnetické vlny, které dospěly do

stejného  bodu  v prostoru,  se  skládají,  což  má  za
následek  sčítaní  jejich  amplitud.  Sčítání  amplitud
může  vést  jak  ke  zvýšení,  tak  i snížení  amplitudy
výsledné elektromagnetické vlny.

Výkon, absorpce, rozptyl

Zvláštním  případem  je  pak  sčítání  vln  se  stejnou
frekvencí  (vlnovou  délkou)  a amplitudou,  ale
s různou fází. V takovém případě může docházet ke
vzájemnému  zesílení  nebo  zeslabení  vlnění,  podle
toho, ve které fázi jsou obě vlny vůči sobě.

Interference vln, které jsou:



ve stejné fázi
(zesílení)









v opačné fázi
(vyrušení)





Obr. 6. Jev skládání vln ve stejné fázi (a) a v odlišných fázích (b) –
dole je výsledná elektromagnetická vlna. Autor: Paweł Woźniak

Tlumení

Tlumením rozumíme ztrátu energie vlnění

v daném  látkovém  prostředí,  přičemž  hodnota
útlumu závisí na fyzické struktuře tohoto prostředí.
Při  tlumení  je  energie  vlny  vycházející  z daného
látkového  prostředí  menší  než  energie  této  vlny,
v okamžiku  jejího  vstupu  do  daného  prostředí  –
proto  se  často  používá  pojem  „ztrátové  prostředí“.
Tlumení  vlnění  souvisí  s absorpčním  jevem,  tj.
absorpcí

energie

elektromagnetické

vlny

prostředím.  Hodnota  útlumu  ve  vzduchu  bude
ovlivněna  složením  částic,  tj.  vlhkostí,  procentním
podílem  kyslíku,  dusíku  a také  mírou  znečištění
jinými  složkami.  Dalším  důležitým  faktorem,  který
ovlivňuje hodnotu útlumu, je vlnová frekvence.

Obvykle  platí  pravidlo,  že  čím  vyšší  je  frekvence
elektromagnetické  vlny,  tím  větší  je  její  útlum
v prostředí.  Útlum  vlnění  ve  volném  prostoru  je
značně  ovlivněn  také  povětrnostními  podmínkami
(mlha, déšť, velká oblačnost).

Rozptyl

Rozptyl vlnění je jev, ke kterému dochází

při odrazu nebo ohybu vlnění na nerovném rozhraní
dvou  prostředí.  Rozptyl  má  tedy  podobný  účinek
jako tlumení – vlna s rostoucí vzdáleností postupně
ztrácí  svoji  energii.  Na  rozdíl  od  tlumení  však  ke
ztrátě  energie  dochází  rozdělením  dopadající  vlny
na  řadu  menších  odražených  vln,  které  se  navíc
rozptylují do různých směrů.

Obr. 7. Jev rozptylu vlnění. Autor: Paweł Woźniak

Všechny  výše  uvedené  jevy  lze  pozorovat  při  šíření
rádiových  a mikrovlnných  signálů.  V závislosti  na
typu  terénu,  hustotě  a výšce  zástavby,  typu
materiálů,  ze  kterých  je  postavena,  a na  mnoha
dalších  faktorech,  budou  mít  jednotlivé  jevy  šíření
více  či  méně  významný  dopad  na  šíření  rádiových
vln a mikrovln. Dalším kritickým faktorem určujícím
výskyt  a intenzitu  těchto  jevů  je  vlnová  délka  λ
(a tedy  i frekvence  f)  vztažená  k fyzické  velikosti
překážky.
  Jevy  šíření  budou  mnohem  výraznější,  bude-li
vlnová  délka  λ  srovnatelná  s rozměry  překážek
(např. velikostí rozhraní dvou prostředí nebo šířkou
štěrbiny).  Pokud  bude  vlnová  délka  λ  větší  než
velikost překážek, jevy šíření budou mnohem slabší.

I.3

Fyzika

Například  dlouhé  a velmi  dlouhé  vlny,  jejichž  délka
se  může  pohybovat  od  1  km  do  100  km,  mají
mnohem  větší  dosah  šíření  než  mikrovlny  (např.
s vlnovou  délko  10  cm),  a to  díky  menšímu  počtu
překážek,  s nimiž  interagují.  Například  vlna
s frekvencí  1  GHz  a vlnovou  délkou  přibližně  30  cm
snadno proniká tenkými zdmi budov, sklem, malými
předměty  denní  potřeby,  avšak  silnější  zdi,  zemina
nebo  hustý  les  ji  hodně  tlumí.  Na  druhou  stranu,
u vlny  s frekvencí  10  GHz  a délkou  přibližně  3  cm
bude  tlumení  zdmi,  stromy  nebo  předměty
mnohem větší.
  V současné  době  se  v celulární  telefonii
využívají kmitočty od cca 800 MHz do cca 2,6 GHz –
v tomto  rozsahu  jsou  vlnové  délky  přibližně  33  cm
až  10  cm.  Tyto  vlnové  délky  jsou  nepatrné  ve
srovnání  s velikostí  objektů,  které  se  v prostředí
vyskytují,  a tak  zde  prakticky  vždy  dochází
k rozptylu, ohybu a odrazu vlnění.
  Modelová  situace  vzniku  propagačních  jevů  je
uvedena na Obr. 8.

T – tlumení
R – rozptyl
U – ohyb
O – odraz
N – skládání

Obr. 8. Znázornění propagačních jevů.
Autor: Paweł Woźniak

Obr.  8  ukazuje,  kolika  různými  dráhami,  na  nichž
mohou  vzniknout  různé  propagační  jevy,  může
rádiový  nebo  mikrovlnný  signál  cestovat  z vysílače
do  přijímače.  Máme  zde  tedy  jen  přímou  vlnu  (T),
která  je  tlumena  pouze  na  dráze  od  vysílače
k přijímači. Kromě přímé  vlny se zde vyskytují: vlna
odražená (O) od zástavby a vlna ohnutá (U) o hranu
střechy budovy.
  Každý  z těchto  propagačních  jevů  ovlivňuje
energii  elektromagnetické  vlny  odlišně.  Odražená
vlna může být navíc i částečně rozptýlená (R) podle
toho,  jak  je  daná  odrazná  plocha  drsná  a na  jaké
překážky  cestou  narazí  (např.  stromy).  Stejně  tak
může svou energii částečně rozptýlit i ohnutá vlna.

Každá  rádiová  vlna  nebo  mikrovlna,  bez  ohledu  na
ohyb  nebo  odraz,  je  navíc  tlumena  (na  Obr.  8  je
z důvodu  přehlednosti  tlumení  zakresleno  pouze
u přímé  vlny).  Protože  ve  skutečnosti  radiové  vlny
a mikrovlny  cestují  dráhami  s různými  délkami,
dochází  ke  skládání  (N)  četných  rádiových  vln
a mikrovln,  které  sice  pocházejí  ze  stejného  zdroje,
ale  mají  zcela  odlišné,  nahodilé  fáze.  Tato
interference  může  mít  za  následek  částečné  nebo
úplné vyrušení signálu v přijímacím místě.

Šíření elektromagnetické vlny –
technické důsledky

Mnohými pokusy a pozorováními výše

uvedených  propagačních  jevů  jsme  se  je  naučili
předvídat  a precizně  popisovat.  V důsledku  toho  je
umíme  správně  využívat,  tak  aby  byl  zajištěn
efektivní  přenos  rádiového  a mikrovlnného  signálu
v odpovídající kvalitě mezi vysílačem a přijímačem.
  V případě  mobilní  radiokomunikace  se  obvykle
setkáváme  s velmi  složitou  situací,  protože  anténa
(nebo  antény)  základnové  stanice  je  sice  umístěna
na  konkrétním  místě,  které  je  vhodně  zvoleno  už
během  plánování  sítě,  ale  antény  účastnických
terminálů (tj. v praxi mobilních telefonů) stále mění
svoji  polohu  společně  s pohybem  jejich  uživatelů.
Za této situace se podmínky pro šíření nestále mění
a to musí být zohledněno i ve způsobu, jakým je síť
navržena (viz oddíl I.6. na straně 40).
    Při  projektování  sítí  se  musí  brát  v úvahu
mnoho  faktorů  souvisejících  s rázem  terénu,
stávající  zástavbou,  umístěním  a výškou  budov  či
přítomností zalesněných oblastí.
  V typických  venkovských  oblastech  s malou
hustotou  budov  je  počet  terénních  překážek
relativně malý. Výhodným řešením je proto umístit
antény  základnových  stanic  ve  vysoké  výšce
a přizpůsobit úroveň rádiového signálu tak, aby bylo
dosaženo  správného  pokrytí  celé  oblasti  dané
buňky.  Radiový  signál  tak  nejenže  pokrývá  velkou
oblast,  ale  i ztráty  energie  signálu  způsobené
výskytem nepříznivých propagačních jevů jsou malé.

Výkon, absorpce, rozptyl

Vzhledem  k tomu,  že  se  na  trase  obvykle
nevyskytují  významné  terénní  překážky,  bývá
dosaženo dobrého šíření přímých vln.
  Zcela  odlišně  se  jeví  situace  v městské  oblasti.
Zajištění  dobrého  šíření  přímých  vln  je  složitější,
pokud  je  to  vůbec  možné.  Výškové  budovy  účinně
tlumí rozhlasový a mikrovlnný signál. Způsobují také
rozptyl  signálu,  jeho  ohyb  a lom.  Hustá  zástavba
a objekty,  které  se  pohybují,  jako  např.  autobusy,
mohou  vést  k vícesměrnosti.  Kdyby  se  v těchto
podmínkách  použilo  uspořádání  základnových
stanic  jako  ve  venkovské  oblasti,  bylo  by  to  krajně

neefektivní.  Aby  bylo  dosaženo  nejlepší  možné
přímé  viditelnosti  mezi  anténami  základnové
stanice a uživatelskými koncovými zařízení, je třeba
umístit  více  základnových  stanic  na  menší  ploše.
V tomto

řešení

lze

díky

relativně

malým

vzdálenostem

mezi

základnovou

stanicí

a uživatelskými koncovými zařízeními vyzařovat
signál s výrazně nižším výkonem (ve srovnání se
stanicemi

provozovanými

venkovských

oblastech)  a minimalizovat  tak  negativní  dopady
jevů šíření.

Mýtus:

Anténa na střeše domu je nebezpečná pro
jeho obyvatele

Antény,  které  se  používají  v celulárních  systémech  mobilní  telefonie  se  vyznačují
přesně  specifikovanou  charakteristikou,  která  určuje  hlavní  a boční  směry,  v nichž  je
emitováno  elektromagnetické  pole.  Většina  energie  elektromagnetického  pole  je
vyzařována do prostoru před anténou a po stranách antény. Naproti tomu vyzařování
energie  směrem  dolů,  přímo  pod  anténu,  je  minimální.  Je  to  srovnatelné
s vyzařováním,  které  generuje  domácí  Wi-Fi  router.  Kromě  toho  existuje  právní
předpis  (vyhláška  polského  Ministerstva  životního  prostředí  ze  dne  30.  října  2003),
který provozovatelům těchto zařízení ukládá povinnost ověřovat, zda není na místech
přístupných veřejnosti překročena přípustná úroveň elektromagnetického pole. Toto
ověřování

spočívá

v provádění

širokopásmových

měření

intenzity

elektromagnetického pole (viz oddíl III.3 na straně 89). Překročení přípustných úrovní
je  zakázáno.  Pokud  provozovatel  zjistí,  že  došlo  k překročení  limitů,  je  povinen
přiměřeně  snížit  vyzařování  ze  základnové  stanice.  Při  měřeních  prováděných
Krajskými inspektoráty ochrany životního prostředí v rámci Celostátního monitorování
životního  prostředí  a testech  prováděných  během  ročních  měřicích  kampaní
realizovaných  Ústavem  spojů,  v.v.i.  nebylo  zjištěno  žádné  překročení  přípustných
limitů na  místech přístupných veřejnosti, ani na měřicích místech v malé vzdálenosti
od antén. Výjimkou je jeden případ v měřicí kampani Ústavu spojů, v.v.i. z roku 2017
(viz oddíl III.4. na straně 96).

I.4

Přirozené zdroje
elektromagnetického pole

___________________________

AFAŁ

AWLAK

Přirozenými zdroji elektromagnetického

pole, ve kterém člověk žije „od počátku věků“, jsou
Země  a atmosferické  jevy,  Slunce  a kosmické  jevy,
a také  každá  hmota,  jejíž  teplota  je  větší  než
absolutní nula – tedy vlastně každá.
  Ve  všech  bodech  naší  planety  se  setkáváme
s jejím  přirozeným  magnetickým  polem,  tzv.
geomagnetickým polem. V zásadě je považováno za
stabilní pole, i když – jak se brzy ukáže – to není až
tak úplně pravda. Existenci tohoto pole na zemském
povrchu  může  pozorovat  každý  z nás,  a to  pomocí
jednoduchého

přístroje,

jakým

kompas.

Zajímavostí  je,  že  pole,  které  nás  obklopuje,  ve
skutečnosti  vzniká  propojením  dvou  složek:
vnitřního  magnetického  pole,  jež  souvisí  s jevy,
k nimž

dochází

v jádru

Země,

a vnějšího

magnetického  pole,  které  je  spojeno  s jevy,  k nimž
dochází  v ionosféře  (tj.  v horní  vrstvě  zemské
atmosféry) a v magnetosféře (viz níže).

Vnitřní magnetické pole Země

Historicky vzato odborníci až do konce 19.

století  pokládali,  že  hluboké  vrstvy  Země  jsou
sestaveny  z velmi  silně  magnetizovaných  sloučenin
železa,  které  tímto  způsobem  vytvářejí  magnetické
pole.  Ukázalo  se  však,  že  takové  tvrzení  je
neopodstatněné.  V roce  1895  francouzský  fyzik
Pierre  Curie  zjistil,  že  po  překročení  určité  mezní
teploty  (tato  teplota  se  dnes  nazývá  Curieova
teplota) feromagnetické látky ztrácí své magnetické
vlastnosti.

To znamená ty, které projevují svou vlastní
spontánní silnou magnetizaci. Feromagnety jsou
i ledničkové

magnety,

které

dobře

známe

z každodenního života.
Jelikož je však teplota uvnitř Země výrazně nad
Curieovou teplotou látek, které lidstvo zná, nemůže
geomagnetické

pole

pocházet

z obřího

permanentního  magnetu  skrytého  ve  středu  naší
planety.
  Tak tedy co je tím zdrojem? V současné době se
předpokládá,  že  v tekutém  vnějším  jádru  Země
vlivem  konvekčních  pohybů  vnikají  elektrické  vířivé
proudy,  které  vytvářejí  magnetické  pole.  Jedná  se
o tzv.

teorii

samobudicího

magnetohydro-

dynamického  dynama,  kterou  v roce  1949  navrhl
anglický  geofyzik  Edward  Bullard.  Podle  této  teorie
je přirozené dynamo Země (geodynamo) poháněno
právě  konvekčními  pohyby,  které  se  vyskytují
v oblasti  kontaktu  pláště  s vnějším  jádrem,  zatímco
víření  je  vytvářeno  působením  Coriolisovy  síly
související s rotací Země kolem vlastní osy.
  Magnetické  pole  generované  v zemském  jádru
má  samozřejmě  dva  póly,  stejně  jako  všechna
magnetická  pole  v přírodě  (viz  oddíl  I.1.  na  straně
8). Geomagnetické póly leží v blízkosti geografických
pólů  (tj.  těch,  které  jsou  určeny  osou  rotace  naší
planety),  ale  jsou  vůči  nim  mírně  posunuty.
Magnetická  osa  Země  je  nakloněna  asi  o 11°  vůči
ose  rotace  a navíc  se  každoročně  pohybuje  o úhel
odpovídající  vzdálenosti  několika  kilometrů  na
zemském povrchu.

Přirozené zdroje elektromagnetického pole

Plášť

Vnější jádro

Vnitřní jádro


Obr. 1. Vnitřní struktura Země.
Zdroj: Wikimedia Commons

  Magnetické  pole  generované  uvnitř  Země  na
jeho  povrchu  nemizí,  ale  šíří  se  do  prostoru,  který
obklopuje  naši  planetu.  Oblast,  kde  dochází
k působení  magnetického  pole  Země,  se  nazývá
magnetosféra.
  Teorie  magnetohydrodynamického  dynama
vysvětluje  existenci  magnetického  pole  i  u jiných
nebeských  těles.  Podobným  přirozeným  dynamem
je vybaveno například i Slunce, které má stejně jako
naše  planeta  své  vlastní  magnetické  pole.  Jen  je
mnohem  silnější  a  s mnohem  větší  dynamikou
změn.

Vnější magnetické pole Země

Zdrojem vnějšího magnetického pole Země

jsou jevy, k nimž dochází v horních vrstvách
atmosféry

a magnetosféře

a které

souvisejí

především  se  sluneční  aktivitou  (která  způsobuje
deformaci  magnetosféry  slunečním  větrem)  a se
změnami,  které  vznikají  v ionosféře  v důsledku
působení tzv. atmosférického dynama.
  Sluneční vítr je vytvářen obrovským množstvím
vysokoenergetických  nabitých  částic,  které  vychází
z povrchu  Slunce.  Zemská  magnetosféra  vytváří
„deštník“, který chrání naši planetu před slunečním
větrem a způsobuje zakřivení směru pohybu tohoto
proudu  vysokoenergetických  částic,  čímž  jej  odráží
směrem ven od Země.

Interakce  magnetosféry  se  slunečním  větrem  se
projevuje  určitou  deformací  magnetického  pole,
která je časově proměnná. Deformací magnetického
pole  vznikají  ve  vodivých  vrstvách  zeměkoule  tzv.
telurické  proudy,  které  se  stávají  zdrojem
sekundárních magnetických polí.

Obr. 2. Sluneční vítr a magnetosféra Země.
Zdroj: Wikimedia Commons

Některé  odkloněné  částice  slunečního  větru  však
pronikají  do  zemské  atmosféry  a způsobují  jev
polární záře.

Obr. 3. Polární záře. Autor: Karol Wójcicki

Ionosféra

a magnetosféra

však

nepředstavují

překážku

pro

záření

v infračerveném

až

ultrafialovém  rozsahu  (včetně  viditelného  světla),
jakož  ani  v rozsahu  rádiových  a mikrovlnných
frekvencí  mezi  30  MHz  až  30  GHz  (např.
elektromagnetické

vlny

z extraterestriálních

procesů,  zejména  ze  Slunce,  ale  také  kosmické
mikrovlnné  pozadí).  Proto  se  začalo  říkat,
že v planetárním  štítu  jsou  dvě  frekvenční  „okna“:
optické  a rádiové.  Jako  zajímavost  lze  dodat,
že celková hustota energie, která za slunečného dne
bez  oblačnosti  dosáhne  povrchu  Země,  je  přibližně
1000 W/m

I.4

Fyzika

  Atmosférické  dynamo  je  přirozený  jev
spočívající  ve  vytváření  elektrického  pole  v oblasti
ionosféry  v důsledku  konvekčních  pohybů  částečně
ionizovaného  vzduchu.  Takto  vytvořené  elektrické
pole  je  proměnné  povahy  a vyvolává  tok
elektrického  proudu  v atmosféře,  a tak  se  stává
zdrojem proměnného magnetického pole.
      Magnetické  pole,  které  pozorujeme  na
zemském  povrchu,  je  především  geomagnetické
pole,  které  se  v čase  mění  pomalu.  Hodnota  jeho
intenzity  závisí  na  zeměpisné  šířce  a pohybuje  se
v rozmezí  od  24  A/m  pro  většinu  oblastí  v nízkých
a středních  zeměpisných  šířkách  až  po  48 A/m
v oblasti  zemských  pólů.  Naproti  tomu  jsou  změny
ve  vnějším  magnetickém  poli,  pozorované  na
zemském  povrchu,  mnohem  rychlejší,  avšak
hodnoty  jeho  intenzity  ve  vztahu  k hodnotě
intenzity  geomagnetického  pole  jsou  zanedbatelně
malé. Protože je dominantní složkou magnetického
pole  Země  složka,  která  pochází  z vnitřního
magnetického  pole,  lze  s dobrou  aproximací
pokládat magnetické pole za konstantní.

Přirozené elektrické pole Země

Zdrojem elektrického pole Země jsou

náboje rozdělené mezi negativně nabitý povrch
Země a pozitivně nabitý povrch ionosféry. Takové
uspořádání

připomíná

strukturu

sférického

kondenzátoru:  zemský  povrch  a ionosféra  plní
funkci  vodivých  desek  tohoto  kondenzátoru,
a dielektrikem,  které  je  asi  50  km  silné,  je  pak
vzduch.  Intenzita  elektrického  pole  u zemského
povrchu  je  v průměru  100–150  V/m,  i když  tato
hodnota  se  v daném  místě  liší  v závislosti  na
místním  počasí.  Rozdíl  mezi  potenciály  zemského
povrchu  a ionosférické  vrstvy  je  pak  přibližně
400 kV.
  Na  rozdíl  od  magnetického  pole  je  intenzita
elektrického  pole  závislá  na  zeměpisné  šířce  jen
nepatrně.  Souvisí  to  se  skutečností,  že  elektrické
pole  atmosféry  je  nepřetržitě  udržováno  stále
probíhajícími  bouřkami  –  i když  je  to  těžko
uvěřitelné,  každou  sekundu  dochází  na  povrchu
Země přibližně ke 100 úderům blesku.

Jelikož  jsou  horní  vrstvy  atmosféry  velmi  dobře
vodivé,  je  potenciál  ionosféry  kolem  celé  Země
rozložen stejnoměrně a tak je intenzita elektrického
pole u zemského povrchu konstantní.

Obr. 4. Přirozené elektrické výboje.
Zdroj: Wikimedia Commons

Bouřková  mračna  jsou výsledkem elektrizace, která
vzniká,  když  při  setkání  chladných  a teplých
vzduchových  hmot  dochází  ke  střetu  ledových
krystalů  s kapkami  vody.  V takto  vytvořených
oblacích,  jejichž  výška  může  dosahovat  až  několika
kilometrů,  se  hromadí  náboj:  záporný  ve  spodních
částech  a kladný  v horních  částech.  Rozdíl  mezi
potenciálem  zemského  povrchu  a potenciálem
nabitého  bouřkového  mraku  může  být  až  100 MV.
Je  natolik  velký,  že  má  za  následek  rozpínání
vzduchu,  ionizaci  a vznik  atmosférického  výboje:
dochází  k toku  proudového  impulzu  s dobou  trvání
přibližně  10–50  µs  (mikrosekund)  a intenzitou  až
100 kA.  Tímto  způsobem  vzniká  elektromagnetický
impulz  širokopásmové  povahy,  přičemž  hlavní  část
energie  je  obsažena  v pásmu  do  100  kHz.  Špičková
hodnota  intenzity  elektrického  pole  v krátké
vzdálenosti  od  místa  vzniku  atmosférického  výboje
(do  1  km)  dosahuje  až  10  kV/m  a ve  větší
vzdálenosti (např. 30 km) pak dosahuje až 20 V/m.
  Na  Obr.  5  je  zobrazena  intenzita  výskytu
bleskových výbojů na plochu 1 km

v průběhu roku.

  S jiným  elektrizačním  jevem,  který  je  v zásadě
velmi podobný (výboj vede k vyrovnání potenciálů),
se často setkáváme i ve všedním životě.
Stačí  si  vzpomenout  na  elektrizaci  vlasů  při  česání
nebo  praskání,  které  někdy  slyšíme  při  svlékání
vlněného svetru.

Přirozené zdroje elektromagnetického pole

Obr. 5. Četnost výskytu blesků na povrchu Země.
Zdroj: Wikimedia Commons

Obdobně  reaguje  i kočičí  srst,  v niž  se  při  hlazení
může vytvořit potenciál až několik tisíc voltů.

Tepelné záření

Tepelné záření je generováno spontánně

jakoukoli hmotou, jejíž teplota je vyšší než absolutní
nula  (0  K),  tedy  −273,15°C.  Zdrojem  tohoto  typu
záření  jsou  elektricky  nabité  částice,  které  se
přemisťují  uvnitř  hmoty  vlivem  tepelného  pohybu.
U tepelné  záření  se  tedy  jedná  o určitý  druh
přirozeného  elektromagnetického  záření,  jehož
vlnová  délka  závisí  pouze  na  teplotě.  S rostoucí
teplotou je délka emitované elektromagnetické vlny
kratší a frekvence vyšší.
  Tělesa  při extrémně nízkých teplotách generují
elektromagnetické vlny v mikrovlnném frekvenčním
rozsahu.  Tělesa,  jejichž  teplota  je  blízká  pokojové
teplotě  (to  platí  i pro  lidi),  generují  hlavně
elektromagnetické  vlny  v infračerveném  pásmu,
avšak  část  vlnění  je  i  v rádiovém  rozsahu.  Hustota
energie  tepelného  záření,  které  vyzařuje  člověk  při
37°C,  je  přibližně  2,5  mW/m

. Na druhou stranu,

tělesa,  jejichž  teplota  je  větší  než  600°C,  vyzařují
elektromagnetické vlny, které jsou viditelné lidským
okem,  jednoduše  světlo.  Barva  žáru  se  mění  podle
teploty:  z tmavě  červené  (přibližně  650°C),  přes
oranžovou  (přibližně  1100°C)  až  do  bílé  (nad
1400°C).

Mýtus:

Elektromagnetické záření, které nás
obklopuje, je umělým lidským výtvorem

Člověk  žije  v prostředí,  v němž  vždy  existovalo
elektromagnetické  záření  pocházející  z přirozených
zdrojů.  Přirozené  zdroje  nejsou  produktem  lidské
činnosti.  Patří  k nim:  Země  (vytvářející  magnetické
pole  ve  svém  jádru),  Slunce  (generující  záření
v infračerveném  až  ultrafialovém  spektru,  včetně
viditelného světla a slunečního větru), atmosférické
jevy (související  s bleskovými  výboji), kosmické jevy
a doslova  každá  hmota  s teplotou  nad  absolutní
nulou.  Člověk  při  svém  civilizačním  vývoji  začal
zhruba  před  150  lety  vytvářet  umělé  zdroje
elektromagnetického  pole.  Tyto  zdroje  zapadají  do
existujícího  spektra  přirozeného  elektromagne-
tického pole.








Až  donedávna  byly  v každé  domácnosti  zdroje
tepelného  záření  s extrémně  vysokými  teplotami.
Jaké  zdroje  to  jsou?  Běžné  žárovky,  v nichž  se
wolframové  vlákno  vlivem  elektrického  proudu
zahřívá na teplotu řádu 2500°C.

Obr. 6. Tepelné záření.
Zdroj: Wikimedia Commons

I.5

Umělé zdroje
elektromagnetického pole

___________________________

AFAŁ

AWLAK

S rozvojem civilizace se do elektro-

magnetického prostředí zařadily i jiné než přirozené
zdroje, tzv. umělé zdroje elektromagnetického pole.
První zdroje tohoto typu byly do prostředí zavedeny
relativně nedávno, jen něco málo před 100 lety.

Historický přehled

Lze si troufnout tvrzení, že současný stav

technického  vývoje,  jenž  de  facto  utváří  hladinu
elektromagnetického  pole  v prostředí,  je  přímo
odvozen od prací, které na přelomu 19. a 20. století
prováděl  Nikola  Tesla  (1856–1943)  v oblasti
střídavého proudu. V této oblasti byl samozřejmě již
dříve vybudován silný vědecký základ.
  Začalo  to  vlastně  tím,  že  na  konci  16.  století
William Gilbert, osobní lékař královny Alžběty I, jako
první  v Evropě  zahájil  výzkum  a pokusy  související
s jevem magnetizmu a elektrizace materiálů. V roce
1600  publikoval  Gilbert  své  dílo  „O  magnetu,
magnetických  tělesech  a velkém  magnetu  Zemi“,
které  obsahuje  tezi,  že  naše  planeta  je
zmagnetizovaná,  a proto  střelka  kompasu  ukazuje
na sever (později se ukázalo, že to není pravda – viz
oddíl  I.4.  na  straně  28).  Definoval  nové  a na  svou
dobu  revoluční  pojmy:  pól,  sílu  a magnetickou
přitažlivost.  Pokusy,  které  Gilbert  dělal,  byly  právě
oním  kamenem,  který  za  nějakou  dobu  způsobil
lavinu  práce  na  magnetismu  a elektřině.  Těmito
otázkami  se  začala  zabývat  řada  přírodovědců,
matematiků  a fyziků  17.  a 18.  století.  Vyvrcholením
těchto

prací

bylo

pojednání

„Elektřina

a magnetismus“,  publikované  v roce  1873,  ve
kterém  James  Clerk  Maxwell  popsal  svou  vlastní
jednotnou  teorii  elektromagnetismu,  v níž  dokázal,
že elektřina a magnetismus jsou dvěma druhy téhož
jevu.
  Pokud  lze  říci,  že  Maxwell  uzavřel  éru  objevů
klasického  elektromagnetismu,  pak  Heinrich  Rudolf
Hertz  objevem  elektromagnetického  vlnění  v roce
1886 začal éru zcela novou – éru využívání umělého
elektromagnetického  pole,  mimo  jiné  v oblasti
radiokomunikací.  Brzy  se  tento  nový  vědní  obor
začal efektivně využívat v praxi.
  Poté,  co  v roce  1837  postavil  Samuel  Morse
jednoduchý  dvoudrátový  telegraf,  bylo  možné
bleskurychle  přenášet  jednoduché  informace  na
značné  vzdálenosti.  S vynálezem  a patentováním
telefonu  v roce  1876  Alexandrem  Grahamem
Bellem  přišla  možnost,  jak  efektivně  realizovat
hlasovou  komunikaci  na  dálku  –  překážka
komunikace  na  velké  vzdálenosti  padla.  Brzy  byla
smazána i hranice mezi dnem a nocí. V roce 1879 se
objevilo  elektrické  osvětlení  pomocí  žárovky
patentované Thomasem Alvou Edisonem. O tři roky
později,  v roce  1882,  byla  New  Yorku  postavena
první  velká  městská  elektrárna  na  světě  a systém
elektrického  osvětlení  stejnosměrného  proudu
s napětím 110 V, který byl na tu dobu masivní – pro
padesát  devět  zákazníků  na  dolním  Manhattanu.
Tím  bylo  vytvořeno  jádro  elektroenergetiky.  Začaly
se používat stejnosměrné motory a generátory.

Umělé zdroje elektromagnetického pole

  Brzy  se  však  ukázalo,  že  způsoby  výroby
a přenosu stejnosměrného proudu jsou málo účinné
a nejsou  dostačující  k uspokojení  stále  rostoucích
potřeb  a čím  dál  tím  náročnějších  očekávání.  Tím
pravým řešením se stal střídavý proud, který se dal
relativně  snadno  vyrábět,  ale  co  je  nejdůležitější,
také efektivně přenášet  na  velké vzdálenosti  – díky
možnosti transformovat napětí a snížit tak intenzitu
proudu a tím i energetické ztráty.
  Se  střídavým  proudem  je  úzce  spojen  Nikola
Tesla, který si v roce 1887 podal patentové přihlášky
týkající  se  distribuce  energie  formou  střídavého
proudu.  Mezi  Edisonem  a Teslou  začala  tvrdá
rivalita,  známá  jako  „válka  proudů“.  Vyhrál  ji  Tesla
a brzy  se  proslavil  jako  konstruktér  mnoha  zařízení
pro výrobu a spotřebu střídavého proudu. Na svém
kontě  má:  elektromotor  a generátor  střídavého
proudu,  autotransformátor,  cyklistické  dynamo,
rádio,

vodní

elektrárnu

(na

Niagarských

vodopádech),

solární

baterii,

turbínu

a transformátor  vysokého  napětí.  Tesla  byl  také
tvůrcem  prvních  dálkově  ovládaných  zařízení
pomocí rádia.

Vývoj rádiových komunikací v Polsku

Dějiny vývoje rádiových komunikací na

území Polska sahají až do meziválečného období.
V říjnu roku 1923 byla na území obce Boernerowo
u Varšavy

(dnešní

městská

část

Bemowo)

zprovozněna

radiotelegrafní,

dlouhovlnná

Transatlantická  centrální  vysílací  stanice.  Byla
sestavena  ze  dvou  vysílačů  (každý  s výkonem  200
kW)  a antény  instalované  na  10  ocelových  věžích
vysokých  127  m,  umístěných  v délce  cca  3,2  km.
Stanice  zajišťovala  komunikaci  na  vzdálenost
přibližně  6400  km  a generovala  elektromagnetické
pole  s frekvencemi  cca  14  kHz  a cca  16  kHz  (což
odpovídá vlnové délce řádu několika kilometrů – viz
oddíl I.1. na straně 8).
  Začátek  rozhlasového  vysílání  v Polsku  je
datován  ke  dni  18.  dubna  1926,  kdy  bylo  oficiálně
zahájeno  pravidelné  vysílání  stanice  Polského
rozhlasu.  Od  2.  ledna  1927  pak  Polský  rozhlas
používal  již  vlastní  vysílač  o výkonu  10  kW  na
frekvenci 269 kHz. Na 75 metrů vysoké ocelové věže
byla  instalována  130  metrů  dlouhá  anténa,  která
pro  tehdy  dostupné  přijímače  zajišťovala  dosah
přibližně 90 km.

Obr. 1. Transatlantická centrální vysílací radiostanice.
Zdroj: Wikimedia Commons

  Jelikož  se  rozhlas  stával  čím  dál  tím
populárnější,  a počet  předplatitelů  v roce  1927
narostl  už  na  50  tisíc,  bylo  rozhodnuto  o výstavbě
regionálních  vysílacích  zařízení.  Ještě  v roce  1927
byly  zprovozněny  stanice  v Krakově,  Poznani
a Katovicích,  v roce  1928  pak  ve  Vilniusu  a  v roce
1930  ve  Lvově  a Lodži.  V roce  1929  Polský  rozhlas
přijal

usnesení

o výstavbě

vysokovýkonného

vysílače  v obci  Łazy  u Raszyna.  Provoz  stanice  na
kmitočtu  224  kHz  s výkonem  120  kW  byl  zahájen
24. května  1931.  Jednalo  se  o tehdy  nejsilnější
rozhlasovou  stanicí  v Evropě.  Její  anténa  byla
zavěšena  na  dvou  280m  stožárech,  což  bylo  vůbec
nejvyšší  umístění  rozhlasové  antény  na  světě.
Vzhledem  k výkonu  a výšce  antény  reklamoval
Polský  rozhlas  stanici  v Raszynu  u Varšavy  jako
„NEJSILNĚJŠÍ  ROZHLASOVÁ  VYSÍLACÍ  STANICE  NA
SVĚTĚ“.
  Souběžně  s rozvojem  rozhlasového  vysílání  se
už  od  roku  1935  pracovalo  na  spuštění  televizní
stanice. Vysílací zařízení byla umístěna ve varšavské
výškové  budově  Prudential  a samotná  vysílací
anténa  pak na  speciální nosné konstrukci na  střeše
této budovy.

I.5

Fyzika

Obr. 2. Centrální rozhlasová vysílací stanice Polského rozhlasu „Raszyn“ v obci Łazy.
Zdroj: Fotografie ze sbírky Národního digitálního archivu

Zkušební vysílání proběhlo 5. října 1938 a 26. srpna
1939.  Další  výzkumné  práce  však  byly  pozastaveny
z důvodu vypuknutí druhé světové války.

Elektromagnetická pole kolem nás

Elektrickou energii používáme každý den,

ať jsme si toho vědomi nebo ne. Uvědomme si, že
každé zařízení napájené elektrickou energií, ať už
z energetické

sítě

nebo

z baterie,

vytváří

elektromagnetické pole.
Umělé  elektromagnetické  pole  proto  může  být
záměrným nebo vedlejším účinkem provozu.
  Se  záměrně  generovaným  elektromagnetickým
polem  se  setkáváme  u všech  rádiových  nebo
mikrovlnných  zařízení.  Patří  sem  nejen  velké
objekty,  jako  jsou  rozhlasové  a televizní  vysílací
stanice,

základnové

stanice

mobilních

sítí,

radiolokační a navigační stanice, ale i mnohem

menší  přístroje  jako  např.  CB  rádio,  mobilní
vysílačky  používané  např.  záchrannými  službami,
mobilní  telefony,  dálkové  ovladače  (např.  centrální
zamykání  vozidla  nebo  ovládání  garážových  vrat),
přístroje  pro  rádiovou  identifikaci  RFID,  přístupové
body  Wi-Fi  sítí,  bezdrátové  telefony  DECT,  zařízení
vybavená  rozhraním  Bluetooth  a mnoho  dalších
(více viz infografika na straně 38). Speciálním typem
zařízení,  která  záměrně  generují  elektromagnetické
pole,

jsou

zařízení

používaná

v medicíně:

diagnostické  přístroje,  přístroje  pro  fyzikální  terapii
a rehabilitaci.
  S elektromagnetickým  polem,  které  se  vytváří
jako  vedlejší  účinek,  se  setkáváme  u ostatních
zařízení,  jako  jsou  běžné  elektrické  spotřebiče
v domácnosti,  např.  vysavač,  televizor,  počítač,
vrtačka, lednička nebo dokonce noční lampička.

Umělé zdroje elektromagnetického pole

Rozsáhlá  síť  50Hz  nadzemního  vedení  vysokého
a velmi  vysokého  napětí  spolu  s transformátoro-
vými

stanicemi,

nízkonapěťovými

sítěmi

a elektrickými rozvody, které se používají k dodávce
elektřiny  ke  koncovým  odběratelům,  a také
stejnosměrná  trakční  soustava,  rovněž  představují
zdroje umělého elektromagnetického pole.
  Vezmeme-li  v úvahu  počet  a rozmístění  zdrojů
elektromagnetického  pole,  rozsahy  používaných
frekvencí a výkonů, vznikající jevy šíření (lom, odraz,
difrakce  a interference  elektromagnetického  vlnění
– viz oddíl I.3. na straně 22), a také náhodné faktory
spojené  s používáním  některých  zdrojů,  lze  dojít
k závěru,

že

souhrnná

intenzita

umělého

elektromagnetického  pole  v globálním  měřítku
bude  obecně  spíše  náhodná  než  deterministická.
Nicméně  intenzitu  pole,  které  vzniká  v těsné
blízkosti  jednotlivých  zdrojů  elektromagnetického
pole,  je  obvykle  možné  odhadnout.  Zde  je  několik
příkladů:

-   elektrické  vedení  220  kV/50  Hz,  hodnoty  pro

minimální zákonem povolenou výšku zavěšení
vodičů nad terénem 6,7 m:

• elektrické pole přímo pod vedením: cca

4,5 kV/m,

• elektrické pole ve vzdálenosti asi 20 m od

vedení: cca 1 kV/m,

• magnetické pole přímo pod vedením: cca

26 A/m,

• magnetické pole ve vzdálenosti asi 20 m od

vedení: cca 6 A/m,

- televizor, rádiový přijímač, lednička, kávovar:

< 0,05 V/m,

- mikrovlnná trouba: cca 3 V/m ve vzdálenosti

0,5 m,

- akumulátorový šroubovák: cca 0,5 V/m ve

vzdálenosti 0,5 m,

- úsporná žárovka: cca 3,5 V/m ve vzdálenosti

0,5 m,

- tablet s Wi-Fi: cca 1,5 V/m ve vzdálenosti 0,5 m,
- Bluetooth reproduktor: cca 0,3 V/m ve

vzdálenosti 0,5 m,

-   notebook: cca 0,5 V/m ve vzdálenosti 0,5 m.

Ze  širokopásmových  monitorovacích  měření,  která
byla  prováděna  Krajskými  inspektoráty  ochrany
životního prostředí v roce 2017 (více viz.  oddíl III.4.
na straně 95), pak vyplývá, že:

-   na  území  měst  s počtem  obyvatel  nad  50  tis.

nepřekračuje

průměrná

intenzita

elektro-

magnetického pole hodnotu 0,55 V/m,

- na území ostatních měst nepřekračuje průměrná

intenzita elektromagnetického pole hodnotu
0,39 V/m,

- na venkovských územích nepřekračuje průměrná

intenzita elektromagnetického pole hodnotu
0,21 V/m.

Mechanismy vzniku umělého
elektromagnetického pole

V případě zařízení, jejichž úkolem není

záměrně  generovat  elektromagnetické  pole,  se
setkáváme  s jevy,  které  přímo  souvisejí  s fyzikou
a jsou  popsány  Maxwellovými  zákony  (viz  oddíl  I.1.
na  straně  8).  Představme  si  lampičku,  která  je
zapojená  do  elektrické  zásuvky,  ale  je  vypnutá,
žárovka nesvítí – proud sice neteče, ale lampička je
pod  napětím.  Ve  vodiči  lampičky  se  vlivem  rozdílu
potenciálů shromažďují náboje generující elektrické
pole.  Po  zapnutí  lampičky  se  její  žárovka  rozsvítí  –
obvod  se  uzavře  a vytvoří  nepřerušenou  dráhu  pro
tok  proudu,  lampička  je  stále  pod  napětím.  Kolem
vodiče  lampičky  se  následkem  pohybu  nábojů
vytvoří magnetické pole.
  Lampička  je  samozřejmě  velmi  jednoduchý
příklad. Ve skutečnosti každý vodič, který je součástí
elektrické  soustavy  daného  zařízení,  představuje
zdroj  elektromagnetického  pole  –  tedy  nejen
přívodní  kabel,  ale  i interní  propojovací  kabeláž  či
vnější připojovací signálové kabely (např. USB nebo
HDMI). K dalším zdrojům elektromagnetického pole
patří vodivé cesty na deskách plošných spojů, které
často  přenášejí  vysokofrekvenční  signály  (např.
hodinový signál pro taktování procesoru).

I.5

Fyzika

Ve  skutečnosti  tak  zařízení  generují  elektro-
magnetické pole celou svou strukturou.
  V případě  zařízení,  jejichž  záměrem  je  vytvářet
elektromagnetické  pole,  vzniká  elektromagnetická
vlna  taktéž  podle  zásad  popsaných  Maxwellovými
zákony, avšak ne náhodně, ale zcela kontrolovaným
způsobem,  pomocí  elektronických  obvodů,  které
jsou

navrženy

speciálně

pro

tento

účel.

Elektromagnetická vlna, která vzniká ve vysílači, tak
nepředstavuje  vedlejší  účinek,  ale  je  vytvořena
záměrně  –  vyznačuje  se  přesně  definovanou
frekvencí a výkonem.
  Rádiový  vysílač  je  tvořen  řadou  vzájemně
spolupracujících  elektronických  součástek,  jejichž
konečným  úkolem  je  vygenerovat  a vyzářit  rádiové
vlny  nesoucí  užitečnou  informaci,  jako  například
zvukový  signál  nebo  digitální  data.  Konstrukčně  lze
vysílač  zjednodušeně  rozdělit  na  pět  vzájemně
propojených bloků.

Obr. 3. Zjednodušené blokové schéma vysílače.
Autor: Paweł Woźniak

1. Blok napájení: jedná se o zdroj elektrické

energie, která je zapotřebí pro správnou funkci
vysílače.

2. Generátor:

srdcem

vysílače,

vytváří

periodický,  kmitavý  elektrický  signál  střídavého
proudu  v podobě  sinusoidy  s určitou  vyšší
frekvencí (nosná vlna), na které vysílač funguje.

3. Modulátor:

zkombinuje

signál

nesoucí

užitečnou informaci (tak zvaný modulační signál)
s nižším kmitočtem na signál nosné vlny s vyšším

kmitočtem.  Ve  výsledku  se  určitý  parametr
vysokofrekvenčního  signálu  mění  podle  změn
modulačního  signálu.  Jelikož  je  nosná  vlna
popsána

třemi

modulačně

ovlivnitelnými

parametry

(amplituda,

kmitočet

a fáze),

můžeme hovořit o třech typech modulace:
amplitudy,

frekvence

a fáze.

Například

amplitudová  modulace  (AM,  ang.  Amplitude
Modulation)  znamená,  že  amplituda  nosného
signálu  se  mění  úměrně  okamžité  hodnotě
modulačního  signálu.  Laicky  řečeno,  vlna  se
stává  střídavě  „silnější“  nebo  „slabší“  a právě
posloupnost  těchto  „silnějších“  a „slabších“
period v sobě zahrnuje užitečnou informaci.

  Výše  uvedený  příklad  platí  pro  analogovou
modulaci.  V moderních  zařízeních  se  používá
digitální  modulace,  která  využívá  nikoliv  spojité
informace  jako  u analogové  modulace,  nýbrž
informace  binární  ve  formě  bitů  (logických
stavů).  Takto  vzniká  signál  určený  pro

komunikaci  s počítačem:  přenos  není  spojitou
„vlnitou  krajinou“,  ale  posloupností  nul
a jedniček.

  I  v tomto  případě  modulace  spočívá  ve
změně amplitudy, frekvence nebo fáze nosného
signálu, ovšem děje se tak skokovým způsobem,
což  se  označuje  jako  „klíčování“.  Tím  se  získají
nejjednodušší  digitální  modulace:  ASK  (ang.
Amplitude  Shift  Keying),  FSK  (ang.  Frequency
Shift Keying) nebo PSK (ang. Phase Shift Keying).

Anténa

Napájecí

blok

Generátor

Modulátor

Zesilovač

Užitečný signál

Umělé zdroje elektromagnetického pole

Nosná vlna

Modulační signál

Modulovaný signál

Obr. 4. Analogová amplitudová modulace.
Autor: Paweł Woźniak

U modulace ASK klíčování probíhá tak, že určitá
amplituda  nosného  signálu  je  přiřazena  stavu
logické  „1“  a jiná  amplituda  nosného  signálu  je
pak přiřazena stavu logické „0“.

  Modulace,  které  se  používají  v moderních
radiokomunikačních systémech, např. mobilních
sítích, představují mnohem složitější kombinace
nebo  varianty  výše  uvedených  základních
principů transformace signálu.

4. Zesilovač: zvyšuje výkon modulované nosné

vlny, umožňuje nastavit odpovídající úroveň
vysílaného signálu.

5. Anténa: převádí modulovanou a zesílenou

nosnou vlnu na elektromagnetickou vlnu, kterou
vyzařuje do prostoru. Je tedy nezbytná pro
radiový přenos.

Nosná vlna

Modulační signál

Modulovaný signál

Obr. 5. Digitální amplitudová modulace.
Autor: Paweł Woźniak

VYBRANÉ ZPŮSOBY VYUŽITÍ
ELEKTROMAGNETICKÝCH VLN

RÁDIOVÉ VLNY

MIKROVLNY

vlnová délka









frekvence

rozhlasové
vysílání AM

platební
karty
RFID

radar

magnetická rezonance (1,5T)

rozhlasové vysílání FM

mobilní telefonie

Existují dva základní parametry elektromagnetické vlny: vlnová délka a frekvence.
Ve skutečnosti se však jedná o dva různé způsoby, jak říci totéž.

Elektromagnetická vlna má tvar sinusoidy a tak nejjednodušší způsob, jak ji
popsat, je určit její vlnovou délku: je to vlastně vzdálenost mezi sousedními
vrcholky dané vlny, uváděná v metrech (mikrometrech, nanometrech,
kilometrech...).

A jelikož se tato vlna pohybuje rychlostí světla, tak každý z jejích
charakteristických bodů, např. konkrétní vrchol vlny, cestuje právě touto rychlostí,
tedy 300 tisíc km/s. Představme si, že stojíme na místě a počítáme, kolikrát
během sekundy projde kolem nás vrchol dané elektromagnetické vlny. Kdyby
měla tato vlna délku 300 tisíc km (ve skutečnosti spíše nereálné, jednalo by se
o extrémně dlouhé rádiové záření), procházel by kolem nás takovýto vrchol právě
jednou za sekundu. To znamená frekvence by byla 1 hertz. Pokud by byla vlnová
délka dvakrát kratší, vrchol by kolem nás procházel dvakrát za sekundu, tj.
s frekvencí 2 Hz – a tak dále.

mikrovlnná trouba

televizní vysílání ve standardu DVB-T

INFRAČERVENÉ SVĚTLO

VIDIT

ELN

É SV

ĚT

ULTRAFIALOVÉ SVĚTLO

RENTGENOVÉ ZÁŘENÍ

ZÁŘENÍ GAMA

IONIZUJÍCÍ ZÁŘENÍ

noční vidění

lékařský rentgenový snímek

optické vlákno

vytvrzování zubních výplní

scintigrafie kostí

viditelné světlo

skenování zavadla na letišti

letištní celotělový skener

dálkový ovladač k televizoru

solárium

počítačová tomografie

I.6

Jak funguje
mobilní telefon?

___________________________

AKUB

WIECIEŃ

AFAŁ

AWLAK

Mobilní celulární telefonie je jedním

z mobilních  radiokomunikačních  systémů.  Jedná  se
jedno  z nejdynamičtěji  se  rozvíjejících  odvětví
komunikace probíhající pomocí rádiových vln. Tento
způsob  komunikace  využívají  nejen  uživatelé  z řad
soukromých osob, ale komerční a veřejné subjekty.
V současné  době  používá  mobilní  telefony  více  než
92  %  Poláků  (stav  pro  červenec  2017  –  zpráva
Centra  pro  výzkum  veřejného  mínění  CBOS),
přičemž u více než poloviny se jedná o zařízení typu
chytrý  telefon  a jejich  podíl  stále  dynamicky  roste.
Rostoucí  počet  zařízení  a možností  jejich  využití
představuje

výzvu

vzhledem

k omezenému

množství  rádiových  kmitočtů.  Tím  vzniká  neustálá
potřeba  rozvoje  technologie,  která  umožní  zajistit
navýšení  kapacity  a přenosové  rychlosti  v síti.
Mobilní

telefon

stal

nejen

základním

prostředkem kontaktu, ale také nástrojem pro práci
a zábavu. Málokdy se však pozastavíme nad tím, jak
vlastně tento přístroj funguje?

Proč je mobilní telefon „celulární“?

Myšlenka celulárního (buňkového) systému

se  zrodila  ve  40.  letech  20.  století  v amerických
laboratořích  společnosti  Bell.  Do  té  doby  byla
poptávka po komunikačním systému v určité oblasti
uspokojována  použitím  pouze  jednoho  vysílacího
a přijímacího  zařízení,  které  pracovalo  s vysokým
výkonem  a pokrývalo  svým  rozsahem  celou  oblast
provozovaného

systému.

Inovace

spočívala

v rozdělení velké oblasti na  mnohem menší oblasti,
tak  zvané buňky (ang.  cell). Uprostřed každé buňky
pak bylo zařízení s nižším výkonem.

Obr. 1. Realizace rádiového systému za použití:
a) jedné základnové stanice s velkým výkonem, b) více
základnových stanic s menším výkonem. Autor: Paweł Woźniak

Základním  důvodem  pro  rozdělení  oblasti  na
jednotlivé buňky je nedostatečná  kapacita systému
(kapacita je maximální počet připojených koncových
zařízení,  jako  je  například  mobilní  telefon),
provozovaného  v rámci  jedné  základnové  stanice
s velkým

výkonem.

Velikost

buňky

pokryté

základnovou  stanicí  je  několikanásobně  menší  než
velikost  oblasti  celého  systému,  proto  může
pracovat  s mnohem  menším  výkonem.  Zásadní  je,
že  násobným

navýšením

vysílacího

výkonu

nedochází  úměrně  ke  zvětšení  oblasti  pokrytí
rádiovým  signálem.  A protože  je  výkon  koncového
zařízení  podstatně  nižší  než  výkon  základnové
stanice,  nebylo  by  možné  efektivně  udržovat
rádiové spojení směrem k základnové stanici.
  V celulárním  systému  sousední  základnové
stanice pracují na různých frekvencích. Jak je patrné
z Obr.  2,  stejné  kmitočty  (symbolicky  označeny
číslicemi  1-7)  lze  v rámci  jednoho  celulárního
systému  použít  vícekrát.  Způsob  přidělování
kmitočtů

konkrétním

základnovým

stanicím

minimalizuje  riziko  vzniku  rušení  mezi  sousedními
základnovými stanicemi.

Jak funguje mobilní telefon?

Obr. 2. Rozdělení radiotelefonního systému na buňky.
Autor: Paweł Woźniak

Celulární  struktura  navíc  umožňuje  flexibilní
navrhování systému se zohledněním charakteristiky
dané  oblasti  z hlediska  předpokládané  hustoty
uživatelů a intenzity provozu v síti.

Městská oblast

Malé buňky

v centru

Středně velké

buňky –

příměstské části

Velké buňky pro

venkovské oblasti

Obr. 3. Pokrytí systému buňkami podle charakteristiky oblasti.
Autor: Paweł Woźniak

Další  podstatnou  vlastností  celulárních  systémů,
která  je  odlišuje  od  rozhlasových  nebo  televizních
systémů, je způsob, jakým je realizován přenos typu
bod–bod.  V celulárních  systémech  se  koncové
zařízení může pohybovat nejen uvnitř své buňky, ale
i po  celém  systému.  Z toho  vyplývá,  že  je  nutné
zajistit nějaký mechanizmus, kterým by bylo možné
automaticky  předat  komunikační  provoz  nové
základnové  stanici,  když  účastník  opustí  oblast

dosavadní buňky a přejde do buňky sousední. Tento
mechanizmus  se  označuje  pojmem  „handover“,  tj.
předání spojení.

Princip fungování mobilního telefonu

Modulace

Prvním jevem, k němuž dochází během

přenosu hlasu prostřednictvím rádiových vln, je
přeměna

vibrací

vzduchu

přes

membránu

mikrofonu  na  vibrace  elektrického  proudu  (velmi
zjednodušeně).  U mobilních  sítí  1G  (systém  NMT)
byl  tento  signál  směrován  do  analogového
frekvenčního  modulátoru  (FM).  Další  generace
mobilních sítí 2G (systém GSM), 3G (systém UMTS)
a 4G  (systém  LTE)  –  viz  oddíl  IV.1.  na  straně  106  –
používají  digitální  přenos  a různé  typy  digitální
modulace.

Přenos signálu

Další fází je přenos signálu pomocí

rádiových  vln.  Některá  rádiová  zařízení,  jako
například  CB  rádio,  komunikují  mezi  sebou  pomocí
rádiových  vln  napřímo  –  ke  své  funkčnosti  síťovou
infrastrukturu  nepotřebují.  Jinak  je  tomu  v případě
mobilních  telefonů,  které  ke  svému  fungování
potřebují  dedikovanou  síťovou  infrastrukturu,
protože se mezi sebou nikdy přímo nespojují.
  Významným  prvkem  celého  široce  pojatého
celulárního systému, který je vždy nejblíže uživateli,
je  koncové  zařízení  (ang.  terminal).  Koncové
zařízení je každé zařízení, které používá mobilní síť.
Koncovými  zařízeními  mohou  být  datové  modemy
připojené  k počítači,  které  umožňují  používat
internet,  a dále  zařízení  typu  IoT  (ang.  Internet  of
Things),  která  odesílají  data  ze  senzorů  na  své
centrální  servery.  Většinou  však  koncová  zařízení
tvoří  přístroje  uživatelů,  jako  je  mobilní  telefon
nebo  chytrý  telefon.  Moderní  vícesystémová
koncová  zařízení  jsou  kompatibilní  s většinou
standardů,

které

operátoři

nabízejí.

Mezi

jednotlivými systémy se přepínají automaticky, aniž
by  si  toho  uživatel  všiml  nebo  musel  jakkoli
zasahovat.

I.6

Fyzika

  Koncové  zařízení  volajícího  uživatele  vysílá  na
předem

stanovené frekvenci a připojuje se

k nejbližší základnové stanici, která přijímá signál
právě na této frekvenci. Základnové stanice jsou
nejviditelnější

součástí

komplexní

síťové

infrastruktury  celulárních  systémů  –  více  informací
naleznete  v další  částí  tohoto  oddílu.  Základnové
stanice mají názvy, které se liší podle systému – pro
GSM  je  to  BTS  (ang.  Base  Transceiver  Station),  pro
UMTS – NodeB a pro LTE – eNodeB.
  Prostřednictvím

mnoha

různých

modulů

a zařízení,  které  tvoří  tzv.  rádiovou  přístupovou  síť
RAN  (ang.  Radio  Access  Network)  a páteřní  síť,  se
vytvoří  spojení  do  konkrétní  základnové  stanice,
v jejímž  dosahu  se  nachází  koncové  zařízení
volaného  účastníka.  Nyní  tato  základnová  stanice
vysílá  signál  na  určené  frekvenci  a spojuje  se
s vybraným  koncovým  zařízením,  které  přijímá
signál  právě  na  této  frekvenci.  Následuje  navázání
spojení. Spojení od volaného účastníka k volajícímu
účastníku  probíhá  stejnou  cestou,  ale  opačným
směrem.
  Součástí páteřní sítě jsou mimo jiné:

•   ústředna  pro  komutovaná  spojení/pakety  –

odpovídá za přenos spojení nebo datových
paketů ve stanovené relaci;

• registr zařízení – seznam registrovaných telefonů

na základě identifikačních čísel IMEI;

• registr vlastních účastníků – zde se uchovávají

údaje, na jejichž základě se určují uživatelé
systému (podle SIM karty);

• další prvky odpovídající za správné fungování

systému,  vytváření  spojení,  provoz  zařízení
a zajišťující  spolupráci  s ostatními  systémy
(rozhraní do jiných sítí).

Identifikace uživatele v síti

Uživatel telefonu v síti je identifikován

prostřednictvím  SIM  karty  (ang.  Subscriber  Identity
Module).  Kompletní  funkční  koncové  zařízení  se
skládá  z fyzického  přístroje  a SIM  karty,  která  je
v něm

vložena.

Jedná

o malou

mikroprocesorovou kartu, jejíž rozměry se spolu

s technologickým  vývojem  stále  zmenšují  –
z původní  velikosti  kreditní  karty  až  na  nanoSIM
o rozměrech cca 12 mm x 8 mm. SIM karta použitá
k identifikaci  účastníka  prostřednictvím  sítě  tedy
hraje  roli  přístupového  klíče.  Kromě  toho  může
uchovávat menší množství dat, např. kontakty nebo
textové zprávy.
  V současné době si uživatelé často pořizují nová
koncová zařízení. Díky oddělení identifikační funkce
prostřednictvím  SIM  si  změna  koncového  zařízení
nevynucuje  změnu  telefonního  čísla  –  stačí  vložit
SIM kartu do nového přístroje. Samotný telefon bez
SIM  karty  má  omezenou  funkčnost,  pokud  jde
o využívání  služeb  mobilní  telefonní  sítě.  V souladu
se specifikací je s takovým zařízením možné volat na
čísla tísňového volání – v Polsku je číslo 112 (volání
na  tísňové  linky  mají  vyšší  prioritu,  takže  jim  je
v případě  nadměrného  zatížení  sítě  přidělována
radiová  kapapcita  rychleji).  SIM  karta  může  být
navíc  zabezpečena  PIN  kódem  (ang.  Personal
Identification  Number).  Tím  je  zajištěno,  že  se
neoprávněný  uživatel  nemůže  připojit  k síti  pomocí
této karty.

Základnová stanice

Základnová stanice celulárního telefonního

systému je vybavena  sadou antén instalovaných na
stožárových  nebo  věžových  nosných  konstrukcích,
které jsou ukotveny v zemi nebo na  střeše budovy,
příp.  vestavěny  do  konstrukce  kostelní  věže  apod.
Antény,  které  se  používají  v řešeních  mobilní
telefonie, jsou obvykle umístěny na stožáru ve třech
sadách.  Každá  sada  je  zodpovědná  za  pokrytí
sektoru  o úhlu  cca  120  °  (právě  proto  se  antény
tohoto

typu

nazývají

sektorové)

v přesně

definovaném  směru  označovaném  jako  azimut.
Vzhledem  k potřebě  pokrytí  signálem  větší  oblasti,
zejména  v menší  vzdálenosti  od  povrchu  země,  se
sektorové  antény  umisťují  s mírným  sklonem  od
vertikální  osy  směrem  k zemi,  tj.  tam,  kde  se
pohybují uživatelé.
  Antény  jsou  připojeny  k vysílacím  a přijímacím
zařízením pomocí anténních kabelů.

Jak funguje mobilní telefon?

Sektorové antény

Antény radioreléového spoje

Obr. 4. Typy antén v základnové stanici mobilní sítě. Zdroj: vlastní, Ústav spojů, v.v.i.

Pole generované koncovým
zařízením (tedy například mobilním
telefonem daného uživatele) je často
lokálně větší než pole generované
základnovou stanicí.

___________________________

Tradičně  byla  tato  zařízení  obvykle  umisťována  do
kontejneru  v patě  objektu  nebo  do  prostoru,  který
byl pro ně určen. Antény se pak propojovaly pomocí
dlouhých,  těžkých,  silných  a neohebných  kabelů
(tzv.  „feederů“).  V moderních  řešeních  se  používají
miniaturizovaná

vysílací

a přijímací

zařízení

instalovaná  přímo  na  stožáru  nebo  věži  v blízkosti
antén.  Díky  tomu  lze  používat  anténní  kabely  (tzv.
„jumpery“),  které  jsou  krátké,  tenké,  lehké
a flexibilní.  Následně  je  rádiový  signál  převeden  do
digitalizované podoby a předán dále do páteřní sítě,
a to  buď  prostřednictvím  optických  vláken,  nebo
s využitím radioreléového spoje.
  Antény  radioreléového  spoje,  které  se  instalují
v určité  vzdálenosti  od  sektorových  antén,  pracují
na  mikrovlnných  frekvencích  (několik  až  několik
desítek  GHz)  a vyzařují  signál  pouze  v úzkém
paprsku,  který  je  přesně  zacílen  na  jinou  anténu
radioreléového spoje. Antény radioreléového  spoje
nejsou  určeny  k navázání  spojení  s účastníky

v oblasti  dané  buňky,  takže  nejsou  nakloněny
směrem k zemi.

Řízení výkonu

Současné

digitální

systémy

mobilní

telefonie  používají  mechanizmy  řízení  výkonu,
jejichž  primární  funkcí  je  udržovat  vyzařování
rádiového signálu na takové minimální úrovni, která
je  dostatečná  pro  udržení  služeb  (např.  spojení)  na
požadované úrovni kvality (ang.  Quality of Service).
Jinými  slovy,  koncové  zařízení  pracuje  s nejnižším
možným  výkonem,  který  stále  ještě  zjišťuje
požadovanou úroveň kvality.
  Proces  řízení  výkonu  v systému  GSM  (2G,  viz
také  oddíl  IV.1.  na  straně  106)  probíhá  tak,  že  se
během  spojení  provádí  měření  kvality  přenosu  na
základě chybovosti signálu, který základnová stanice
přijímá  z koncového  zařízení.  Výsledky  tohoto
měření se poté předávají řídicí jednotce základnové
stanice,  která  dvakrát  za  sekundu  dává  příkaz  ke
změně  nebo  udržení  úrovně  signálu  vysílaného
koncovým  zařízením.  Díky  tomu,  když  se  koncové
zařízení  postupně  přibližuje  k základnové  stanici,
snižuje  se  výkon  jeho  vysílače.  Z hlediska  efektivity
provozu je zde snaha snížit pravděpodobnost vzniku
rušení  v systému  a omezit  spotřebu  energie
z baterie.

I.6

Fyzika

Základnová stanice: 20 W

Mobilní telefon: 0,2 W

Základnová stanice: 2 W

Mobilní telefon: 0,002 W

Obr. 5. Vliv vzdálenosti od základnové stanice na vysílací výkon mobilního telefonu.
Autor: Paweł Woźniak

  Například koncové zařízení, které se nachází na
okraji velké buňky, např. v příměstské oblasti, vysílá
na  maximální  výkon.  Pokud  se  však  přemístí  do
menší  buňky  v urbanizované  oblasti,  vzdálenost
mezi  koncovým  zařízením  a základnovou  stanicí  se
zkrátí.  Výkon  koncového  zařízení  je  tak  možné
snížit.
  Dalším významným účinkem regulace výkonu je
snížení

expozice

elektromagnetickému

poli

v blízkosti  koncového  zařízení.  Zde  je  třeba
podotknout, že pole vytvářené koncovým zařízením
je  často  lokálně  větší  než  pole  generované
základnovou stanicí. Uvědomme si, že radiový signál
vyzařovaný  jak  základnovou  stanicí,  tak  koncovým
zařízením  rychle  zeslabuje  se  zvyšující  se
vzdáleností.  Čím  dál  je  tedy  koncové  zařízení  od
základnové

stanice,

tím

intenzita

elektromagnetického

pole

přicházejícího

základnové  stanice  skutečně  nižší.  Nicméně
koncové  zařízení  musí  pro  zajištění  služeb  na
požadované  úrovni  kvality  QoS  zároveň  vysílat
s vyšším  výkonem  a tady  lokálně,  v bezprostřední

blízkosti  uživatele,  generovat  elektromagnetické
pole s vyšší intenzitou.
  Novější  generace  vyžadují  stále  nižší  výkony
koncových  zařízení.  Pro  1G  se  byl  tento  výkon
v rozmezí  6-15  W,  pro  2G  se  vešel  již  do  limitu
1-2 W.  Typický  vysílací  výkon  koncových  zařízení
v 3G a 4G sítích je pouze 0,25 W, respektive 0,20 W.
Současně  s tím  se  objevují  čím  dál  tím  vyspělejší
mechanizmy  řízení  výkonu  –  například  v systému
UMTS se řízení výkonu provádí 1500krát za sekundu
a uplatňuje  se  nejen  na  koncové  zařízení,  ale  i na
základnovou  stanici.  Důvodem  je  pokračování
v základním  přístupu,  který  spočívá  v omezování
výkonu

signálů

vyzařovaných

základnovými

stanicemi  mobilní  sítě  a mobilními  koncovými
zařízeními, a to na takovou minimální úroveň, která
je  nezbytná  pro  poskytování  služby  s očekávanou
úrovní kvality.

Jak funguje mobilní telefon?

S  vývojem  technologie  má  zavádění  pokročilých
mechanizmů  řízení  výkonu  signálu  stále  větší
význam.

Rekapitulace

Systémy mobilní telefonie v současné době

poskytují  mnohem  širší  škálu  služeb.  Původně  se
jednalo  pouze  o přenos  hlasového  signálu  pro
účastníky,  kteří  se  pohybovali  po  velké  oblasti.  Od
standardu  GSM  je  telefonní  služba  poskytována
prostřednictvím  přenosu  dat,  které  obsahují
digitální  reprezentaci  řečového  signálu.  Pojem

„mobilní  telefonní  síť“  je  pevně  zakořeněná  v naší
mysli.  Když  se  podíváme  na  stožár  s anténami,
řekneme  si,  že  je  to  základnová  stanice  mobilní
telefonní  sítě.  Ve  skutečnosti  se  však  jedná
o základnovou

stanici

mnoha

mobilních

komunikačních systémů, v nichž má telefonní služba
čím  dál  tím  menší  podíl.  Dynamicky  roste  objem
datových  služeb  pro  potřeby  přístupu  k internetu,
televizního  a rozhlasového  vysílání  a provozu  stále
se zvyšujícího počtu uživatelských aplikací.

Mýtus:

Více základnových stanic znamená větší intenzitu
elektromagnetického pole

Základní  princip  celulárního  systému  spočívá  v tom,  že  se  rozdělí  oblast  s velkou
plochou na více oblastí, označovaných jako buňky, jejichž plochy jsou mnohem menší.
Ve  středu  každé  buňky  je  základnová  stanice,  jejíž  vysílací  výkon  je  mnohem  menší
než  výkon  jediné  stanice,  která  by  musela  pokrýt  celou  velkou  oblast.  Čím  více
základnových  stanic,  tím  menší  je  oblast  každé  jednotlivé  buňky,  která  vyžaduje
pokrytí  rádiovým  signálem,  takže  menší  je  i výkon  vyzařovaný  každou  jednotlivou
základnovou stanicí. Kdyby tyto stanice vysílaly s příliš velkým výkonem, docházelo by
k jejich  vzájemnému  rušení  a systém  by  nemohl  fungovat  správně.  Od  počtu
základnových stanic se odvíjí také výkon, s nimž pracují jednotlivá účastnická koncová
zařízení  (např.  mobilní  telefony).  Při  větším  počtu  základnových  stanic  jsou
vzdálenosti  k účastnickým  koncovým  zařízením  kratší  a tato  zařízení  pak  mohou
pracovat  s nižším  výkonem.  Snížení  vyzařovacího  výkonu  základnových  stanic
a účastnických  koncových  zařízení  vede  ke  snížení  intenzity  elektromagnetického
pole.

Úvod

___________________________

• Elektromagnetické vlny jsou pohlcovány hmotou různými způsoby. Stejné množství energie

může vyvolat různé účinky. Například po ozáření dostatečně velkou dávkou rentgenového
záření v krátkém čase může nastat smrt, zatímco stejná zátěž, dávkovaná v delším časovém
úseku formou infračerveného záření může být zcela neškodná.

• Neionizující záření způsobuje hlavně tzv. tepelný účinek, tedy jednoduše zahřívání těla,

nejvíce pak kůže a povrchových vrstev. Lidské tělo řídí tělesnou teplotu a reaguje na její
lokální zvýšení, např. zvýšením průtoku krve, což má za následek rychlejší odvádění tepla ze
zahřáté tkáně.

• Zdravotní účinky elektromagnetických vln jsou intenzivně studovány po mnoho

desetiletí. Kromě probíhajících studií na zvířatech se shromažďují a analyzují i údaje
o lidských populacích.

• Navzdory velkému počtu vysoce kvalitních studií rizika vzniku nádorových

onemocnění, zejména mozku, hlavy a krční oblasti v důsledku zvýšené expozice
elektromagnetické pole, nebyl nalezen žádný důkaz o zvýšení tohoto rizika.

• Elektromagnetická hypersenzitivita může být psychologickým jevem. Potvrzují to

studie, které poukazují na to, že intenzita symptomů souvisí spíše se subjektivně
vnímanou intenzitou elektromagnetického pole než s jeho skutečnou intenzitou.

II.1

Interakce
elektromagnetických polí
v oblasti rádiových kmitočtů
s biologickými systémy

___________________________

UGENIUSZ

OKITA

RZEGORZ

ATOŃ

V prostředí, které nás obklopuje, vznikají

elektromagnetické  vlny  (EM),  jakožto  poruchy
elektromagnetického  pole  (EMP),  které  se  šíří
prostorem  a vznikají  přirozeným  způsobem  nebo
pomocí  zdrojů,  které  jsou  speciálně  pro  tento  účel
navrženy.  Zdroje  (emitory)  EM  vln  se  vyznačují
obrovskou škálou velikostí (jádro atomu má průměr
přibližně  10

-15

m, velikost rádiových vysílačů se

oproti tomu měří v metrech). Z toho pak vyplývá, že
v přírodě existují EM vlny s velmi malými, ale i velmi
velkými  vlnovými  délkami.  Elektromagnetické  vlny
všech  možných  vlnových  délek  jsou  souhrnně
označovány  jako  EM  vlnové  spektrum.  Obsahuje
mnoho  rozsahů  se  samostatnými  názvy  které  se
obvykle pojí se způsobem generování nebo detekce
vlnění  v daném  rozsahu.  Zde  je  potřeba  zdůraznit,
že i povrch lidského těla vyzařuje elektromagnetické
vlny, jejichž maximální intenzita připadá na vlnovou
délku asi 10 µm.
  Šíření  elektromagnetických  vln  je  doprovázeno
přenosem energie, což si lze lépe představit, pokud
si  tyto  vlny  vybavíme  jako  proud  částic  –  fotonů.
Každý  foton  má  určitou  energii  a celková  energie
EM  vlny  se  rovná  součtu  energií  jednotlivých
fotonů.  Tok  fotonů  je  také  někdy  označován  jako
elektromagnetické záření. Základní jednotkou, která
se  používá  pro  popis  energie  fotonů,  je  eV  –
elektronvolt.  Přepočteme-li  ji  na  standardní
jednotku  energie  používanou  ve  fyzice,  tj.  joule,
1 eV  ≈  1,6  ∙  10

-19

J, zjistíme, že se jedná o velmi

malou  jednotku,  která  se  hodí  k vyjádření  energií,
s nimiž se v mikrosvětě setkáváme.
  Pro rychlou orientaci: fotony viditelného světla
vyzařované  např.  sluncem  nebo  žárovkou  mají
energii  v rozmezí  1,5–3,0  eV,  zatímco  fotony
vyzařované  povrchem  lidského  těla  se  pohybují
kolem  hodnoty  0,12  eV  (jak  je  patrné,  chladnější
zdroj  vyzařuje  fotony  s nižší  energií).  Energetické
hladiny  fotonů,  které  se  používají  v radiologii,  jsou
20–160  keV.  V této  publikaci  se  zbýváme  hlavně
rádiovými  vlnami  a mikrovlnami,  ve  frekvenčním
rozsahu  0,5–5,0  GHz,  což  odpovídá  energii  fotonů
2 ∙  10

-6

- 2 ∙ 10

-5

, která je asi milionkrát menší než

energie neustále vyzařovaná lidskou kůží.

Interakce elektromagnetického pole
s látkou

Při popisu působení EMP na libovolný

biologický  systém  nejprve  musíme  na  základě
Maxwellových  rovnic  (viz  oddíl  I.1.  na  straně  8)
provést  výpočet  rozložení  elektromagnetického
pole

uvnitř

objektu.

Protože

zde

řešíme

elektromagnetickou

interakci,

musíme

znát

parametry  určující  jak  elektrické  vlastnosti  (měrná
elektrická  vodivost,  relativní  permitivita),  tak
magnetické  vlastnosti  (magnetická  permeabilita)
daného objektu. Pak musíme rozlišit a kvantifikovat
všechny  fyzické  účinky,  které  hrají  významnou  roli
v procesu přenosu energie.

Interakce elektromagnetických polí...

U  většiny  biologických  systémů  se  magnetická
permeabilita

příliš

neliší

magnetické

permeability  vakua,  což  znamená,  že  interakce
s magnetickou  složkou  EM  vlny  je  velmi  slabá
a navíc  nezávisí  na  frekvenci  použitého  vnějšího
pole. Díky tomu můžeme například umístit pacienta
do  velmi  silného  pole  supravodivého  magnetu
a provést  vyšetření  magnetickou  rezonancí.  Dále  je
vhodné  zdůraznit,  že  ve  frekvenčním  rozsahu
0,5-5 GHz nejsou biologické látky ani velmi dobrými
elektrickými vodiči ani velmi dobrými izolátory.
  V případě  lidského  organizmu  již  ve  fázi
stanovení rozložení EMP a výpočtu přenosu energie
vyvstávají  problémy  s přesným  určením  geometrie
a chemického  složení  –  lidské  tělo  není  homogenní
kovová  destička,  v níž  lze  rozložení  pole  stanovit
pomocí  jednoho  vzorce.  A co  víc,  tělo  neustále
reaguje na procesy, které v něm probíhají, například
tím,  že  průběžně  odvádí  tepelnou  energii,  která  je
do něj přivedena. Z lékařského hlediska není fyzický
popis  elektromagnetického  pole  sám  o sobě  až  tak
důležitý.  Zásadní  je  především  to,  jaké  jsou
biologické účinky elektromagnetického pole, včetně
generování patologických stavů.
  Problém  při  hodnocení  biologických  účinků
spočívá  v tom,  že  vznik  biologického  účinku  někdy
nelze  jednoduše  propojit  s množstvím  energie
přenesené  do  systému.  Vyjděme  z předpokladu,  že
sluneční záření dodává na povrch těla opalujícího se
člověka  energii  300  J.  Dodání  podobného  množství
energie  formou  rentgenového  záření  s fotonovou
energií 60 keV by nejspíše způsobilo tomuto člověku
smrt. Pro srovnání, energetická hodnota malé lžičky
cukru  (5  g)  je  asi  80  kJ.  Tento  diametrální  rozdíl
v biologických účincích při stejné hodnotě dodávané
energie  souvisí  s odlišnými  mechanizmy  působení
elektromagnetického  záření  s různou  vlnovou
délkou na organizmus. Sluneční záření je téměř celé
zadrženo kůží a vyvolává především tepelný účinek:
jednoduše  řečeno,  zahřívá  kůži.  Rentgenové  záření
(tedy záření používané v radiologii) proniká hlouběji
do  těla  a navíc  je  energie  každého  jednotlivého
fotonu  natolik  velká,  že  je  schopna  způsobit
nevratné  změny  ve  struktuře  chemických  molekul,
včetně  DNA,  což  ve  svém  důsledku  vede  ke  smrti
organizmu.
  Ke kvantitativnímu popisu energie absorbované
organizmem  se  používá  tzv.  měrný  absorbovaný
výkon  (SAR).  Matematicky  má  tento  parametr
poměrně  jednoduchou  podobu:  SAR  =  c

ΔT/Δt.

V tomto vzorci ∆T označuje nárůst teploty a ∆t je
doba, během níž se ∆T stanovuje. Koeficient c

pak měrná tepelná kapacita tkáně [J/ (kg ∙ K)], tedy
neformálně  řečeno,  kolik  tepla  se  „vejde“  do
jednotky hmotnosti daného materiálu.
  Stanovení  SAR  je  mnohem  složitější  v případě
lidského  organismu  než  v případě  hmotného
předmětu.  Komplexní  biologické  systémy  totiž  mají
schopnost  termoregulace.  V důsledku  toho  se  při
výpočtu  SAR  pro  organizmus  musí  zohlednit
mnohem  větší  počet  parametrů  (perfuze  krve,
metabolizmus) než v případě hmotných předmětů

  Samostatným  problémem  je  pak  určení
maximálního množství energie, kterou lze dodat do
biologického  systému,  tak  aby  nebylo  narušeno
jeho  správné  fungování.  Pro  lidský  organizmus  to
znamená  stanovit  určité  limity  (normy),  jejichž
překročení  může  být  pro  zdraví  nebezpečné.
V případě  elektromagnetického  záření  lze  tento
problém  vyřešit  dvěma  způsoby:  nepřímým
a přímým.  Nepřímý  způsob  spočívá  v určení
maximální  hustoty  výkonu  záření,  které  působí  na
systém.  Přímý  způsob  se  zakládá  na  stanovení
množství

energie

absorbované

systémem.

Koeficient SAR odpovídá výkonu absorbované dávky
(absorbovaná  dávka  za  určitou  časovou  jednotku),
která se používá v dozimetrii ionizujícího záření.

Vliv elektromagnetického pole
na lidský organizmus

V první řadě je třeba připomenout, že

lidský  organizmus  je  zdrojem  EMP  a vytváří  energii
prostřednictvím  biochemických  přeměn  s využitím
látek obsažených v jídle a pití.

S. Kodera, J. Gomez-Tames, A. Hirata. „Temperature

elevation in the human brain and skin with
thermoregulation during exposure to RF energy”. Biomed
Eng Online. BioMed Central; 2018; 17: 1–17.

II.1

Biologie a medicína

Vnitřní (endogenní) elektrická pole
v organizmu mají intenzitu řádu
10-100 V/m.

___________________________

Vnitřní  (endogenní)  elektrická  pole  v organizmu
mají  intenzitu  řádu  10–100  V/m  (popis  této
a dalších  jednotek  je  uveden  v oddíle  I.3.  na  straně
22).  V některých  místech  organizmu  (buněčné
membrány)  lze  pozorovat  elektrická  pole  mnohem
větší  intenzity.  Lidské  srdce  vytváří  elektrické
potenciály,  jejichž  měření  se  provádí  na  povrchu
kůže  jako  běžně  používaná  diagnostická  metoda
(elektrokardiografie  –  EKG).  Měření  proměnných
proudů  v mozkových  nervových  buňkách  tvoří
základ elektroencefalografie (EEG).
  Množství

energie

potřebné

k udržení

základních  fyziologických  funkcí  v lidském  těle  je
označováno  jako  základní  látková  výměna  (bazální
metabolizmus  –  BMR).  K odhadu  bazálního
metabolizmu se používají empirické rovnice Harrise
a Benedicta.  Pro

25letého muže s tělesnou

hmotností  70  kg  a výškou  180  cm  je  BMR
1760 kcal/d,  což  odpovídá  průměrnému  výkonu
85 W  (velká  žárovka).  V lidském  těle  produkce
energie  kolísá  po  celý  den,  stejně  tak  kolísá
i teplota.  Typické  denní  teplotní  výkyvy  u zdravého
člověka mají amplitudu cca 1° C. Teplota je obvykle
nejnižší  v časných  ranních  hodinách  a nejvyšší
v odpoledních hodinách kolem 17:00.
  Dalším  jevem,  s nimž  je  třeba  při  rozebírání
vlivu  EMP  na  lidské  tělo  počítat,  je  stínicí  kapacita
různých biologických struktur. Z fyzikálního hlediska
se  pak  elektromagnetické  záření,  které  dopadá  na
povrch  kůže,  dostává  na  hranici  dvou  prostředí,
která  se  liší  svými  elektrickými  vlastnostmi
(vodivost,  relativní  permitivita).  Podobná  situace
nastává  na  každé  hranici  dvou  tkáňových  struktur.
Dochází  zde  k různým  jevům,  které  se  vyskytují  na
všech hranicích tohoto typu – jejich popis je uveden
v oddíle I.3. na straně 22.
  Podrobné  výpočty  vztahu  EMP  mimo  a uvnitř
jakéhokoli  biologického  systému  jsou  uvedeny
v učebnicích  pro  vysokoškolské  studium  biofyziky

Je možné například odhadnout, že elektrické pole
uvnitř buňky je asi o pět řádů (10

) slabší než mimo

R.K. Hobie, B.J. Roth. „Intermediate Physics for Medicine

and Biology”. Springer, New York, 2007.

ni.

Předpoklad,

že

takto

slabé

externí

elektromagnetické  pole  může  mít  vliv  na  průběh
procesů  uvnitř  buňky,  se  jeví  jako  iracionální.
Naproti  tomu  elektromagnetické  pole  uvnitř
buněčné membrány podléhá zesílení.
  Dále  je  třeba  upozornit  na  skutečnost,  že
parametry  charakterizující  každý  biologický  systém
(teplota,  koncentrace  látek,  intenzita  endogenních
elektrických  polí)  nejsou  časově  konstantní.
Odchylky  od  průměrných  hodnot  (šum)  jsou
fyziologickým

jevem

a nenarušují

fungování

organizmu

–

chvilkové

zvýšení

intenzity

elektromagnetického pole proto musí být vždy hned
škodlivé.  Pro  dosažení  biologických  účinků  musí
tedy  vlivem  působení  EMP  dojít  k takové  změně
parametrů,  která  je  větší  než  tyto  fyziologické
výkyvy.
  Poslední  důležitá  otázka  k působení  EMP  na
lidské  tělo  souvisí  s tím,  že  lidský  organizmus  je
vybaven  různými  mechanizmy  pro  vnímání  velmi
slabých  signálů  z prostředí.  Jako  příklad  můžeme
uvést  zrak.  Člověk  zaregistruje  záblesk  světla,  když
se  k jeho  vnějšímu  povrchu  oka  (rohovky)  dostane
cca  100  fotonů  EM  záření  v rozsahu  viditelného
světla.  Uvažujeme-li,  že  energie  jednoho  fotonu  je
2,5  eV,  můžeme  vypočítat,  že  celková  energie
záblesku je 4,0 ∙ 10

-17

J. Jedná se o nepředstavitelně

nízkou  energii,  kterou  nelze  srovnávat  s žádnou
energií,  s níž  se  setkáváme  v makrosvětě.  Přesto  je
vnímání  takto  slabých  signálů  možné,  protože
sítnice  lidského  oka  obsahuje  chemické  sloučeniny,
které  velmi  citlivě  a selektivně  reagují  právě  na
viditelné  světlo.  Lidské  tělo  má  kromě  zrakového
orgánu,  který  reaguje  na  viditelné  světlo,  také
termoreceptory  (umožňující  vnímat  chlad  a teplo),
které reagují na infračervené záření dopadající kůži.
Kromě  těchto  dvou  smyslových  receptorů  člověk
nemá  žádné další receptory, které by byly schopné
detekovat přítomnost EM záření.

Interakce elektromagnetických polí...

Mýtus:

Mikrovlny, které se používají pro radiokomunikaci,
fungují jako mikrovlnná trouba

V mikrovlnné troubě dochází k ohřevu vlivem působení mikrovln, které excitují vibrace
molekul  vody,  které  jsou  obsaženy  v ohřívaném  produktu.  Energie  excitovaných
molekul vody se pak přenáší na další molekuly a tím se zvyšuje teplota celého objektu.
Aby  nastala  excitace  molekul  vody,  musí  být  správně  zvolena  mikrovlnná  frekvence  –
nejčastěji  se  používá  hodnota  2,45  GHz.  Kromě  vhodně  zvolené  frekvence  musí  mít
elektromagnetické vlnění také dostatečně vysoký výkon (přesahující i 1000 W), tak aby
mohlo látku účinně ohřát poté, co do ní pronikne. Frekvence 2,45 GHz, která spadá do
pásma  2,4–2,4835  GHz,  určeného  pro  průmyslové,  vědecké  a lékařské  účely,  se
v základnových  stanicích  mobilních  sítí  nepoužívá.  K zařízením,  které  pracují  v tomto
frekvenčním  pásmu,  patří  například  zařízení  s rozhraním  WiFi  nebo  Bluetooth,  ale
výkon jejich vysílačů je ve srovnání s výkonem mikrovlnné trouby mikroskopicky malý.
Například  typický  výkon  zařízení  s rozhraním  Bluetooth  je  asi  0,001 W  –  což  je
milionkrát  méně  než  výkon  typické  mikrovlnné  trouby.  Tato  zařízení  jsou  proto  zcela
bezpečná  a ani  jejich  každodenním  používáním  nedochází  k zahřívání  tkáně,  které  by
bylo nebezpečné pro zdraví.

Absorpce elektromagnetické energie
v lidském těle

Interakci EM záření s jakýmkoli objektem

lze  nejjednoduššeji  popsat  pomocí  principu
absorpce. Absorpční vlastnosti prostředí jsou někdy
charakterizovány tzv. penetrační hloubkou δ (delta).
Tento  faktor  je  definován  tak,  že  prostředí
o tloušťce rovnající se δ snižuje hustotu výkonu EM
záření  na  13,5%  své  původní  hodnoty.  Například
hloubka  penetrace  záření  s frekvencí  2,45  GHz
(mikrovlnná trouba) do svalové tkáně je 1,67 cm. To

znamená,  že  v hloubce  1,67  cm  pod  povrchem
tkáně  zůstává  pouze  13,5%  (tedy  přibližně  1/7)
původního  výkonu  elektromagnetického  pole
a pouze  zbytek  proniká  hlouběji  do  těla.  Většina
energie  (86,5%,  tedy  cca.  6/7)  byla  absorbována
svalem.
  Zde  je  třeba  poznamenat,  že  rychlost  tvorby
tepla  v tkání  je  nepřímo  úměrná  druhé  mocnině
penetrační hloubky.

II.1

Biologie a medicína

Obr. 1. Tepelný účinek, tj. ohřev tkáně, je nejlépe prozkoumaným účinkem používání mobilního telefonu. Dva výše uvedené snímky byly
pořízeny termokamerou, která zachycuje infračervené záření odrážející teplotu tkáně: barvy v horní části stupnice odpovídají vyšším
teplotám. Snímek napravo ukazuje účinky 15minutového telefonního rozhovoru, během něhož byl telefon přímo u těla. Obdobný účinek by
vyvolal jakýkoli teplý předmět přidržovaný na tomto místě. Zahřívání tkání je dočasné a nezpůsobuje žádné dlouhodobé škodlivé zdravotní
následky. Tělesná teplota se rychle vrací k normálu.

Tkáň s nízkou penetrační hloubkou se tak vzhledem
k vysokému obsahu vody (např. svalová  tkáň) bude
vlivem expozice EMP zahřívat rychleji než tkáň, u níž
je  penetrační  hloubka  kvůli  nízkému  obsahu  vody
vysoká  (např.  pro  tukovou  tkáň  je  faktor  δ  8,1  cm
při  frekvenci  2,45  GHz).  Z  toho  vyplývá,  že  rychlost
zahřívání  svalové  tkáně  je  asi  25krát  vyšší  než
tukové tkáně.
  V současné době se ke kvantifikaci dopadu EM
záření  na  jakýkoli  objekt  používá  mnohem
pokročilejší  přístup.  Nejprve  se  vypočte  rozložení
EMP  uvnitř  objektu  a potom  rozložení  koeficientu
SAR. Nakonec se provede výpočet rozložení teploty,
přičemž  SAR  se  považuje  za  dodatečný  zdroj
energie. Pro lidský organizmus je nutné při výpočtu
rozložení  teploty  zohlednit  mechanizmy  tepelných
ztrát  a tepelného  přenosu.  K provádění  výpočtů  se
používají komerčně dostupné počítačové programy.

Tepelné účinky

Biologické účinky EMP související přímo

nebo  nepřímo  se  zvyšováním  teploty  se  nazývají
tepelné  účinky.  V situaci,  kdy  případné  biologické
účinky nelze propojit se zahříváním tkáně, mluvíme
o netepelných účincích.
  Lze  odhadovat,  že  kdyby  lidský  organizmus
neodváděl  teplo,  zvyšovala  by  se  tělesná  teplota
rychlostí  přibližně  1,2°C/h.  Takže  už  asi  po
4 hodinách

nastalo

smrtelné

nebezpečí

z přehřátí.  Ve  skutečnosti  však  organizmus  při
zvýšení  tělesné  teploty  aktivuje  mechanizmy
odvádění  tepla.  Při  úvahách  nad  zahříváním
lidského těla vlivem působení elektromagnetického
pole je třeba mít na paměti fyziologická fakta.
  V lidském  těle  existují  mechanizmy  přenosu
tepla,  které  kompenzují  místní  zvýšení  teploty.  Je
třeba  poznamenat,  že  EMP  vytváří  v tkáni
nerovnoměrné  rozložení  teploty.  K absorpčním
účinkům  dochází  nejintenzivněji  v povrchových
vrstvách. Konečná teplota tkáně je výslednou funkcí
množství  energie  uložené  elektromagnetickým
polem, intenzity toku krve a tepelné vodivosti tkání.

Interakce elektromagnetických polí...

Přestože teoreticky může nárůst
teploty vyvolávat v lidském těle
mnoho nepřímých účinků, v praxi pro
to neexistuje žádný důkaz.

___________________________

Je  třeba  zdůraznit,  že  hypertermický  účinek
vyvolaný  ozářením  organizmu  elektromagnetickým
polem  je  jediným  účinkem,  který  lze  kvantifikovat
na základě fyzikálních úvah.
  Přestože  teoreticky  může  nárůst  teploty
vyvolávat  v lidském  těle  mnoho  nepřímých  účinků,
v praxi  pro  to  neexistuje  žádný  důkaz.  Ve  vědecké
literatuře  se  můžeme  setkat  s tezemi,  že  vyšší
teplota může změnit rychlost biochemických reakcí.
Nárůst  teploty  může  být  také  spojen  se  změnou
syntézy  proteinu  a vazbou  proteinu  na  buněčnou
membránu.  Je  dobře  doloženo,  že  každá  buňka
reaguje na  zvýšenou teplotu produkcí tzv. proteinů
tepelného šoku (HSP  – heat shock protein). Zvýšení
teploty  způsobuje  také  změny  hodnot  mnoha
parametrů  důležitých  pro  homeostázi  celého
biologického  systému.  K příkladům  parametrů
ovlivňovaných  teplotou  patří  viskozita  tělních
tekutin,  rozpustnost  plynů  v tělních  tekutinách,
měrné  teplo  tkání,  difúzní  koeficienty  či  elektrická
vodivost  tkání.  Tyto  změny  jsou  pozorovány  i při
zvýšení tělesné teploty při fyzické námaze.
  Vlivu  těchto  faktorů  na  fungování  lidského
organizmu  je  znám  nejen  na  základě  teoretických
analýz,  ale  i laboratorních  experimentů.  Ani  přes
obrovské  množství  výzkumných  prací  na  toto  téma
není  snadné  prokázat,  že  by  zvýšení  teploty
způsobené  expozicí  elektromagnetickému  poli  při
intenzitě  typické  pro  telekomunikační  aplikace
vyvolávalo  nějaké  významné  účinky  na  lidský
organizmus.  Nejpravděpodobněji  dochází  k tomu,
že malé (maximálně o 2–3°C) lokální zvýšení teploty
vlivem expozice EMP je v organizmu kompenzováno
termoregulačními mechanizmy. Jedná se o hodnoty,
které jsou jen nepatrně větší než fyziologické výkyvy
tělesné teploty: při koupání se každý den setkáváme
s mnohem většími změnami tělesné teploty.

Netepelné účinky

Čistě hypoteticky může elektromagnetické

pole vyvolat celou řadu účinků, a to i při nepatrném
zvýšení  teploty.  Aby  bylo  možné  daný  účinek
jednoznačně  určit  jako  tepelný  nebo  netepelný,
musí  být  stanovena  prahová  hodnota  nárůstu
teploty ΔT, pod kterou bude účinek klasifikován jako
netepelný. Obvykle se používá hodnota ΔT = 1° C.
  Je  třeba  silně  zdůraznit,  že  kmitočtový  rozsah
elektromagnetického  záření,  o kterém  se  hovoří
v této  knize,  se  vyznačuje  příliš  nízkou  fotonovou
energií  na  to,  aby  mohlo  dojít  k vyvolání  ionizace
nebo  destrukce  chemických  vazeb.  Jak  již  bylo
řečeno,  energie  fotonů  záření  používaného  pro
telekomunikace  je  řádově  10

-6

eV, což je jedna

miliontina  elektronvoltu.  Pro  srovnání:  typická
chemická  vazba  má  energii  řádu  několika  eV.
Například,  abychom  dokázali  rozbít  vazbu  O-H,
která  je  přítomna  třeba  v molekule  vody,  museli
bychom dodat přibližně 5,15 eV. Dokonce i energie
mnohem  slabších  vazeb,  tzv.  van  der  Waalsových
sil,  které  pomáhají  udržovat  tvar  velkých  molekul
v živých  buňkách  (biomolekul),  jako  jsou  například
proteiny, mají hodnoty mezi 0,08 a 0,4 eV.
  Chemické  molekuly  je  možné  excitovat
i jemnějším  způsobem,  aniž  by  bylo  nutné  ničit
jejich  vazby.  Stačí  jim  navodit  vibrace  nebo  rotační
pohyb. V případě elektromagnetických polí v oblasti
rádiových kmitočtů je to však málo pravděpodobné.
K excitaci  rotačních  stavů  diatomické  molekuly  je
nutné použít EM záření s frekvencí vyšší než 30 GHz.
Pro  vyvolání  vibrace  diatomické  molekuly  by  bylo
zapotřebí  energie  0,04  eV  (IR  rozsah).  Typické
frekvence  vibrací  v systému  s vodíkovými  vazbami
jsou  řádově  300  GHz,  což  je  o dva  řády  větší  než
uvažovaný  rozsah  EMP.  Uvedená  čísla  jednoznačně
dokazují,  že  elektromagnetické  pole  ve  výše
uvedeném kmitočtovém rozsahu nemůže kvůli příliš
nízké  fotonové  energii  vyvolat  změny  ve  struktuře
ani způsobit excitaci biomolekul.
  Pokud  tedy  existuje  netepelný  vliv  EMP  na
biologické systémy, může spočívat pouze v existenci
komplexních účinků.

II.1

Biologie a medicína

Mýtus:

Záření související s mobilními sítěmi je stejně nebezpečné jako
radioaktivní záření

Hlavní  rozdíl  mezi  elektromagnetickým  zářením,  které  se  používá  v celulárních
systémech  mobilních  sítí,  a zářením,  které  vyzařují  radionuklidy  nebo  generuje
rentgenová  trubice,  spočívá  v energii  fotonů.  V prvním  případě  se  pohybuje
v rozmezí 2 ∙ 10

-6

– 2 ∙ 10

-5

eV, ve druhém je miliardkrát větší (rentgenová trubice:

20-160 keV, izotop kobaltu využívaný v radioterapii

Co: 1,17 MeV a 1,33 MeV).

Z toho vyplývá, že záření telefonu je velmi silně absorbováno povrchovými vrstvami
lidského  těla,  zatímco  záření  související  s radioaktivitou  proniká  do  těla  bez
jakýchkoli  překážek.  Poté  co  záření  telefonu  pronikne  do  lidského  těla,  může
vyvolat  jedině  tepelné  účinky  (nepatrný  ohřev  tkání),  protože  energie  fotonů  je
příliš  nízká  na  to,  aby  excitovala  nebo  zničila  biomolekuly.  Radioaktivní  záření
(ionizující  záření)  má  dostatečně  vysokou  fotonovou  energii  ke  zničení
biomolekulární struktury (např.  rozpojení obou vláken DNA), což vyvolává  mnoho
negativních účinků v organizmu.

Jejich  popis  vychází  z teoretických  úvah  nebo
laboratorních  experimentů.  Seznam  možných
komplexních  účinků  se  vykrystalizoval  asi  před
deseti  lety

. Od té doby však stále ještě neexistují

všeobecně uznávané důkazy o jejich existenci, ačkoli
je  hledání  netepelných  účinků  vznikajících  při
působení  elektromagnetického  pole  na  lidský
organizmus předmětem výzkumu mnoha laboratoří.
V současné  době  se  výzkum  zaměřuje  na  dva  typy
problémů.  První  se  týká  potenciálních  lékařských

A.R. Sheppard, M.L. Swicord, Q. Balzano. „Quantitative

evaluations of mechanisms of radiofrequency interactions
with biological molecules and processes”. Health Phys.
2008; 95: 365–96.

účinků,  tj.  makro  účinků,  které  jsou  zjistitelné
různými  diagnostickými  metodami.  Tyto  studie  se
týkají  vybraných  orgánů  nebo  určitých  aspektů
fungování  celého  biologického  systému.  Výsledky
jsou  nejednoznačné  a to  se  automaticky  odráží  i
v odlišné interpretaci výsledků.

Interakce elektromagnetických polí...

Pro  některé  autory  jsou  výsledky  důkazem
škodlivosti  účinků  elektromagnetického  pole  na
lidský  organizmus,  kdežto  pro  jiné  jsou  závěry
o škodlivosti

EMP

dezinterpretací

a tato

problematika si vyžaduje dalšího bádání

. Druhým

typem  výzkumu  jsou  pokusy  na  zvířatech,  jejichž
výsledky  jsou  extrapolovány  na  lidský  organizmus.
Tento  přístup  má  svá  zjevná  omezení,  zejména  při
použití malých laboratorních zvířat.

Rekapitulace

K popisu působení elektromagnetického

pole  s kmitočty  0,5-5  GHz  na  lidské  tělo  doposud
nebyla  zpracovaná  žádná  všeobecně  uznávaná
teorie.  Výsledky  experimentů  jsou  interpretovány
na  základě  různých  biofyzikálních  modelů.  Je  třeba
zdůraznit, že tento kmitočtový rozsah EMP  se dnes
široce  používá  v různých  oblastech  vědy  a techniky
(telekomunikace,  radiolokace,  satelitní  navigace,
medicína,  radioastronomie,  mikrovlnný  ohřev).
Účinky

vyvolané

v lidském

organizmu

jsou

korelovány s hustotou výkonu elektromagnetického
pole. Obecně známé jsou účinky spojené
s používáním

vysokovýkonného

EMP,

k nimž

dochází v mikrovlnné troubě. Lokální vysoké hustoty
výkonu  EMP  se  používají  v lékařství  například
k ničení nádorových buněk (technologie NanoKnife).
  Je  známo,  že  EMP  vyvolává  v lidském  těle
tepelné  účinky.  Jsou-li  v daném  prostředí  přítomny
toky  výkonu  EMP,  generují  v organizmu  vznik
dodatečných zdrojů energie, které způsobují nárůst
teploty.

Srov. M.L. Pall. „Wi-Fi is an important threat to human

health”. Environ Res. 2018; 164: 405–16. T. Saliev, D.
Begimbetova, A.R. Masoud, B. Matkarimov. „Biological
effects of non-ionizing electromagnetic fields: Two sides
of a coin”. Prog Biophys Mol Biol. 2019; 141: 25–36.

Energie  předávaná  elektromagnetickým  polem
představuje  malé  procento  energie,  která  je
generovaná uvnitř organizmu vlivem bazální látkové
výměny,  a jen  stěží  ji  lze  považovat  za  příčinu
patologie. Lidské tělo je vybaveno termoregulačními
mechanismy,  s nimiž  se  setkáváme  každý  den
a které kompenzují mnohem větší změny teploty.
  Dalším,  dosud  nevyřešeným  problémem  jsou
netepelné  účinky  vyvolávané  EMP  v lidském
organizmu,

a to

jak

z krátkodobého,

tak

dlouhodobého hlediska. Interakce prostřednictvím
elementárních

fyzikálních

procesů

spíše

vyloučena  –  jednotlivé  fotony  rádiového  záření
nemají  tolik  energie,  aby  mohly  například  rozbít
chemickou  vazbu.  Nanejvýš  lze  uvažovat  o tom,  že
by  mohlo  docházet  k jemnějším  komplexním
účinkům.  Rozsáhlá  literatura  věnovaná  této
problematice  však  neposkytuje  jednoznačnou
odpověď na to, zda k tomuto typu účinku v lidském
těle vůbec dochází.
  Každý  fyzikálně-chemický  faktor,  který  působí
na  organizmus,  může  podle  výše  aplikovaných
dávek  (koncentrace,  intenzity,  toku)  vyvolat  jak
negativní,  tak  pozitivní  účinky  na  organizmus
(hormetický  efekt).  Jako  příklad  lze  uvést  sluneční
záření.  Příliš  vysoká  intenzita  vyvolává  patologické
kožní  změny.  Nicméně  člověk  nemůže  existovat
v prostředí,  které  je  tohoto  záření  zbaveno.  Lze
definovat  určitý  rozsah  intenzity  slunečního  záření,
který  je  optimální  pro  fungování  lidského  těla.
Hormetický  efekt  pravděpodobně  nastává  i
u dalších rozsahů EMP.
  Účelem  norem  platných  v jednotlivých  zemích,
a samozřejmě  i  v Polsku,  je  přesně  definovat
bezpečný

rozsah,

a to

v rámci

elektromagnetického

pole

používaného

pro

telekomunikace  (viz  oddíly  v kapitole  III.,  od  strany
71).

II.2

Působení mikrovlnného
a rádiového záření
na lidi

___________________________

RZEGORZ

ATOŃ

UGENIUSZ

OKITA

Úvod

Výzkum vlivu elektromagnetického záření

(EMZ)  na  zdraví  je  nesmírně  obtížný.  Hlavním
důvodem  je  skutečnost,  že  z etických  důvodů  není
možné  vystavit  lidi  vlivům  testovaných  faktorů  za
kontrolovaných  podmínek  v plném  rozsahu  výkonu
a  v odpovídajícím  časovém  měřítku.  Ačkoli  si  lze
představit  experimenty  s vysokou  intenzitou  pole,
které  vedou  k téměř  okamžitému  vzniku  tepelných
účinků  u lidí,  kteří  se  těchto  experimentů  účastní,
studie  netepelných  účinků  za  kontrolovaných
podmínek  prakticky  není  možné  provádět  (rozdíl
mezi  tepelnými  a netepelnými  účinky  je  popsán
v oddíle  II.1.  na  straně  50).  Očekávané  zdravotní
účinky  netepelných  interakcí  jsou  subtilní  a pokud
k nim  skutečně  dojde,  projeví  se  ve  velmi  dlouhém
časovém  horizontu.  Udržování  skupin  testovaných
lidí  po  dobu  několika  nebo  několika  desítek  let  za
kontrolovaných podmínek je nemožné.
  V této  situaci  mohou  být  závěry  o pozitivním
nebo  negativním  dopadu  pole  založeny  pouze  na
pokusech na zvířatech, na tzv. buněčných kulturách
(izolovaných  buňkách)  nebo  populačních  studiích.
Každé  z těchto  řešení  podléhá  omezením  a má
značné  nevýhody.  V případě  pokusů  na  zvířatech
není  zřejmé,  zda  jsou  výsledky  přenositelné  přímo
na lidi kvůli přílišné odlišnosti různých organizmů.

Závěry  ze  studií  s použitím  buněčných  kultur  také
mohou vzbuzovat pochybnosti, a to z toho důvodu,
že buňky se v podmínkách kultury chovají jinak než
v organizmu.  Například  nejsou  u nich  aktivovány
složité  obranné  mechanizmy.  Naproti  tomu  jsou
výsledky  populačních  studií  zatíženy  chybami
souvisejícími se skutečností, že u sledované skupiny
osob  nelze  spolehlivě  kontrolovat  expozici  EMZ
a navíc  nelze  vyloučit  ani  vliv  tisíců  jiných
environmentálních faktorů.
  Z  těchto  a dalších  důvodů  jsou  pak  výsledky
vědeckých  studií  účinků  EMZ  na  zdraví  v mnoha
případech  protichůdné.  V současné  době  není
možné  jednoznačně  potvrdit  negativní  nebo
pozitivní  dopad  EMZ  na  člověka.  Ve  vědecké
komunitě  panují  velmi  rozdílné  názory,  pokud  jde
o závěry plynoucí z výsledků výzkumu prováděného
v této oblasti

Hlavním zdrojem EMZ, který může mít
negativní vliv na zdraví pro velkou část společnosti,
jsou

emise

související

s bezdrátovými

telekomunikacemi. Při telefonování prostřednictvím
bezdrátového  nebo  mobilního  telefonu  je  nejvíce
exponovaným místem oblast hlavy.

S.A.R. Mortazavi, A. Tavakkoli-Golpayegani, M. Haghani,

S.M.J. Mortazavi. „Looking at the other side of the coin:
the search for possible biopositive cognitive effects of the
exposure to 900 MHz GSM mobile phone radiofrequency
radiation”. J. Environ. Heal. Sci. Eng. 2014; 12: 75.

Působení mikrovlnného a rádiového záření na lidi

Mnoho  vědců  studuje  možný  škodlivý  vliv  EMZ  na
centrální nervový systém. Obzvlášť zranitelný se zdá
být  mozek,  sluchový  a zrakový  nerv,  stejně  jako
štítná žláza, slinné žlázy a oči.
  Výzkum probíhá také v oblasti vlivu EMZ na jiné
systémy,  tkáně  a procesy  v našem  těle,  z nich
můžeme

vyjmenovat

např.

oběhový,

hematopoetický,  imunitní  a reprodukční  systém.
Zkoumá  se  vliv  EMZ  na  cirkadiánní  rytmus,  hojivé
procesy  a na  hormonální  a genovou  rovnováhu.
Odborná

literatura

zabývající

touto

problematikou  je  velmi  rozsáhlá  a různorodá.
V krátké  studii  nelze  postihnout  všechny  uváděné
interakce  elektromagnetického  pole.  Z  tohoto
důvodu budou stručně popsány jen ty otázky, které
se  zdají  být  nejčastěji  kladeny,  a to:  nádorová
onemocnění,  elektromagnetická  hypersenzitivita,
poškození funkce nervové soustavy a nebezpečnost
pro rozmnožovací soustavu.
  Než  se  budeme  věnovat  možným  negativním
vlivům  mikrovln  a rádiových  vln  na  zdraví,  je  třeba
upozornit  na  skutečnost,  že  se  elektromagnetické
pole  na  různých  frekvencích  používá  pro
diagnostické  a léčebné  účely.  Používané  metody
jsou  obecně  považovány  za  zcela  bezpečné  pro
pacienta.  Nejběžnějším  známým  příkladem  je
tomografie

magnetickou

rezonancí.

Toto

zobrazovací vyšetření je proveditelné právě díky
použití elektromagnetického vlnění s rádiovou
frekvencí.

Neustále

jsou

testovány

a implementovány  nové  diagnostické  a léčebné
metody  založené  na  používání  EMZ.  Příkladem
diagnostických  aplikací  je  mikrovlnné  zobrazování
nádorů  prsu,  zatímco  příkladem  léčebných  aplikací
může  být  podpora  léčebných  procesů  při  kostních
onemocněních.

Nádorová onemocnění

Přestože

byly

prováděny

rozsáhlé

epidemiologické studie, nebyl prokázán nárůst rizika
vzniku  nádorů  v oblasti  mozku,  hlavy  a krku
v důsledku zvýšené expozice EMZ.

Vybrané organizace zabývající se
problematikou vlivu EMZ na zdraví
lidí

WHO – World Health Organization
(Světová zdravotnická organizace)
Organizace působící v rámci Organizace
spojených národů. Zabývá se ochranou
zdraví. Jednou z otázek, které leží
v zájmové oblasti WHO, je vliv
environmentálních faktorů na lidské
zdraví, včetně působení EMZ.

IARC – International Agency for
Research on Cancer (Mezinárodní
agentura pro výzkum rakoviny)
Tato agentura je součástí WHO a jejím
posláním je koordinovat mezinárodní
výzkum maligních nádorů. IARC se mimo
jiné zabývá klasifikací environmentálních
faktorů z hlediska pravděpodobnosti
jejich karcinogenního vlivu na člověka.
IRAC zařadila EMZ v rozsahu rádiových
frekvencí do skupiny faktorů, které
mohou mít karcinogenní účinek, ale
vědecké důkazy potvrzující jejich
karcinogenitu nebyly uznány za
dostačující.

ICNIRP – International Commission on
Non-Ionizing Radiation Protection
(Mezinárodní komise pro ochranu před
neionizujícím zářením)
ICNIRP je organizace nezávislých vědců
zabývajících se studiem možných účinků
neionizujícího záření na lidské zdraví.
ICNIRP mimo jiné vydává směrnice
doporučující úrovně intenzity
elektromagnetického pole, které zajišťují
bezpečné používání technologií
založených na využívání EMZ.

II.2

Biologie a medicína

Mýtus:

Agentura IARC považuje rádiové záření
za karcinogenní faktor

roce

2011

společnost

IARC

zařadila

elektromagnetické pole v oblasti rádiových kmitočtů
do  kategorie  karcinogenních  faktorů  skupiny  2B.
Toto  tvrzení  se  velmi  často  objevuje  ve  vědeckých
publikacích,  ale  také  v hromadných  sdělovacích
prostředcích  a je  předkládáno  veřejnosti  bez
jakéhokoli  vysvětlení  nebo  komentáře.  To  vede
k mnoha  nedorozuměním  a vyvolává  zbytečné
obavy. Pro lidi bez odborných znalostí je toto sdělení
jednoznačné:  „EMZ  způsobuje  rakovinu“.  Takto
jednoduché to však není.
  Možná  bychom  mohli  začít  tím,  že  uvedeme
jiné,  mnohem  známější  faktory,  které  IARC  rovněž
zařadila  do  skupiny  2B.  V současné  době  existuje
311  těchto  faktorů  a patří  k nim  mimo  jiné:  extrakt
z listů aloe vera, kyselina kávová, chloroform, nafta,
implantované  cizí  předměty  obsahující  nikl  (např.
náušnice),  naftalen,  nakládaná  zelenina  nebo
zásypový  pudr  na  bází  mastku.  Každý  z nás  se
s většinou těchto faktorů denně setkával či setkává.
  Zde

stručně

vysvětlime,

v čem

spočívá

klasifikace  karcinogennních  faktorů  dle  IARC.  Tyto
faktory byly rozděleny do pěti skupin:

•  skupina 1: prokázané karcinogeny pro člověka;
•  skupina  2A:  pravděpodobně  (orig.  „probably“)

karcinogenní pro člověka;

• skupina

2B:

podezřelé

karcinogeny

(orig.

„possibly“) pro člověka;

• skupina 3: faktory, které nelze klasifikovat jako

karcinogenní pro člověka;

• skupina 4: pravděpodobně nejsou karcinogenní

pro člověka.

K  jistému  nedorozumění  dochází  kvůli  potížím
s překladem  dvou  anglických  slov  použitých
k definování  skupiny  2A  a 2B.  Dalo  by  se  říci,  že
anglické

„possibly“

znamená

spíše

nízkou

a „probably“  spíše  vysokou  pravděpodobnost.
Definici  skupiny  2B  by  tedy  bylo  možné  přeložit
i takto: „skupina 2B: faktory, jejichž karcinogenita je
málo pravděpodobná“. Citujme podrobnou definici
skupiny  2B:  „Kategorie  2B  se  používá  ve  vztahu
k faktorům, u nichž je důkaz rakovinotvornosti u lidí
omezený  a existuje  méně  než  dostatečný  důkaz
rakovinotvornosti  u experimentálních  zvířat.  [...]
Faktor může být zařazen do této kategorie také na
základě  silných  mechanistických  předpokladů
a dalších  relevantních  údajů.“  (dle  překladu  autorů
této  publikace)

. Pod pojmem „mechanistické

předpoklady”  chápeme  ty  předpoklady,  které
vyplývají  přímo  ze  zákonů  základních  vědeckých
disciplín,  například  fyziky,  chemie,  biologie  atd.
Stručně  řečeno,  nemůžeme  vyloučit  karcinogenitu
elektromagnetického  záření  s ohledem  na  základní
zákony fyziky, chemie a biologie (protože neznáme
všechny zákony, jimiž se svět řídí), ale neexistují ani
vědecké  důkazy,  které  by  potvrdily  skutečnou
karcinogenitu tohoto záření.

Souvisí to s výše uvedenými potížemi při interpretaci
výsledků studií

. Vztah mezi rakovinou štítné žlázy

a expozicí elektromagnetickému záření je skvělým
příkladem toho, jak zásadní je eliminovat jiné
zásadní environmentální faktory než EMZ.

Vědci  sledovali  nárůst  případů  onemocnění
rakovinou  štítné  žlázy  ve  Švédsku  v letech  1970–
2013.  Ve  sledovaném  období  se  expozice  EMZ
výrazně  zvýšila,  přičemž  rostla  také  incidence
rakoviny  štítné  žlázy.  Nicméně  tato  samotná
statistická  závislost  (korelace)  neznamená,  že  zde
existuje příčinná souvislost.

IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, World Health Organization, International Agency

for Research on Cancer. „Non-ionizing radiation. Part 2, Radiofrequency electromagnetic fields”.

Tamtéž.

Působení mikrovlnného a rádiového záření na lidi

Ukázalo  se,  že  ve  stejném  období  došlo  také
k nárůstu  ionizujícího  záření.  Důvodem  byla  větší
dostupnost  diagnostických  metod  využívajících
ionizující  záření  (např.  počítačová  tomografie  nebo
stomatologická radiologie). Je všeobecně známo, že
incidence  rakoviny  štítné  žlázy  úzce  souvisí
s expozicí ionizujícímu záření.
  Existuje  však  ještě  jeden,  dosti  neintuitivní
efekt,  který  je  nutno  vzít  v úvahu.  Hodně  případů
onemocnění  může  totiž  vyplývat  z technologického
pokroku  v medicíně.  Na  jedné  straně  dochází  ke
zlepšení

kvality

lékařské

péče,

což

vede

k prodloužení  střední  délky  života,  přičemž  většina
případů  nádorových  onemocnění  se  vyskytuje
u starších osob. Na druhé straně existují efektivnější
diagnostické  metody  a tato  onemocnění  jsou
jednoduše nalezena častěji. V minulosti lidé umíralo
z blíže  neurčených  důvodů,  dnes  lze  většinu  úmrtí
přičíst  konkrétním  onemocněním,  jako  je  například
rakovina  štítné  žlázy.  Bohužel  neexistuje  žádný
snadný  způsob,  jak  odhadnout  relevanci  těchto
faktorů.
  V posledních  letech  bylo  provedeno  mnoho
experimentů,

jejichž

účelem

bylo

prokázat

karcinogenitu

expozice

elektromagnetickému

záření. Velké naděje na jednoznačnou odpověď byly
vkládány  do  dvou  široce  pojatých  dlouhodobých
studií.  I když  se  přímo  netýkají  působení  na  lidské
zdraví,  neboť  byly  prováděny  na  zvířatech,  stojí  za
to je zde připomenout.
  Jedním

z těchto

projektů

studie

dlouhodobého vlivu elektromagnetického záření na
potkany, kterou od roku 2005 provádí Institut
Bernadina Ramazziniho

. Druhým projektem je

výzkum  vlivu  záření  vyzařovaného  celulárními
mobilními  zařízeními,  taktéž  za  využití  zvířecích
modelů  (myši  a potkani),  prováděný  v rámci
programu  Národního  toxikologického  programu
(National  Toxicology  Program  –  NTP).  NTP  je
program,

jehož

cílem

identifikovat

environmentální rizika pro lidské zdraví. V roce 2016
byla

zveřejněna

vstupní

zpráva

o průběhu

a výsledcích projektu NTP.

„ICNIRP Note On Recent Animal Carcinogenesis

Studies”, Munich, Germany. 2018; September: 1–8.

  V obou  studiích  byly  použity  velmi  početné
skupiny zvířat (Ramazzini – asi 2500, NTP – asi 360).
Bylo  studováno  elektromagnetické  záření  při
frekvencích  používaných  pro  mobilní  komunikace.
Nejvyšší  použité  hustoty  výkonu  byly  větší  než
hodnoty,  které  se  používají  v praxi  a  s nimiž  se  lze
setkat v okolním prostředí. Zvířata byla exponována
poli po velkou část dne (Ramazzini – 19 hodin, NTP
–  18  hodin)  a po  celý  jejich  život  od  okamžiku
početí.  Byla  sledována  incidence  onemocnění
exponovaných  zvířat  různými  druhy  rakoviny
a výsledky

byly

porovnávány

s kontrolními

skupinami. V obou studiích vědci pozorovali zvýšený
výskyt některých vzácných neoplastických změn,
neurinomu

(jinak:

„schwannomu“)

srdce

a mozkového gliomu.
  Bohužel  u obou  výzkumných  projektů  mohou
výsledky,  a zejména  jejich  interpretace,  vyvolávat
určité  pochybnosti.  Například  v těchto  studiích
často

vůbec

nebyly

pozorovány

případy

sledovaných typů nádorů v kontrolních skupinách
(ačkoli historické údaje, jimiž Ramazziniho institut
a NTP disponují, naznačují, že by se měly očekávat).
Za

těchto

okolností

i nepatrné

procento

onemocnění ve skupinách exponovaných poli
představuje

významný

nárůst

srovnání

s kontrolní  skupinou,  kde  nebyly  žádné  případy
onemocnění.  Stávalo  se  i to,  že  v silném  poli  bylo
případů onemocnění méně než v kontrolní skupině.
Navíc má kontrolní skupina ve studii NTP nižší míru
přežití  než  skupina  zvířat  vystavená  účinkům  pole,
což  může  naznačovat,  že  pole  způsobuje  zvýšení
střední  délky  života.  Autoři  si  uvědomují,  že
výsledky, k nimž dospěli, jsou málo přesvědčivé, ale
dochází  k závěru,  že  jejich  důkazy  by  měly  přimět
IARC k revizi klasifikace EMZ.
  Kritické  hodnocení  výsledků  obou  studií
pravděpodobně  nepovede  ke  změně  zařazení  EMZ
do  jiné  skupiny  karcinogenů,  než  je  tomu  v nyní.
Stejný

názor

zastává

ICNIRP

v dokumentu

zveřejněném v roce 2018

Tamtéž.

II.2

Biologie a medicína

Jsou  tam  dopodrobna  vysvětleny  informace,  proč
jsou

výsledky

výzkumu

provedeného

NTP

a Ramazziniho institutem nepoužitelné pro revizi
doporučení

maximálních

úrovní

expozice

elektromagnetickému  záření  v rádiových  pásmech.
Dokument  poukazuje  na  četné  metodické  chyby,
k nimž  došlo  v obou  případech,  a upozorňuje,
že existuje  nekonzistentnost  výsledků,  k nimž  obě
skupiny dospěly.
  Výsledky  některých  studií  mohou  naznačovat,
že  expozice  EMZ  zvyšuje  riziko  vzniku  rakoviny
a v kombinaci

s expozicí

jiným

známým

karcinogenům umocňuje jejich nárůst. Nelze
vyloučit, že tepelné účinky v tomto případě
představují

hlavní

nebo

jediný

biologický

mechanizmus. Jelikož nejsou známy žádné nesporně
potvrzené  mechanizmy  přímého  netepelného  vlivu
elektromagnetického  záření  na  vývoj  nádorového
onemocnění,  lze  tuto  závislost  zpochybnit

. V této

souvislosti  WHO  zastává  názor,  že  pokud  jde
o mechanizmy  vlivu  EMZ  na  člověka,  jsou  všechny
zdravotní  účinky  s tím  spojené,  včetně  rakoviny,
důsledkem

zvýšení

teploty.

A protože

jsou

mechanizmy  tepelné  interakce  známé  a jejich
účinky  snadno  měřitelné,  mohou  být  na  jejich
základě  stanoveny  normy  pro  bezpečné  úrovně
intenzity MEZ.

Elektromagnetická
hypersenzitivita

Elektromagnetická hypersenzitivita (EHS –

Electromagnetic  HyperSensitivity,  někdy  také:
„elektrosenzitivita“)  je  považována  za  idiopatické
onemocnění,  tj.  takové  onemocnění,  jehož  příčiny
nejsou  známy  a je  vyvoláno  blíže  neurčenými
faktory. EHS je spojena s celou řadou nespecifických
symptomů,  které  je  někdy  obtížné  objektivně
posoudit:  např.  zvýšená  únava,  slabost,  bolest
hlavy,  tinnitus,  nespavost,  poruchy  paměti,  bolesti
v různých  částech  těla,  kardiologické  dysfunkce,
pocit tepla, nevolnost, závratě atd.

A. Schoeni, K. Roser, M. Röösli. „Symptoms and the use

of wireless communication devices: A prospective cohort
study in Swiss adolescents”. Environ. Res. 2017; 154: 275–
283.

M.J. Gruber, E. Palmquist, S. Nordin. „Characteristics of

perceived electromagnetic hypersensitivity in the general
population”. Scand. J. Psychol. 2018; 59(4): 422–427.

Nejsou známy žádné nesporně
potvrzené mechanizmy přímého
netepelného vlivu mikrovln na vývoj
nádorového onemocnění.

___________________________

Lidé  uvádějící  příznaky  související  s působením
elektromagnetického pole jsou v odborné literatuře
často  označováni  jako  „lidé,  kteří  sami  sebe  určují
jako hypersenzitivní”

V mnoha studiích byla prokázána neexistence
spojitosti

mezi

příznaky

udávanými

hypersenzitivními lidmi a skutečnou expozicí poli.

Například v jedné z výzkumných studií

nebyl

prokázán častější výskyt příznaků souvisejících s EHS
u uživatelů mobilních telefonů. Zdá se, že povědomí
testovaných  osob  o tom,  že  je  používáno  pole,  má
vliv  a výsledky  tohoto  typu  výzkumu.  Z  tohoto
důvodu  by  se  u provokačních  testů  (kdy  se  zjišťuje
reakci  testovaných  osob  na  přítomnost  EMZ)  měla
použít dvojitě zaslepená studie.
  Jedná  se  o výzkumnou  metodu,  kdy  ani
testovaná osoba, ani osoba, která test provádí, neví,
zda  se  v daném  vzorku  testovaný  faktor  vyskytuje,
nebo  nikoliv.  Díky  tomu  není  přítomen  prvek
autosugesce  (tj.  situace,  kdy  testovaný  subjekt
negativní  účinky  očekává  a tím  si  je  může  sám
navodit)  ani  prvek  sugesce  ze  strany  testujícího
(přestože  testovaný  subjekt  neví,  zda  je  v daném
případě EMZ přítomno či nikoliv, testující mu může,
ať  už  vědomě,  či  nevědomky,  tuto  informaci
poskytnout).

Mortazavi et al., op. cit.; Gruber et al., op. cit.

Mortazavi et al., op. cit.; C. Boehmert, A. Verrender, M.

Pauli, P. Wiedemann. „Does precautionary information
about electromagnetic fields trigger nocebo responses?
An experimental risk communication study”. Environ.
Heal. A Glob. Access Sci. Source. 2018; 17(1): 1–15; A.
Klaps, I. Ponocny, R. Winker, M. Kundi, F. Auersperg, A.
Barth. „Mobile phone base stations and well-being –
A meta-analysis”. Sci. Total Environ. 2016; 544: 24-30.

Mortazavi et al., op. cit.

Působení mikrovlnného a rádiového záření na lidi

U pokusů na zvířatech není jasné,
zda jsou s ohledem na zásadní
odlišnosti různých organizmů
výsledky přenositelné přímo na lidi.

___________________________

  Tato  metoda  se  zdá  být  zvláště  důležitá
v případě  výzkumu  EHS.  Určité  shrnutí  této
problematiky

představuje

tzv.

metaanalýza

sedmnácti

článků

o zdravotních

dopadech

elektromagnetického

pole

vyzařovaného

základnovými

stanicemi

mobilních

sítí

Analyzovány  byly  mimo  jiné  rozdíly  mezi  výsledky
dvojitě zaslepených studií a výsledky pokusů, v nichž
byli  účastníci  o přítomnosti  pole  informováni.  Když
testovaní  věděli,  že  jsou  vystaveni  působení
elektromagnetického pole, symptomy se objevovaly
častěji,  ale  když  byly  testy  dvojitě  zaslepené,
neexistovala  žádná  souvislost  mezi  expozicí
(vystavením  EMZ)  a symptomy.  Stručně  řečeno,
pocitově negativní účinky se objevovaly spíše tehdy,
když  je  testované  subjekty  očekávaly,  a nikoliv
tehdy,  když  byly  skutečně  vystaveny  EMZ.  To
naznačuje,  že  alespoň  některé  z pozorovaných
účinků  lze  vysvětlit  psychologickými  faktory,  ale
zároveň  zpochybňuje  skutečný  fyzický  vliv  pole  na
pocitové vnímání testovaných subjektů.
  Rozsáhlá  epidemiologická  studie  související
s EHS  dokončená  v roce  2015  zahrnovala  téměř
6000  účastníků

. Cílem projektu bylo zjistit

souvislosti mezi expozicí elektromagnetickému poli
a kvalitou spánku a EHS. Analýza pacientských údajů
o hypersenzitivitě,

obsažených

v oficiálních

lékařských

záznamech,

neodhalila

žádnou

významnou

korelaci

mezi

expozicí

poli

a pozorovanými zdravotními účinky.

Klaps et al., op. cit.

C. Baliatsas, J. Bolte, J. Yzermans, G. Kelfkens, M.

Hooiveld, E. Lebret, I. van Kamp. „Actual and perceived
exposure to electromagnetic fields and non-specific
physical symptoms: an epidemiological study based on
self-reported data and electronic medical records”. Int. J.
Hyg. Environ. Health. 2015; 218(3): 331-44.

Výsledky  naznačují,  že  výskyt  EHS  je  určen
vnímáním  rizika  expozice  EMZ.  Ukázalo  se  také,  že
expozice  vnímaná  testovanými  subjekty  nemá  nic
společného se skutečnou expozicí – testovaní nebyli
schopni  realisticky  posoudit  intenzitu  EMZ  v místě
jejich

bydliště.

jasně

naznačuje

vliv

psychologických  faktorů  v případě  EHS.  Tyto  závěry
jen  doplňují  obraz,  který  se  rýsuje  z rešerší
literatury.  Zdá  se,  že  neexistuje  souvislost  mezi
subjektivním  pocitovým  vnímáním  a expozicí  EMZ,
a to  bez  ohledu  na  to,  zda  se  testované  subjekty
považují  za  EHS,  nebo  ne.  Navíc  se  nepotvrdilo,  že
by  elektrosenzitivní  lidé  byli  schopni  vnímat
působení elektromagnetického pole.
  Výzkum  pokračuje  i  v tom,  jak  rozšířeným
jevem  EHS  je.  Rozsah  tohoto  jevu  lze  určit  na
základě zkušeností zdravotnických pracovníků, kteří
ve  své  praxi  přicházejí  do  styku  s hypersenzitivními
lidmi.  Odhaduje  se,  že  68-75 %  těchto  pracovníků
v Evropě  se  setkalo  s pacienty,  kteří  spojují  své
obtíže  s působením  EMZ.  Například  výsledky
průzkumů

provedených

mezi

nizozemskými

hygieniky a lékaři ukázaly, že přibližně 1/3 z nich  se
ve  své  praxi  setkala  s EHS.  Mnoho  respondentů
považuje  do  jisté  míry  za  pravděpodobné,  že
existuje  příčinná  souvislost  mezi  symptomy
udávanými

pacienty

a expozicí

elektromagnetickému

poli,

a proto

někdy

doporučují pacientům tuto expozici snížit. Stává se
tedy, že pacienti od svých lékařů slyší, že za jejich
potíže

skutečně

může

být

odpovědné

elektromagnetické pole.
Populační studie umožňují určit frekvenci
výskytu

EHS,

a také

definovat

profil

elektrosenzitivních osob

. Nejčastěji si na EHS

stěžují ženy středního věku, které uvádějí , že jejich
zdravotní  stav  není  nejlepší.  Elektrosenzitivita  je
nejčastěji  následkem  jednorázové  expozice  poli
s vysokou  hustotou  výkonu  nebo  dlouhodobé
expozice.

Gruber et al., op. cit.

II.2

Biologie a medicína

Tyto

závěry

byly

učiněny

provedení

dotazníkových šetření u náhodně vybraných lidí. 91
z 3341

respondentů

pokládalo

elektrosenzitivní  osoby.  To  může  naznačovat,  že
přibližně  3 %  společnosti  spojuje  zhoršení  jejich
pocitové pohody s vlivem EMZ.
  Vzhledem  k tomu,  že  neexistují  věrohodné
důkazy  o netepelných  účincích  EMZ  na  fyzické
úrovni,  zdá  se,  že  by  neměly  být  očekávány  ani
biologické  účinky.  Lidské  tělo  je  však  tak  složitý
systém,  že  biologické  účinky  mohou  nastat  i bez
přítomnosti  fyzického  podnětu.  V medicíně  jsou
dobře  známé  a široce  popsané  efekty  placeba
a noceba.  Spočívají  ve  skutečnosti,  že  sugesce
pozitivního  (placebo)  nebo  negativního  (nocebo)
účinku fyzikálně-chemického faktoru může skrze vliv
na psychiku způsobit zdravotní účinky.
  Efekt nocebo je jednou z navrhovaných hypotéz
vysvětlujících  vliv  elektromagnetického  pole  na
člověka.  Pokud  je  efekt  nocebo  odpovědný  mimo
jiné  za  výskyt  EHS,  je  snadné  dojít  k závěru,  že
správný  a férový  způsob  komunikace  o rizicích
spojených  s působením  pole,  nebo  o neexistenci
těchto  rizik,  je  klíčem  k boji  s touto  nemoci.  Na
druhé  straně  nesprávná  informovanost  a udržování
atmosféry

rizika

mohou

mnohým

způsobit

konkrétní zdravotní škody.
  Výzkum  efektu  nocebo  v kontextu  EMZ
ukazuje,  že  i doporučení  k zachování  obezřetnosti
při  používání  bezdrátových  komunikačních  zařízení
(často  vyžadovaná  právními  předpisy)  mohou
u průměrného  příjemce  tohoto  doporučení  vést
k přesvědčení,  že  používání  dané  technologie  je
nebezpečné.  Ukázalo  se  například,  že  počet
a intenzita  pozorovaných  příznaků  souvisí  více
s parametry  popisujícími  používání  mobilního
telefonu  (např.  počet  odeslaných  a přijatých  SMS
zpráv)  než  se  skutečnou,  naměřenou  expozicí  poli
generovanému  těmito  zařízeními

. Jinými slovy,

příznaky  elektrosenzitivity  souvisejí  spíše  se
subjektivním  přesvědčením  o intenzitě  používání
mobilního telefonu než se skutečnou intenzitou EM
záření.

Schoeni et al., op. cit.

Tato  studie  tedy  ukazuje,  že  neexistuje  žádná
souvislost  mezi  příznaky  a skutečnou  expozicí  –
obtíže vyvolává již samotný pocit nebezpečí.
  Potvrzují  to  výsledky  uvedené  nizozemskými
vědci

, kteří kromě vlivu EMZ zohlednili také další

škodlivé  environmentální  faktory.  Když  je  faktor
snadno  pozorovatelný  –  například  znečištění
ovzduší  či  hluk  –  účastníci  studie  hodnotili
skutečnou  expozici  mnohem  lépe.  Negativní
příznaky,  které  se  u účastníků  vyskytly,  těsněji
souvisely  se  skutečným  znečištěním  ovzduší
a hlukem, kdežto v případě působení EMZ, které, jak
je  známo,  nemůžeme  zaregistrovat  svými  smysly,
žádná taková souvislost neexistovala.

Vliv na nervovou soustavu

Kromě

rizika

vzniku

nádorových

onemocnění  nervového  systému  vlivem  expozice
EMZ  existuje  také  celá  řada  poruch,  které  jsou
přisuzovány  vlivu  tohoto  typu  vln.  Patří  zde  mimo
jiné:  poruchy  spánku  a nespavost,  bolesti  hlavy,
depresivní  poruchy  a deprese,  únava,  poruchy
citlivosti,  poruchy  pozornosti,  kognitivních  funkcí
a paměti, podrážděnost a hyperaktivita, ztráta chuti
k jídlu,  neklid,  úzkost,  nevolnost,  závratě,  svědění
kůže  a nakonec  i změny  na  EEG  záznamu.  Kromě
posledního  z těchto  příznaků,  je  většina  subjektivní
povahy  a překrývá  se  s nespecifickými  příznaky,
které uvádějí také lidé s EHS.
  Mozek  je  v tomto  ohledu  studován  zvláště
intenzivně,  a to  nejméně  ze  dvou  důvodů.  Za  prvé,
mobilní  telefon  se  během  rozhovoru  drží  u hlavy  –
proto  se  tepelné  účinky  projeví  samozřejmě
především na této části těla.

A.L. Martens, M. Reedijk, T. Smid, A. Huss, D. Timmer-

mans, M. Strak, W. Swart, V. Lenters, H. Kromhout, R.
Verheij, P. Slottje, R.C.H. Vermeulen. „Modeled and
perceived RF-EMF, noise and air pollution and symptoms
in a population cohort. Is perception key in predicting
symptoms?” Sci. Total Environ. 2018; 639: 75-83.

Působení mikrovlnného a rádiového záření na lidi

Za  druhé,  existuje  několik  hypotéz  týkajících  se
netepelných  účinků,  které  by  mohly  mít  velký
význam  právě  v případě  mozku.  Potenciální
negativní  účinky  na  centrální  nervovou  soustavu
mohou

souviset

zvýšením

propustnosti

hematoencefalické bariéry, snížením počtu neuronů
a gliových buněk a poruchami ve fungování
neurotransmiterů

. Nebylo to však potvrzeno.

Jedním

z nejčastěji

předkládaných

biochemických mechanizmů vlivu EMZ na lidské tělo
je oxidační stres. Tento mechanizmus je popisován
hlavně ve vztahu k centrální nervové soustavě,
protože

může

vést

k neurodegenerativním

procesům

. Pokud by EMZ mělo reálnou souvislost

s výskytem oxidačního stresu, byl by to silný
argument pro existenci souvislosti mezi expozicí
a rizikem

onemocnění

závažnými

chorobami

centrálního nervového systému, jako jsou nádorová
onemocnění, Alzheimerova choroba a Parkinsonova
choroba

. Dosud nebyly nalezeny žádné důkazy,

které by to potvrdily.
Druhým

nejčastěji

předkládaným

mechanizmem

interakce

předmětného

pole

s organizmem je postižení funkce vápníkových
kanálů. Tyto kanály se nacházejí v buněčných
membránách

a pomáhají

udržovat

iontovou

rovnováhu  v buňkách.  Dalším  prvkem  souvisejícím
s fungováním nervové soustavy je synapse. Má se za
to, že zhoršení procesu učení a zapamatování může
být  způsobeno  dysfunkcí  synapsí.  Byly  zveřejněny
výsledky  studií,  v nichž  byly  tyto  účinky  zjištěny  po
expozici elektromagnetickému poli

. Mnoho vědců

je však zpochybňuje.
  Stejně  jako  u ostatních  aspektů  působení  EMZ
na  zdraví  bývají  výsledky  výzkumu  protichůdné
i v případě nervové soustavy.

Mortazavi et al., op. cit.; B.Z. Altunkaynak, G. Altun, A.

Yahyazadeh, A.A. Kaplan, O.G. Deniz, A.P. Türkmen, M.E.
Önger, S. Kaplan. „Different methods for evaluating the
effects of microwave radiation exposure on the nervous
system”. J. Chem. Neuroanat. 2015; 75: 62-69.

Tamtéž.

Mortazavi et al., op. cit.

Altunkaynak et al., op. cit.

Příznaky elektrosenzitivity souvisejí
spíše se subjektivním přesvědčením
o intenzitě používání mobilního
telefonu než se skutečnou intenzitou
záření. Zdravotní potíže vyvolává již
samotný pocit nebezpečí.

___________________________

Dvě skupiny korejských vědců zkoumaly vliv pole ve
frekvenčních  rozsazích  používaných  v celulárních
mobilních sítích s využitím myší

. Zatímco v jednom

z projektů  bylo  pozorováno  mnoho  negativních
účinků,  ve  druhém  projektu  nebyly  tyto  účinky
zjištěny.  Jedna  skupina  popsala  hyperaktivitu
testovaných zvířat, zatímco druhá skupina nezjistila
žádné  poruchy  chování  ani  paměti,  což  nasvědčuje
tomu,

že

pole

má

u některých

neuro-

degenerativních onemocnění příznivý účinek.

Vliv na reprodukční systém

Rozmnožovací soustava je velmi citlivá na

environmentální  faktory  a důsledky  jeho  dysfunkce
mohou  negativně  ovlivňovat  fertilitu.  Konstrukční
a funkční  změny  mobilních  zařízení  způsobily,  že  je
uživatelé  nosí  v blízkosti  těla  po  mnoho  hodin
denně a také je umísťují do kapes u kalhot. Expozice
pohlavních žláz se tím dramaticky zvýšila. Proto zde
vyvstává  naprosto  odůvodněná  otázka,  mohou-li
potenciální  problémy  s plodností  souviset  s vlivem
EMZ.

J.H. Kim, D.H. Yu, Y.H. Huh, E.H. Lee, H.G. Kim, H.R. Kim.

„Long-term exposure to 835 MHz RF-EMF induces
hyperactivity, autophagy and demyelination in the
cortical neurons of mice”. Sci. Rep. 2017; 7: 1–12; Y. Son,
Y.J. Jeong, J.H. Kwon, H. Do Choi, J.K. Pack, N. Kim, Y.S.
Lee, H.J. Lee. „1950 MHz radiofrequency electromagnetic
fields do not aggravate memory deficits in 5xFAD mice”.
Bioelectromagnetics. 2016; 37(6): 391-399.

II.2

Biologie a medicína

  Nejlepší

shrnutí

studií

vlivu

elektro-

magnetického  záření  na  reprodukční  systém
představují  dvě  metaanalýzy  dostupných  zpráv
o jeho vlivu na kvalitu spermií, které byly provedeny
před  několika  lety

. Bylo zjištěno, že expozice poli

vyzařovanému  mobilním  telefonem  má  negativní
vliv  na  pohyblivost  a životaschopnost  spermií,  ale
nesnižuje  jejich  počet

, přičemž autoři spojují

pozorované  snížení  kvality  spermií  se  zvýšením
teploty  varlat.  Domnívají  se  však,  že  nárůst  teploty
je  způsoben  zahřátím  telefonu  a nevyplývá  přímo
z vlivu EMZ na tkáně.

Rekapitulace

Jak vyplývá z této kapitoly, ve vědecké

komunitě  panují  velmi  rozdílné  názory,  pokud  jde
o vliv EMZ na lidský organizmus. Dostupné výsledky
studií  jsou  v mnoha  případech  protichůdné.
Negativní vliv expozice tímto typem záření na lidské
tělo nelze jednoznačně potvrdit.

J.A. Adams, T.S. Galloway, D. Mondal, S.C. Esteves, F.

Mathews. „Effect of mobile telephones on sperm quality:
A systematic review and meta-analysis”. Environ. Int.
2014; 70: 106–112; K. Liu, Y. Li, G. Zhang, J. Liu, J. Cao, L.
Ao, S. Zhang. „Association between mobile phone use and
semen quality: A systemic review and meta-analysis”.
Andrology. 2014; 2(4): 491-501.

Adams et al., op. cit.

  Vzhledem  k potenciálnímu  riziku  negativních
účinků EMZ  by se zdálo rozumné formulovat určité
optimalizační  pravidlo  –  obdobné  principu  ALARA,
který  se  používá  v případě  ionizujícího  záření.
Pravidlo

ALARA

(„As

Low

Reasonably

Achievable“) uvádí, že je třeba se vyhnout zbytečné
expozici. To je u ionizujícího záření snadno
dosažitelné, protože umělých zdrojů tohoto záření
není

v našem

prostředí

hodně.

U elektromagnetického záření by se musely vypnout
všechny zdroje tohoto záření, tj. prakticky všechna
elektrická, elektronická a komunikační zařízení, což
je

v takto

extrémní

míře

samozřejmě

neproveditelné, ne-li absurdní.
  Je  proto  nezbytné  stanovit  civilizační,  ale
i zdravotní  dopady  takové  operace  ve  vztahu
k riziku,  které  není  plně  potvrzeno,  jako  je  tomu
v případě ionizujícího záření.
  Dále je třeba vzít v úvahu i to, že i ve vědeckých
publikacích  jsou  někdy  výsledky  interpretovány
neobjektivně  nebo  jsou  zveřejňovány  výsledky
studií  prováděných  za  použití  nesprávných  metod.
Kdybychom  vycházeli  z tendenčně  zvolených  studií,
mohli bychom prokázat  negativní dopady působení
rádiových  vln  na  lidský  organizmus,  což  by
v kombinaci  s nízkou  úrovní  znalostí  o tomto  typu
interakce  u široké  veřejnosti  mohlo  přinášet  vážné
negativní sociální důsledky.

DOMINANTNÍ OBLASTI ZKOUMÁNÍ ZDRAVOTNÍCH
DŮSLEDKŮ MIKROVLN A RÁDIOVÝCH VLN

Elektromagnetické záření ovlivňuje lidské organizmy různými způsoby v závislosti na vlnové délce záření. U rádiových vln
a mikrovln je tento vliv především tepelný, tedy jednoduše řečeno, lokální zvýšení teploty v povrchových vrstvách těla. Jsou
vedeny úvahy i o jiných formách vlivu, ale věda nenašla přesvědčivé důkazy o jejich výskytu.

Elektromagnetická
hypersenzitivita?

Několik procentní lidí si stěžuje na
zdravotní potíže, jako je zvýšená
únava, bolest hlavy, tinnitus nebo
nespavost, a výskyt těchto příznaků
spojuje s působením
elektromagnetických polí (EMP) na
organizmus. Výzkum ukazuje, že tyto
příznaky se objevují tehdy, když se
daná osoba subjektivně domnívá, že je
silně vystavena účinkům
elektromagnetického pole, a ne tehdy,
když měření ukazuje, že tomu tak
skutečně je – intenzita příznaků tedy
souvisí s vnímanou, nikoli skutečnou
intenzitou pole. Jsou činěný pokusy
definovat nemoc s názvem
„elektromagnetická hypersenzitivita“
(ang. electromagnetic hypersensitivity,
EHS), někdy také jako
„elektrosenzitivita“.
Nevyřešeným problémem však
zůstává určení příčin a přesné
stanovení souboru příznaků
elektrosenzitivity.

Nádorová

onemocnění?

Mnoho věděckých center provádí

výzkum vlivu používání mobilního

telefonu na výskyt nádorových

onemocnění v oblasti hlavy a krku.

Provádí se také pokusy na zvířatech, při

nichž se zjišťuje vliv elektro-

magnetického pole na jiné orgány.

Zvířecí studie přinášejí nejednoznačné

výsledky. Populační studie vztahů mezi

expozicí EMZ a incidencí nádorových
onemocnění u lidí jsou velmi obtížně

interpretovatelné: v některých studiích

vůbec není pozorována žádná korelace

mezi expozicí a incidencí, v jiných se

incidence zvyšuje s expozicí.

Při interpretaci výsledků by však mělo

být přihlédnuto k pokroku v diagnostice

nádorových onemocnění. Dochází totiž

k tomu, že přes stále stejné procento

pacientů se zvyšuje zachytitelnost

patologických stavů.

Vliv na nervovou
soustavu?

Nejvýraznějším účinkem používání
mobilního telefonu je lokální zvýšení
teploty tkáně. Kromě zahřívání,
jehož účinky jsou v medicíně známy
(viz oddíl II.2. a rámečky na pravé
straně této infografiky), lze
předpokládat i jiné, méně
prokázané účinky, jako je oxidační
stres, dysfunkce synapsí nebo
vápníkových kanálů v membránách
neuronů. Výsledky studií na
zvířatech jsou neprůkazné: některé
studie potvrzují negativní účinky,
z jiných vyplývají dokonce příznivé
účinky pole u některých
neurodegenerativních nemocí.
Na základě dostupných
výsledků studií nelze
jednoznačně potvrdit vliv
elektromagnetických polí na
nervový systém.

Vliv na reprodukční

systém?

Je všeobecně známo, že vyšší teplota

varlat, jakož i mnoho dalších

environmentálních faktorů, má na

kvalitu mužských spermií negativní vliv.

Jelikož se tepelné účinky vlivu EMZ na

organizmus projevují hlavně

v povrchové vrstvě těla (šourek), je

snaha propojit dysfunkci tvorby spermií

s dlouholetým vlivem EMZ na

organizmus. Výsledky zvířecích studií

i studií na lidském spermatu jsou však

neprůkazné.

Nelze definitivně rozhodnout,

zda je snížení pohyblivosti

a životaschopnosti spermií

způsobeno sedavým

způsobem života, nošením

neprodyšného prádla, častými

horkými koupelemi či

pobytem v sauně anebo

působením

elektromagnetického pole.

Úvod

___________________________

• Rostoucí poptávka po telekomunikačních službách stimuluje vývoj nových technologií pro

realizaci telekomunikačních spojení.

• Zavedením každé nové generace mobilní technologie došlo k navýšení rychlosti přenosu

dat o řádové velikosti, zlepšení kvality hovorů a vzniku nových funkcionalit.

• Dnes používaná technologie 4G je provozována po celém světě od roku 2009.

• Síť 5G umožní řadu nových služeb, mimo jiné v oblasti „internetu věcí“ a chytrého

města.

• Tato nová technologie bude využívat nízko-, středně- a vysokofrekvenční pásma,

z nichž všechna mají své výhody a omezení.

• K rozšíření 5G sítí je nutná příprava anténní infrastruktury a zavedení nových

technologických řešení.

• Technologie 5G najde široké uplatnění v mnoha oblastech hospodářství: průmyslu čtvrté

generace, moderním zemědělství a sektoru služeb.

• Rychlejší a mnohem spolehlivější technologie mobilní komunikace umožní revoluci mimo

jiné ve zdravotní péči (e-zdravotnictví), podpora osob se zdravotním postižením nebo
správa městské infrastruktury.

• Nové interakční možnosti a rychlý přístup k velkým datovým zdrojům budou využívány

i v oblasti zábavy a vzdělávání. Nově bude možné například soupeřit na dálku nebo
používat mnohem personalizovanější vzdálené průvodce a překladače.

• Nové služby, nové profese, vyšší kvalita připojení a úspory – to jsou jen některé

z výhod 5G pro běžného občana.

• Podnikatelé získají více příležitostí k automatizaci a využití vzdálených řešení.

Snížením počtu služebních cest a zrušením nepotřebných pracovních míst ušetří
finanční prostředky.

• Odhaduje se, že díky novým technologiím a službám se světové HDP zvýší až o cca

7 %.

106

IV.1

Generace mobilních
technologií – úvod

___________________________

ARIUSZ

AJEWSKI

Současné mobilní sítě (4G LTE) prošly

dlouhou cestou vývoje, aby splnily rostoucí
očekávání účastníků telekomunikačního trhu. Nové
standardy

mobilní

technologie

byly

implementovány  zhruba  každých  deset  let.
Připoměňme si ve zkratce tento vývoj.

1G: mobily

První rádiové sítě, k jejichž provozu bylo

dané  území  rozděleno  na  buňky,  neboli  oblasti
pokryté  jednotlivými  základnovými  stanicemi,
vznikly začátkem 80. let minulého století. Jako první
vznikly  tyto  sítě  v USA,  založené  na  systému
nazvaném  AMPS  (ang.  Advanced  Mobile  Phone
System),

v Japonsku

(systém

1NTT)

a ve

skandinávských zemích, které společně vypracovaly
systém  NMT  (ang.  Nordic  Mobile  Telephone).
Jednalo  se  o první  celulární  systém  v Evropě
a jediný,  který  poskytoval  pokrytí  několika  států
(mobilní systémy 1G nebyly vzájemně kompatibilní).
Zpočátku tento systém využíval pásmo 450 MHz, ale
po dosažení maximální kapacity byla spuštěna  jeho
modernizovaná  verze  s využitím  pásma  900  MHz.
V roce

1992

společnost

Polska

Telefonia

Komórkowa  zprovoznila  polskou  mobilní  síť  1G
s názvem  „Centertel“.  Tato  sít  byla  založena  na
systému  NM-T450i  –  modernizované  verzi  systému
NMT450.
  Pásmo  450  MHz  poskytovalo  dobré  rádiové
pokrytí  velké  oblasti  v rámci  jedné  buňky.  Pro
zajištění  služeb  mobilních  sítí  podél  pobřeží,  dálnic
nebo  ve  velkých  venkovských  oblastech  tak  stačil

menší počet buněk než v případě sítí provozovaných
ve vyšších pásmech rádiových kmitočtů. Na druhou
stranu  byla  kapacita  buňky  měřená  počtem
současně připojených účastníků stále stejná, což při
rostoucím  počtu  účastníků  v hustě  obydlených
oblastech  vedlo  k nedostatečnému  přístupu  ke
službám.  Z tohoto  důvodu  operátoři  začali  zavádět
i verzi  využívající  pásmo  900  MHz  a vytvářeli  tak
buňky menších velikostí.
  Sítě  1G  využívaly  principu  vícenásobného
přístupu  s frekvenčním  dělením  –  FDMA  (ang.
Frequency Division Multiple  Access). To znamenalo,
že  terminálu  (koncovému  zařízení)  byl  po  celou
dobu spojení přidělen jeho  vlastní rádiový kanál ve
formě určitého úseku frekvenčního pásma, obvykle
25  nebo  30  kHz.  Tento  způsob  použití  rádiového
kanálu  byl  však  neefektivní,  protože  kanál  byl
obsazen  po  celou  dobu  spojení,  bez  ohledu  na  to,
zda  uživatel  hovoří  nebo  mlčí.  S rostoucím  počtem
telefonních  hovorů  iniciovaných  dalšími  účastníky
se  kapacita  základnové  stanice  rychle  vyčerpávala,
protože  počet  rádiových  kanálů  připadajících  na
danou základnovou stanici byl stále stejný.

90. léta: 2G a roaming

Základním cílem při vývoji druhé generace

mobilní  sítě  (2G),  tj.  systému  GSM  (ang.  Global
System  of  Mobile  Communications),  bylo  to,  aby
služby  této  mobilní  sítě  mohly  být  poskytovány
mnohem  většímu  počtu  účastníků,  než  tomu  bylo
doposud.

______________________________________

Na analýzy popisované v této publikaci byla
poskytnuta dotační podpora Národního centra
pro výzkum a vývoj v rámci projektu: "Zavádění
sítě 5G do polského hospodářství 5G@PL"
(Program Gospostrateg)

______________________________________

Generace mobilních technologií – úvod

107

Nový  standard  měl  být  navíc  založen  na  digitálním
přenosu  hovorů,  čímž  byla  zaručena  mnohem  lepší
ochrana  proti  odposlechu  a lepší  kvalita  spojení.
K významným  zlepšením  patřila  také  vzájemná
kompatibilita  2G  sítí  vybudovaných  různými
operátory, díky níž měli účastnící možnost používat
roaming,  tzn.  telekomunikační  služby  poskytované
mimo síť domácího operátora.
  Norma  popisující  fungování  systému  GSM  byla
definitivně  vypracována  Evropským  ústavem  pro
telekomunikační  normy  ETSI  (ang.  European
Telecommunications  Standards  Institute)  v roce
1991. Ačkoli byl původně systém GSM uvažován pro
provoz  v Evropě  pouze  v pásmu  900  MHz,  bylo
později  zavedeno  také  pásmo  1800  MHz.  Naproti
tomu  byla  pro  USA  vyvinuta  jiná  verze  systému,
která se měla provozovat v pásmu 1900 MHz.
  Na  rozdíl  od  sítě  1G  se  přenášená  informace
v systému  2G  nejprve  převáděla  do  digitální
podoby.  Tím  bylo  umožněno  použití  mechanizmů,
které  snížily  objem  informací  a upravily  způsob,
jakým  je  uživatel  přenášel  na  rádiovém  kanálu.
Prvním mechanizmem je hlasová komprese, díky níž
se  digitální  záznam  hovoru  přenáší  rádiovým
kanálem  za  použití  menšího  objemu  dat  než
v případě

nekomprimovaného

signálu.

Tento

postup  výrazně  snižuje  zatížení  rádiového  kanálu,
ačkoli  vede  ke  snížení  kvality  telefonního  spojení,
které je uživateli vnímáno.
  Druhý

mechanizmus

spočívá

v rozdělení

digitálního signálu vysílaného uživateli na fragmenty
s jejich

následným

cyklickým

přenosem

rádiovém  kanálu.  Děje  se  tak  v časových  úsecích
(ang.  timeslot),  což  jsou  periodicky  se  opakující
přenosová okna, ve nichž daný uživatel odesílá nebo
přijímá data. Použití této přístupové metody, známé
jako  TDMA  (ang.  Time  Division  Multiple  Access),
umožnilo

výrazně

zvýšit

počet

uživatelů

využívajících  rádiový  přístup  v daném  frekvenčním
pásmu.

  Další  práce  na  vývoji  standardu  2G  vyústily
v roce  1997  specifikací  systému  GSM  s názvem
Phase 2+, která zahrnovala technologie přenosu dat
HSCSD  (ang.  High  Speed  Circuit  Switched  Data),
GPRS  (ang.  General  Packet  Radio  Service)  a EDGE
(ang. Enhanced Data rates for GSM Evolution). První
z těchto technologií používala stejné rádiové kanály,
které se v systému GSM používaly pro přenos hlasu.
To  znamenalo,  že  tyto  kanály  byly  obsazeny  po
celou  dobu  trvání  spojení,  a to  i tehdy,  když  se
žádná  data  nepřenášela.  Novější technologie: GPRS
a EDGE,  často  označované  jako  2.5G  sítě,  přinesly
do  2G  sítě  přenos  s přepínáním  paketů,  tzn.  že
uživatelé  odesílají  a přijímají  paketová  data  se
vzájemným  sdílením  fyzických  kanálů.  Použitím
tohoto  typu  přenosu  se  změnil  také  princip
zpoplatnění,  založený  na  objemu  přenášených  dat,
a nikoli na době připojení, kdy byla data přenášena,
jak tomu bylo v případě technologie HSCSD.

3G: multimediální služby

Třetí generaci mobilních systémů operátoři

zaváděli  v prvních  letech  tohoto  století.  Používala
koncepci 2.5G sítě v oblasti paketového přenosu dat
a na  rozdíl  od  systému  GSM  měl  systém  3G  od
počátku  umožňovat  poskytování  různých  služeb
(přenos  zvuku  a videa  a paketových  přenos  dat).
V důsledku  toho  bylo  nutné  rozšířit  páteřní  síť
spojující základnové stanice. Avšak největších změn
oproti  síti  2G  doznala  rádiová  část.  Mezinárodní
telekomunikační  unie  (ITU,  ang.  International
Telecommunication

Union),

jako

organizace

založená  za  účelem  standardizace  a regulace
telekomunikačního  a radiokomunikačního  trhu  na
světě,  přidělila  pro  použití  v sítích  3G  kmitočtová
pásma:  790-960  MHz,  1710-2025  MHz,  2110-2200
MHz,  2300-2400  MHz  a 2500-2600  MHz,  z nichž
některá již byla používána systémy GSM. V 3G sítích
byla  použita  jiná  metoda  rádiového  přístupu  než
u GSM.  Tato  metoda  umožňovala  připojení  ještě
více  účastníků  a nabízela  vyšší  přenosovou  rychlost
dat.

108

IV.1

Technologie 5G

Mýtus:

Čím je základnová stanice vzdálenější, tím je to
lepší, protože záření je slabší

Čím dále jsme od základnové stanice, tím menšímu záření jsme vystaveni, což vyplývá
přímo  z jevu,  kterému  říkáme  tlumení  elektromagnetického  vlnění.  K zaručení
dostupnosti rádiových služeb je však nutné zajistit minimální úroveň výkonu rádiového
signálu  po  celé  oblasti.  Toho  lze  dosáhnout  dvěma  způsoby:  použitím  jedné  výkonné
základnové  stanice  nebo  pomocí  několika  mnohem  méně  výkonných  základnových
stanic. Expozice záření ve stejné vzdálenosti od základnové stanice tak může být zcela
odlišná.
Je  potřeba  si  také  uvědomit,  že  vysílací  antény  jsou  nejčastěji  instalovány  ve  větší
výšce,  a radiový  paprsek  je  vytvarován  tak,  aby  se  rádiové  vlny  šířily  v horizontální
rovině,  přičemž  ve  směru  dolů  je  signál  antény  velmi  utlumen.  To  znamená,  že  lidé,
kteří  se  nacházejí  v malé  vzdálenosti  pod  anténou,  nejsou  vystaveni  vysokým
hodnotám EMP.
Za  zmínku  stojí,  že  koncová  zařízení  (např.  mobilní  telefony)  mnohdy  mohou
způsobovat větší  expozici elektromagnetickému polí než  základnové stanice: přestože
mají  mnohonásobně  menší  výkon  rádiového  záření,  jsou  v přímém  kontaktu
s uživatelem. V důsledku toho je expozice EMP ze strany koncového zařízení větší než
ze  strany  základnové  stanice.  Koncová  zařízení  navíc  využívají  algoritmy,  které  mění
výkon  vysílaného  rádiového  signálu  podle  síly  signálu  přijímaného  od  základnové
stanice: čím slabší je přijímaný signál, tím větší výkon signálu vyzařuje koncové zařízení.
Pro  uživatele  mobilních  sítí  tedy  velká  vzdálenost  od  základnové  stanice  paradoxně
znamená větší expozici elektromagnetickému záření.

Ačkoliv se nepovedlo vytvořit globálně jednotný 3G
systém,  byla  definována  rodina  systémů  s názvem
IMT-2000,  které  mohly  spolupracovat  a nabízet
podobné  funkcionality.  Patří  k nim  také  standard
UMTS  (ang.  Universal  Mobile  Telecommunications
System),  navržený  Evropským  ústavem  pro
telekomunikační

normy

a zavedený

většinou

operátorů na světě. Záštitu nad vývojem tohoto
a dalších standardů mobilních sítí převzala dohoda

3GPP  (ang.  3G  Partnership  Project),  která  sdružuje
největší  standardizační  organizace  ve  světě
telekomunikací.

4G: doba chytrých telefonů

Pokračující rozvoj internetových služeb byl

čím  dál  tím  náročnější  na  efektivitu  datových
přenosů.

Generace mobilních technologií – úvod

109

Proto se další vývoj mobilních technologií zaměřil na
vytvoření  standardu,  který  by  zajistil  zlepšení
přenosových  rychlosti  a spolehlivosti  datových
přenosů  na  stávající  3G  síťové  infrastruktuře.
V závěru  roku  2008  konsorcium  3GPP  zveřejnilo
první  verzi  standardu  sítě  4G  LTE,  která  byla
původně

provozována

v pásmu

1800

MHz

s kanálovými  šířkami  od  1,4  MHz  do  20  MHz.
Zároveň  tento  standard  specifikoval  zdokonalené
kódování,  optimalizované  přenosové  rychlosti
a větší kapacitu. Kromě zvýšené přenosové kapacity
se standard 4G LTE vyznačuje také nízkým výskytem
přenosových  ztrát  a chyb  a mnohem  nižší  dobou
odezvy ve srovnání s 3G.
  Přenos v síti 4G dosahuje rychlosti až 150 Mb/s
při  předávání  dat  směrem  ke  koncovému  uživateli,
odesílání  paketů  pak  probíhá  rychlostí  až  50  Mb/s.

Díky  tomu  síť  4G  LTE  nabízí  uživatelům  rychlý
rádiový  přístup  k internetu,  individualizované
telefonní  služby  a poskytuje  možnost  využití
mobilních

vysokorychlostních

aplikací

prostřednictvím mobilních telefonů, notebooků
a ostatních

elektronických

zařízení.

Mnoho

zahraničních a domácích operátorů implementovalo
do  svých  sítích  mechanizmy  rozšiřující  možnosti
technologie  LTE.  Technologie  LTE-Advanced,  která
využívá  tzv.  agregaci  pásma,  čili  sloučení  několika
nosných  frekvencí  do  jednoho  kanálu  o větší  šířce,
umožňuje  dosahovat  rychlostí  stahování  dat  až
1 Gb/s a rychlostí odesílání až 500 Mb/s.

110

IV.2

Předpoklady a cíle,
plánované parametry 5G

___________________________

ALDEMAR

ATOSZEK

ONRAD

IENKIEWICZ

Díky použití nových technických řešení

vychází  síť  5G  naproti  rostoucím  požadavkům
uživatelů,  k nimž  patří  mimo  jiné  rostoucí  počet
zařízení,  jakož  i požadavky  na  kvalitu  vyžadovanou
aplikacemi.  Jedná  se  o rozšíření  dnešní  4G  sítě
s řešeními,  která  umožňují  nejen  zvládnout  rychle
rostoucí  objemy  datových  přenosů,  ale  i uspokojit
potřebu  datové  výměny  mezi  rostoucím  počtem
zařízení „internetu věcí“.
  Stejně jako u každé další nově implementované
generace  sítě  se  i zde  předpokládá,  že  dokud
nebude  zajištěno  pokrytí  a možnosti  nabízené
dosavadní  mobilní  sítí,  bude  síť  5G  zpočátku
provozována společně se stávajícími sítěmi.

Tři oblasti použití

Kromě

současných

oblastí

využívání

mobilních  sítí  se  v případě  nově  vznikající  sítě  5G
předpokládají tři aplikační scénáře, které budou pro
uživatele  významné  a současně  budou  tuto  síť
odlišovat od sítí předchozích generací.
  Rozšířené  mobilní  širokopásmové  připojení
eMBB  (ang.  enhanced  Mobile  Broadband),  které
zajišťuje  vysokorychlostní  přístup  k internetu  (řádu
1  Gb/s),  bude  hlavní  funkcí  odlišující  tuto  generaci
sítí  od  předchozích,  zejména  v počáteční  fázi  jejího
zavádění.

Využitím  této  výhody  5G  dojde  ke  zvýšení  kapacity
a kvality  komunikace  ve  společnosti.  Vlajkový
příklad využití 5G bude zahrnovat mimo jiné služby
založené  na  poskytování  multimediálního  obsahu
s vysokým  rozlišením,  atraktivní  formy  komunikace
(např.  videohovory  a rozšířená  a virtuální  realita)
a také  služby  chytrého  města  (např.  přenos
záznamů z kamer s vysokým rozlišením).
  Druhá oblast je založena na masivní komunikaci
mezi  stroji  mMTC  (ang.  massive  Machine  Type
Communications).  V této  oblasti  5G  nabídne
možnost  připojit  k mobilní  sítí  velmi  velký  počet
zařízení  s nízkou  spotřebou  energie,  označovaných
jako  zařízení  „internetu  věcí“  (IoT).  Tato  zařízení  si
prostřednictvím  mobilní  sítě  vyměňují  data
asynchronním  způsobem.  V tomto  scénáři  se
předpokládá,  že  bude  možné  připojit  mnoho  typů
zařízení, jejichž společnou vlastností je to, že budou
mobilní  síť  využívat  jen  příležitostně  k výměně
malých objemů dat.
  Vysoce

spolehlivá

komunikace

s nízkým

zpožděním  URLLC  (ang.  Ultra-Reliable  Low  Latency
Communications)  bude  technologie  zajišťující
minimální  latenci  na  úrovni  1  milisekundy,  čímž
bude  umožněna  datová  výměna  prostřednictvím
mobilní  sítě  pro  kritické  aplikace  (např.  ovládání
dronů). V předchozích generacích mobilních sítí byly
hodnoty  zpoždění  delší  a činily  přibližně  100
milisekund  u 3G  sítě  a přibližně  30  milisekund  u 4G
sítě (LTE).

Předpoklady a cíle, plánované parametry 5G

111

Páteřní síť a rádiová přístupová síť

Pro zajištění výše uvedených síťových

parametrů  budou  použita  nová  technická  řešení
i nová  kmitočtová  pásma.  Obdobně  jako  v případě
předchozích  generací  mobilních  sítí  bude  síť  5G
sestávat  ze  dvou  základních  komponent:  páteřní
sítě

a rádiové

přístupové

sítě.

Zatímco

v předchozích

generacích

mobilních

sítí

technologické  změny  týkaly  hlavně  radiové
přístupové  sítě,  v případě  5G  prošly  zásadními
změnami oba tyto segmenty sítě.
  Se  zavedením  sítě  5G  je  spojena  řada  nových
technologických řešení, která ve značné míře změní
současný  model  využívání  telekomunikační  sítě.
K těmto technologiím nepochybně patří technologie
související  s virtualizací  a programovatelností  sítě,
které  umožní  zajistit  vysokou  úroveň  flexibility  sítě
5G

a implementovat

segmentaci

sítě.

Tyto

technologie spočívají v tom, že se v jedné fyzické síti
rozlišuje  několik  vrstev/oblastí,  z nichž  každá  má
svůj  vlastní  soubor  nastavení  přizpůsobený
konkrétní  službě.  Segmentace  se  provádí  pomocí
technologie  virtualizace  síťových  funkcí  NFV  (ang.
Network  Functions  Virtualisation)  a softwarově
definovaných  sítí  SDN  (ang.  Software  Defined
Network).  Zde  je  potřeba  zdůraznit,  že  použití
technologie  SDN  v sítích  5G,  tzn.  implementace
programovatelnosti  a koncept  síťové  abstrakce,
mění  současné  paradigma  výstavby  a údržby  sítě
a zavádí  jasné  rozdělení  na  řídicí  rovinu  a datovou
rovinu,  které  lze  škálovat  nezávisle  na  sobě,  což
zjednodušuje

správu

sítě

a umožňuje

lepší

organizaci zdrojů a služeb. Technologie NFV pak
nabízí možnost, aby síťové funkce, které byly dosud
realizovány pomocí specializovaných zařízení, byly
prováděny

pomocí

softwarových

modulů

nainstalovaných

standardních

komerčně

dostupných  serverech.  Díky  této  technologii  lze
navíc  dynamicky  přidělovat  síťové  zdroje  podle
potřeb  aplikací,  a tím  zvyšovat  provozní  flexibilitu
a zjednodušovat implementaci služeb.

Stejně jako u každé další nově
implementované generace sítě, bude
síť 5G zpočátku provozována
společně se stávajícími sítěmi.

___________________________

  Jedním

z nejdůležitějších

nových

technologických  řešení  sítě  5G  v segmentu  páteřní
sítě  je  technologie  MEC  (ang.  Multi-access  Edge
Computing),  která  počítá  s možností  zpracovávat
a uchovávat uživatelská aplikační data v základnové
stanici  sítě  5G.  Tato  technologie  byla  vyvinuta  za
účelem  vyřešení  řady  problémů,  jimiž  trpí  mobilní
sítě,  především  pak  příliš  velkého  zpoždění
souvisejícího

s centrálním

zpracováním

dat

a geograficky  vzdálenou  distribucí  systémů  pro
jejich  zpracování  od  uživatelů.  Technologie  MEC
vytváří  nové  příležitosti  pro  poskytovatele  aplikací
a operátory.

Mohou

přicházet

s inovativními

službami, které dosud nebyly k dispozici kvůli
omezením

telekomunikační

sítě.

Jmenujme

například  služby  typu  Tactile  Internet  (dotykový
internet), které zahrnují takové scénáře použití, kdy
člověk  vzdáleně  ovládá  nejen  skutečné,  ale
i virtuální  objekty,  a to  na  základě  senzorického
signálu  a dalších  obrazových  a zvukových  informací
poskytovaných formou zpětné vazby.
  Pokud jde o segment radiové přístupové sítě, je
přístupová  síť  5G,  stejně  jako  sítě  předchozích
generací,  tvořena  infrastrukturou,  která  zajišťuje
koncovým  zařízením  přístup  k celulární  síti  (např.
základnové  stanice,  antény,  stožáry  apod.).
Podobně, tedy na buňky, je rozdělena oblast, která
má  být  pokryta  rádiovým  signálem  z jednotlivých
základnových stanic. Nicméně v síti 5G budou buňky
menší  velikosti  mnohem  významnější  než  ve
stávajících mobilních sítích.

112

IV.2

Technologie 5G

V  závislosti  na  místních  podmínkách  (např.  hustota
uživatelů)  se  předpokládá,  že  budou  použity
mikrobuňky  (pokrytí  do  2  km)  v centrech  měst
a pikobuňky,  u nichž  bude  dosah  od  několika  do
několika  desítek  metrů  a které  budou  použity  jako
místní přístupové body např. na stadionech.

Tři kmitočtová pásma

Podle současného stavu standardizace sítě

5G se očekává, že bude provozována s využitím tři
kmitočtových

pásem:

nízkého,

středního

a vysokého.
  Účel  použití  konkrétního  pásma  závisí  na  jeho
charakteristikách,  zejména  pak  na  těchto  dvou
faktorech:  způsobu  šíření  signálu  (rádiového  šíření)
a kapacitě spektra. První faktor souvisí  s fyzikálními
vlastnostmi  elektromagnetických  vln  a předurčuje
dosažitelné

rozsahy

rádiového

přenosu

proměnlivých  povětrnostních  podmínek  a pokrytí
rádiovým  signálem  těžko  dostupných  oblastí  (např.
uvnitř  budov).  Druhý  faktor  je  definován  jako
dostupná  kapacita  rádiového  pásma  v daném
frekvenčním rozsahu, které je použitelné v sítích 5G.
Je  třeba  mít  na  paměti,  že  k vysokým  přenosovým
rychlostem je zapotřebí širokého rádiového pásma,
které  je  omezeným  zdrojem  a proto  je  na  příděl.
Navíc  se  musí  při  provozování  sítí  5G  respektovat
i jiné  aplikace  rádiové  komunikace,  jako  jsou  např.
televizní  vysílání,  rádiová  komunikace  domácích
automatizačních zařízení atd.
  Při nasazení systému 5G sítě se předpokládá, že
nejprve  budou  použity  následující  tři  kmitočtové
rozsahy:

•  694–790 MHz (pásmo 700 MHz),
•  3400–3800 MHz (pásmo 3,4-3,8 GHz),
•  24,25–27,5 GHz (pásmo 26 GHz).

  Pásmo  700  MHz  se  vyznačuje  dobrým  šířením
signálu  a relativně  nízkým  útlumem  (absorpcí
signálu  různými  překážkami),  což  poskytuje
možnost pokrýt rozlehlé oblasti. Díky tomu lze toto
pásmo  použít  k poskytování  služeb  typu  mMTC,  tj.
pro masivní komunikaci mezi stroji.

Více antén a větší počet buněk
znamená, že k vysílání signálů bude
potřebný přiměřeně menší výkon,
a to i v případě koncových zařízení,
např. chytrých telefonů.

___________________________

Jelikož  u tohoto  pásma  nelze  použít  technologii
mMIMO,  která  by  umožnila  zvýšit  kapacitu  buňky,
nebylo

možné

poskytnout

uživatelům

vysokorychlostní

přístup

k internetu

prostřednictvím  mobilních  zařízení  (služba  eMBB).
Ovšem  toto  pásmo  lze  použít  společně  s níže
uvedenými  pásmy,  které  poskytují  vyšší  kapacitu
spektra.  U tohoto  postupu  dochází  ke  zlepšení
kvality  přenosu  směrem  od  uživatele  k základnové
stanici (tzn. „uplink“).
  Pásmo  3,4–3,8  GHz  použití  mMIMO  umožňuje
a zároveň  představuje  kompromis  mezi  šířením
a kapacitou,  která  je  dána  možnostmi  spektra,
zejména  v kombinaci  s pásmem  700  MHz,  jimž  lze
dosáhnout lepšího přenosu ve směru „uplink“. Toto
pásmo  by  sloužilo  k vytvoření  překryvné  vrstvy  pro
služby  typu  eMBB  pro  několik  největších  měst
v Polsku, včetně komunikačních tras mezi nimi. Toto
pásmo  lze  také  použít  k implementaci  služeb,
k jejichž provozu je zapotřebí spolehlivého připojení
a velmi nízké latence (URLLC) pro aplikace vyžadující
přenos  velmi  velkých  datových  objemů,  například
obrazu  s vysokým  rozlišením  pro  lékařské  nebo
navigační účely (viz infografika na straně 126).
  Pásmo 26 GHz má svoje omezení, co se oblasti
použití  týče,  zejména  s ohledem  na  požadavky  na
přenos  ve  směru  od  uživatele  k základnové  stanici
(„uplink“  spojení).  Lze  jej  použít  mimo  jiné  pro
širokopásmové internetové hotspoty a pikobuňkové
aplikace  cMTC/URLLC.  Vzhledem  k velké  kapacitě
a velkým  možnostem  přídělu  spektra  lze  s tímto
pásmem  počítat  také  pro  zajištění  přístupu
k internetu v rámci služby Fixed Wireless Access.

Předpoklady a cíle, plánované parametry 5G

113

Nové technologie

Mezi

nejdůležitějšími

novými

technologickými řešeními 5G v rámci rádiové sítě je
třeba  zmínit  následující  technologie:  1)  Massive
MIMO  (ang.  Massive  Multiple  Input,  Multiple
Output), 2) tvarování rádiového paprsku (ang. beam
forming),  3)  Multi-RAT  (ang.  Multi-Radio  Access
Technology).
  Zatímco  v současných  řešeních  se  nejčastěji
používají  sektorové  antény,  v sítích  5G  se  budou
používat antény s technologií Massive MIMO. Jedná
se  o rozšíření  technologie  MIMO,  která  se
v současné  době  používá  mimo  jiné  v síti  LTE-
Advanced.  V technologii  MIMO  se  každá  anténa
skládá  z několika  prvků,  které  zajišťují  stabilnější
přenos  a umožňují  dosáhnout  vyšší  přenosové
rychlosti,  a zároveň  jsou  schopny  pokrýt  více
uživatelů  v oblasti  dané  buňky.  Naproti  tomu
Massive  MIMO  počítá  s použitím  antén  s mnohem
větším  počtem  komponent  (např.  64  ×  64),  což
výrazně  zvýší  efektivitu  komunikace  v dané  oblasti
pokryté signálem.
  Dalším prvkem, který umožňuje zvýšit účinnost
rádiového

přenosu

v sítích

5G,

je použití

technologie tvarování rádiového paprsku. Tvarování
paprsku je technologie, díky níž lze pomocí antén

typu Massive MIMO směrovat rádiový signál pouze
ke

konkrétnímu

přijímacímu

zařízení

a nerozptylovat  jej  do  všech  směrů.  Tato
technologie  používá  pokročilé  algoritmy  zpracování
signálu  k určení  té  nejlepší  dráhy,  kterou  se  má
rádiový  signál  dostat  k uživateli.  Tím  dochází  ke
zvýšení  přenosové  kapacity,  neboť  se  snižuje
náchylnost  signálu  na  rušení  vyvolaná  např.  jevem
interference, neboli skládání rádiových vln.
  Použitím

technologie

Multi-RAT,

tj.

vícenásobného

rádiového

přístupu,

bude

uživatelům umožněno, aby se podle jejich
požadavků

a aktuálního

vytížení

sítě

mohli

automaticky  připojovat  pomocí  takového/takových
rozhraní,  které  je/jsou  v daném  okamžiku  pro  ně
optimální (např. Wi-Fi, 4G, 3G).
  Použití nových technologických řešení v rádiové
síti  5G  je  spojeno  s nutností  rozšíření  anténní
infrastruktury

a výstavbou

nových

anténních

systémů.  Budou  totiž  používat  nová,  vyšší
kmitočtová  pásma  a pokrývat  buňky,  které  budou
menší  než  doposud.  Výkon  potřebný  pro  vysílání
signálů  prostřednictvím  těchto  zařízení  pak  bude
o to  nižší  a totéž  platí  i pro  koncová  zařízení  (např.
chytré telefony).

114

IV.3

Uplatnění 5G

___________________________

NNA

TOLARCZYK

AREK

YLWESTRZAK

Potenciální aplikace sítě 5G vyplývají

především z možnosti připojení velmi velkého počtu
zařízení  s nízkou  spotřebou  energie  (mMTC)
a zavedení  tzv.  ultra  spolehlivého  přenosu  s nízkou
latencí  (URLLC  –  viz  oddíl  IV.2.  výše).  Tyto  dvě
vlastnosti  5G  otevírají  dveře  novým  aplikacím
mobilní sítě a významnému rozvoji těch stávajících.

Průmysl 4.0

Průmysl čtvrté generace – označovaný také

jako  Průmysl  4.0  (jeho  charakteristickým  rysem  je
používání internetu a umělé inteligence – předchozí
generace  byly  založeny  na  přístupu  k počítačům,
elektrickým zařízením a parním strojům) – může mít
z přístupu  k technologii  5G  obrovský  prospěch.
Uplatnění  této  technologie  v Průmyslu  4.0  se
zaměřuje na čtyři základní oblasti: robotizace (malé
autonomní  roboty  spolupracující  s ostatními  prvky
výrobního

procesu),

automatizace

výrobních

procesů, rozšířená realita (během činností, jako jsou
školení,  údržba  strojů,  vizualizace  a analýza  dat,
a také  při  navrhování)  a řízení  logistiky  (od
objednávek  po  distribuci,  např.  autonomní
překládková vozidla).
  Již dnes probíhají pilotní akce v této oblasti.
  Ve švédské společnosti na výrobu ložisek se síť
5G  používá  k personalizaci  výrobku  a současně
i maximalizaci  efektivity  výroby  –  aniž  by  byla
ohrožena  flexibilita,  sledovatelnost,  udržitelnost
nebo  bezpečnost.  Řešení  je  založeno  na  vytvoření
sítě  propojených  strojů,  které  výrobcům  umožňují
shromažďovat,  analyzovat  a distribuovat  data
v reálném čase

https://www.ericsson.com/en/cases/2017/skf

  Jedna  továrna  v Talinu  použila  rozšířenou
realitu  pro  řešení  problémů,  plánování  údržby,
diagnostiku  poruch  a školení,  čímž  se  jí  snížily
náklady  na  poruchy  (dodatečné  komponenty,
materiály  a práce)  a zkrátily  prostoje  ve  výrobě.
Časové úspory dosahují až 50 procent

5G se dostává také do důlního průmyslu. Nová
technologie

slouží

zvýšení

bezpečnosti

a efektivity  práce  v dolech,  mimo  jiné  umožněním
dálkového  ovládání  strojů  a inteligentního  větrání.
Díky  nízké  latenci  a velmi  rychlé  konektivitě  se
používají aplikace, které jsou propojeny s více zdroji
informací  (zvuk,  obraz,  dotykové  technologie)
a pomáhají  lidem  vyhýbat  se  nejnebezpečnějším
oblastem.  Kotevní  šrouby  jsou  navíc  vybaveny
systémem  speciálních  senzorů,  které  přenášejí
informace o vibracích, aby byla zajištěna maximální
bezpečnost při práci v podzemí

  V čínském  závodě  v Nanjing    se  používají
digitální  šroubováky  vybavené  mobilní  technologií
založenou  na  „internetu  věcí“  (IoT).  V továrně  je
přibližně 1 000 přesných šroubováků, které je třeba
pravidelně  kalibrovat  a mazat  podle  doby  jejich
používání.  Až  dosud  se  to  provádělo  ručně  ve
stanovených

intervalech

záznamem

papírových deníků.

https://www.ericsson.com/en/news/2018/1/5g-

manufacturing-tallinn

https://www.ericsson.com/en/cases/2017/boliden

Uplatnění 5G

115

Přesné nástroje byly vybaveny senzory, které sledují
pohyby  v reálném  čase.  Shromážděná  data  jsou
odesílána  přes  mobilní  síť  IoT  v soukromém  cloudu
a systémech  typu  back-end,  které  umožňují  jejich
zpracování a analýzu. S digitálními šroubováky bude
továrna  schopna  nahradit  manuální  sledování  dat
o používání  nástrojů  automatizovaným  řešením  –
sníží  přitom  podíl  manuální  práce  o 50  procent.
Protože  jsou  náklady  na  zařízení  nízké,  továrna
plánuje zcela zrušit ruční monitorování a údržbu

  Pro  průmyslové  aplikace  jsou  vyvíjeny  také
roboti, kteří se pohybují samostatně a lze je ovládat
odkudkoli  na  světě.  Tito  „chytřejší“  roboti  budou
schopni  reagovat  na  okolí  podobně  jako  člověk  –
budou  v reálném  čase  identifikovat  překážky
a vyhýbat se jim. K tomu je však zapotřebí okamžitý
přenos obrovského množství informací. Aby to bylo
možné, musí být funkce ovládání robotů přesunuta
do cloudu, který jim zajistí svůj obrovský výpočetní
výkon.  Pro  tento  úkol  je  nezbytná  nižší  latence
a vyšší  přenosová  kapacita  ve  srovnání  s jinými
formami  bezdrátové  komunikace  –  tyto  parametry
zaručí právě technologie 5G.

Vertikální integrace (vertical market)

Technologii 5G lze také použít ve vertikálně

integrovaných  průmyslových  odvětvích.  Vertikální
integrace  spočívá  v technologickém  propojení
oddělených  fází  výroby,  distribuce,  prodeje  nebo
jiných  ekonomických  procesů  v jednom  subjektu.
Vertikální  integrace  se  týká  podniků,  které  jsou
vzájemně  propojeny  v rámci  stejného  výrobního
řetězce.
  Zvýšení  významu  vertikální  integrace  bude
výsledkem  rozvoje  Průmyslu  4.0,  spočívajícího
v digitální  integraci  všech  průmyslových  systémů
a robotizaci  ve  spojení  s velmi  nízkou  účastí  lidí  na
procesech  uvnitř  podniku.  Síť  5G  má  zajistit  další
krok  k této  integraci  –  úplnou  transformaci
průmyslu. Podniky budoucnosti budou vyrábět celé
sestavy  výrobků  společně  a budou  vzájemně  úzce
spolupracovat  při  sdílení  svých  technologických
kapacit.  Díky  tomu  budou  moci  přímo  jednotlivé
stroje uzavírat smlouvy

https://www.ericsson.com/en/networks/trending/insight
s-and-reports/5g-for-manufacturing

https://businessinsider.com.pl/firmy/zarzadzanie/przemy
sl-40-na-fg-time-2018-jaroslaw-tworog/3qjr07k

Síť 5G bude podporovat širší portfolio aplikací
s různými požadavky, od vysoké spolehlivosti po
velmi

nízkou

latenci

s vysokou

přenosovou

kapacitou  a mobilitou.  Výše  uvedené  vlastnosti
urychlí  vertikální  integraci  v několika  oblastech:
automobilový  průmysl,  zábava,  e-zdravotnictví,
e-průmysl, telekomunikace.
  Inženýři  již  nyní  pracují  na  konkrétních
aplikacích.
  V oblasti  automobilového  průmyslu  k nim
mimo  jiné  patří:  sběr  a nepřetržitá  analýza  údajů
o stavu  vozidla,  které  budou  použity  pro  tvorbu
scénářů  provozování  vozidla.  Na  jejich  základě  pak
výrobci  automobilů  budou  moci  vytvářet  lepší
návrhy  vozidel  a také  lepé  vyvíjet  a řídit  jejich
výrobu  a prodej.  Výrobci  automobilů  se  ve  svých
aktivitách  zaměřují  na  nabízení  čím  dál  tím
kvalitnějších  výrobků  a zvyšování  spokojenosti
zákazníků.  Statistiky  používání  společně  s větším
množstvím  informací  o poruchách  mohou  přispět
k zamezení

jejich

vzniku

v budoucnu.

shromažďováním  informací  o potřebách  a návycích
řidičů  využívajících  dostupné  služby  navíc  vznikne
možnost  nabízet  personalizovanější  obsah  a služby.
Síť  5G  umožní  provádět  efektivnější  diagnostiku
elektronických  součástek,  jejichž  životnost  je
mnohem kratší než životnost celého vozidla.
  V dopravě  a logistice  může  síť  5G  podporovat
integraci  společnosti  podporou  správy  vozového
parku (financování, údržba, sledování a diagnostika,
monitorování  rychlosti,  stavu  paliva)  a řidičů
(zajišťování bezpečnosti a hygieny práce). Vertikální
integrace  s využitím  sítě  5G  umožní  identifikovat
„špatné  řidiče“  a usnadní  jim  zbavit  se  jejich
nebezpečných

návyků,

čímž

bude

zvýšena

bezpečnost  vozového  parku.  Díky  trvalému
sledování  trasy  vozidla  bude  navíc  možné  zajistit
zvýšený dohled na bezpečnost svěřeného zboží.

116

IV.3

Technologie 5G

   V oděvním  průmyslu  se  díky  síti  5G  může
uplatnit  Fashion  Tech,  tedy  technologie,  jako  jsou
elektronické  štítky,  chytré  zkušební  kabinky  nebo
progresivní  systémy  osvětlení  a klimatizace,  díky
nimž  bude  možné  lépe  poznat  potenciální
preference  zákazníků.  Patří  zde  také  investice  do
inteligentních  prodejen.  Speciální  kamery,  které
průběžně  zaznamenávají  obraz  a vytvářejí  tepelné
mapy  a dráhy,  kudy  se  kupující  nejčastěji  pohybují,
mají  umožnit  nejen  pohodlný  prodej  co  největšího
množství zboží, ale i zjistit preference potenciálního
zákazníka.  Shromážděná  data  by  pak  sloužila
k výběru  nejlepšího  místa  na  prodejně,  kde  budou
vystaveny  vlajkové  modely  dané  kolekce

. Použití

technologie  5G  může  oděvnímu  průmyslu  pomoci
vytvořit  a implementovat  nové  systémy  pro
překlenutí  mezery  mezi  výrobci,  velkoobchodem
a maloobchodem.

Smart cities (chytrá města)

Služby smart cities jsou obvykle založeny

na  prostorových  informacích  zpracovávaných
v reálném  čase  a týkají  se  mnoha  oblastí  života
obyvatel.  Většina  služeb  založených  na  technologii
5G spadá do následujících oblastí: inteligentní řízení
dopravy  (městská  hromadná  doprava  a silniční
provoz,  reakce  v reálném  čase  na  každodenní
události,  např.  dopravní  zácpy),  optimalizace
a sledování

spotřeby

a přenosu

energií,

monitorování znečištění ovzduší, kvality vody,
odpadové

hospodářství,

správa

městské

infrastruktury, ochrana zdraví, bezpečnost.
  Níže  jsou  uvedeny  příklady  konkrétních  služeb
s nimiž se počítá v rámci smart cities.
  Inteligentní  řízení  dopravy  bude  založeno  na
údajích  ze  zařízení  pro  řízení  a měření  silničního
provozu  (např.  senzorů,  kamer,  zastávkových
informačních  panelů)  a  z městské  hromadné
dopravy.  Bude  možné  upravit  nastavení  světelných
signalizačních  zařízení  pro  zajištění  optimální
plynulosti silničního provozu.

https://www.newsweek.pl/biznes/fashion-tech-

nowoczesne-technologie-w-swiecie-mody/0pxr2qh

Informační  panely  poskytnou  cestujícím  informace
o příjezdech  autobusů  a tramvají  v reálném  čase.
Integrovaná  operační  střediska  a datové  platformy
mohou  na  základě  shromážděných  údajů  o počtu
uživatelů,  kteří  používají  městskou  hromadnou
dopravu,  a těch,  kteří  v daném  čase  hodlají
nastoupit  do  autobusů  nebo  tramvají,  efektivněji
využívat  vozový  park  MHD.  To  by  se  pak  mělo
promítnout do kratších čekacích dob pro cestující ve
veřejné dopravě.
  Chytré  veřejné  osvětlení  bude  sledovat
dopravní  tok  pomocí  sítě  senzorů  a kamer.
Předpokládá  se,  že  bude  propojeno  s autobusy
a bude  dostávat  informace  nejen  o poloze  vozidel
na  trase  a jejich  zpoždění,  ale  i  o počtu  cestujících,
které  v daný  okamžik  přepravují.  Systém  bude  mít
možnost  prodloužit  nebo  zkrátit  zelenou  na
semaforu.

Optimalizace

světelné

signalizace

v reálném čase zajistí efektivnější tok vozidel.
  Chytré  parkování  umožní  významně  zkrátit
dobu  parkování  a snížit  kongesci  na  parkovištích,
a to  pro  všechny  řidiče.  Díky  informacím  o volných
parkovacích místech, dostupným v reálném čase, se
řidiči  dostanou  přímo  na  místo,  které  je
identifikované  jako  volné  pomocí  senzorů  5G
instalovaných na lampách veřejného osvětlení nebo
v silnicích.
  Autonomní  vozidla  mohou  být  doplňkem
veřejné

dopravy

a vyřešit

problém

prvního/posledního  úseku  při  dojíždění  do  práce.
Předpokládá  se,  že  automatizovaná  vozidla  zvýší
mobilitu  seniorů  a osob  se  zdravotním  postižením.
Technologie  pro  komunikaci  autonomních  vozidel
mezi  sebou  –  V2V  (Vehicle-to-Vehicle)  –  a mezi
vozidly  a okolím,  tzn.  dopravními  značkami  nebo
světelnými  signalizačními  zařízeními,  autobusovými
zastávkami  a dokonce  i samotnou  silnicí  –  V2I
(Vehicle-to-Infrastructure)  –  se  promítnou  do
zvýšené  bezpečnosti  silničního  provozu.  Počet
dopravních  nehod ve městech by se měl snížit  tím,
že budou eliminovány lidské  chyby, které jsou nyní
nejčastější  příčinou  nehod.  Vozidla  si  budou  moci
trasu  předem  vyhodnotit,  naplánovat  alternativní
trasu cesty a vyhnout se tak přeplněným oblastem.

Uplatnění 5G

117

Navíc budou moci cestujícím nabídnout alternativní
dopravní  spojení  tím,  že  v reálném  čase  ověří
aktuální  časy  autobusů  nebo  vlaků  a naleznou
nejrychlejší  způsobu  cestování.  Díky  schopnosti
autonomních  vozidel  pohybovat  se  s minimálními
rozestupy  (tzv.  jízda  v konvoji),  použití  pokročilých
systémů  řízení  dopravy  (např.  dynamické  mýtné)
a využití  infrastruktury  vyčleněním  jízdních  pruhů
pro  autonomní  vozidla  se  výrazně  zvýší  kapacita
silniční infrastruktury.
  Navíc  by  používání  autonomních  vozidel  mělo
přispět  k:  minimalizaci  problému  kongesce  ve
městech

(autonomní

vozidla

mohou

být

zaparkována těsněji u sebe než stávající automobily,
protože řidič musí mít dostatek prostoru, aby mohl
vystoupit  a opustit  parkoviště),  snížení  spotřeby
paliva,  což  se  zároveň  projeví  v menším  znečištění
ovzduší.
  Chytrá  správa  energie  bude  založena  na
systému  elektronických  senzorů  propojených
prostřednictvím  sítě,  která  bude  napojena  na
speciální software. Úkolem systému bude provádět
měření,

monitorovat,

řídit

a optimalizovat

energetické toky v síti. Chytrá síť umožní uživatelům
lépe  pochopit  jejich  dosavadní  spotřebu,  předvídat
jejich  budoucí  spotřebu  a ušetřit  na  účtech  za
energie.  Naproti  tomu  budou  dodavatelé  energií
schopni  předvídat  zvýšení  poptávky,  pomáhat
vyrovnávat  zatížení  sítě  a omezit  plýtvání,  což  jim
umožní  zlepšit  distribuci  energií  a  v konečném
důsledku

povede

snížení

nákladů

pro

spotřebitele. Při výpadku proudu bude provedena
diagnostika v reálném čase s případným přepojením
uživatelů na jiný transformátor nebo zařízení.
Součástí

správy

energií

jsou

inteligentní

elektroměry,

které

budou

zavedením

technologie 5G mnohem přesnější než dnes (např.
umožní

uživatelům

sledovat,

která

zařízení

v domácnosti  spotřebovávají  nejvíce  elektřiny  a
v jakou  denní  dobu  jim  vznikají  nejvyšší  náklady),
a vzdálené  monitorování  energetických  zařízení
(jako  jsou  větrné  a solární  elektrárny).  Inteligentní
elektroměry

ani

dálkové

monitorování

nepředstavují  žádná  nová  řešení,  nicméně  se
zavedením  služeb  5G  bude  zajištěna  vyšší
přenosová  rychlost  a mnohem  nižší  latence,  čímž
bude  možné  shromažďovat  informace  v mnohem
větším detailu.

Díky

inteligentním

systémům

veřejného

osvětlení se bude intenzita osvětlení přizpůsobovat
intenzitě provozu a denní době. Data  z pohybových
a povětrnostních senzorů instalovaných v pouličních
lampách  zajistí,  že  bude  možné  veřejné  osvětlení
automaticky  řídit  podle  povětrnostních  podmínek,
pouličního  provozu  a dostupnosti  přirozeného
světla,  což  povede  ke  snížení  spotřeby  energie,
prodloužení  životnosti  lamp  a snížení  nákladů  na
jejich výměnu. Stejně tak budou i jednotlivé žárovky
vybaveny  senzory,  takže  se  bude  úroveň  osvětlení
automaticky  měnit  podle  toho,  zda  je  zataženo,
příp. při nízké intenzitě provozu. Informace, které se
ze  senzorů  odesílají  do  řídícího  systému,  budou  po
zpracování  k dispozici  obyvatelům.  Pokud  dojde
k výpadku proudu, inteligentní technologie provede
přesnou  diagnostiku  v reálném  čase  a identifikuje
dotčený  transformátor,  čímž  se  urychlí  oprava
a zkrátí  prostoje.  Obdobně  jako  pouliční  osvětlení
bude  fungovat  i osvětlení  na  parkovištích,  to
znamená,  že  bude  ztlumeno,  nebude-li  registrován
žádný  provoz.  Když  pak  přijede  vozidlo  a je
detekováno, zapne se osvětlení příslušných sektorů.
  Inteligentní  budovy  budou  používat  různé
systémy  k zajištění  bezpečnosti,  udržování  zdrojů
a zajištění

zdravotně

nezávadného

prostředí.

V rámci inteligentních budov jsou nasazovány:
bezpečnostní systémy (dálkové monitorování,
biometrie,

bezdrátové

alarmy),

inteligentní

vytápění

a větrání

(monitorování

různých

parametrů, jako například teplota, tlak, vibrace,
vlhkost uvnitř budov), inteligentní řízení spotřeby
vody (díky mobilním aplikacím si budou spotřebitelé
hlídat

využívání

vodních

zdrojů

svých

domácnostech).
V oblasti bezpečnosti mohou nová řešení
zahrnovat

například

bezpečnostní

kamerové

systémy  (CCTV)  s přenosem  několika  záběrů
v rozlišení  HD  a 360°  v reálném  čase.  Monitorování
může  zahrnovat  veřejné  prostory  nebo  kritickou
infrastrukturu. Může být propojeno se systémy pro
rozpoznávání tváře, duhovky nebo otisků prstu, což
umožňuje efektivní identifikaci pohřešovaných osob
nebo osob podezřelých ze spáchání trestného činu.

118

IV.3

Technologie 5G

Systém by měl vést ke zvýšení bezpečnosti, protože
bude  schopen  automaticky  zasílat  příslušným
orgánům  informace  o zaznamenaných  trestných
činech.  Stejný  cíl  bude  mít  systém  automatické
detekce  nebezpečí,  který  bude  schopen  detekovat
podezřelé  předměty,  anomálie  nebo  poruchy  na
veřejných

místech,

jakož

i nebezpečné

meteorologické události.

E-zdravotnictví

Technologie 5G umožní revoluci v oblasti

zdravotnictví

a poskytování

lékařské

péče.

Podívejme  se  na  nejdůležitější  plánované  služby
a technologie.
  Telepéče  a telemedicína,  aneb  dálkový  přenos
informací

mezi

pacientem

s lékařem

prostřednictvím  mobilních  zařízení.  Implementací
technologie  5G  bude  umožněno  širší  využití  vysoce
kvalitních  videokonferencí,  díky  nimž  budou  moci
pacienti  konzultovat  svůj  zdravotní  stav  pomocí
chytrých  telefonů,  tabletů  atd.  Tato  technologie  se
bude  vyvíjet  s využitím  akcelerometrů,  jimiž  je
většina  chytrých  telefonů  vybavena.  Promění  je
v zařízení,  která  upozorní  příslušné  zdravotnické
služby  (např.  na  to,  že  pacient  upadl)  nebo  pošlou
lékaři  informace  o zdravotním  stavu  pacienta  tak,
aby

mohl

určit

správnou

diagnózu.

Díky

videohovorům  bude  pacient  moci  nejen  získat
lékařské  poradenství,  ale  i aktivně  se  účastnit
rehabilitačních cvičení.
  Monitorování  zdravotního  stavu  a aktivity
pacienta  (včetně  například  užívání  léků)  bude
prováděno  pomocí  mobilních  zařízení  (chytrých
telefonů,  chytrých  brýlí  apod.).  Tato  zařízení,
spadající  do  skupiny  IoMT  („internet  lékařských
věcí“),  budou  podporovat  plně  prediktivní  analýzu,
což  výrazně  zkrátí  čas  potřebný  k odhalení
zdravotních  problémů  a značně  zvýší  přesnost
diagnózy  stanovené  lékařem.  Díky  aplikaci,  která
bude  pro  monitorování  životních  funkcí  používat
kamery  a senzory,  budou  lékaři  vědět,  v jaké  fázi
léčby  jsou  jejich  pacienti,  což  pomůže  při  výběru
správné léčby.
  Inteligentní léky umožní snížit náklady na léčbu
a vyvarovat  se  vedlejším  účinkům.  Cílem  sběru
osobních údajů o zdraví v reálném čase bude osobní
farmaceutický  přístup.  Uvažovaný  systém  může
například měřit hladinu protilátek v krvi a na tomto
základě  rozhodovat,  zda  je  potřeba  podat  další
dávku léčiva.

  Do fáze realizace se dostane také telechirurgie,
tj.  zákroky  prováděné  s využitím  vysoce  kvalitních
360°  kamer  a chirurgických  robotů.  V telechirurgii
najdou své uplatnění speciální taktilní zařízení, jako
například  rukavice,  které  umožní  chirurgovi
vzdálený  pohyb  prstů  a přenášejí  „pocit“  dotyku
pacienta, jenž bude operován z jiného místa.
  Kombinovaná záchranná služba bude založena
na  komunikaci  v reálném  čase  mezi  nemocnicí
a sanitkou,  která  jede  z místa  události.  Cílem  je
sdílení  dat  pro  konzultaci.  Technologie  5G  může
také  zjistit,  kdy  osoba  závislá  na  péči  druhé  osoby
opustí  svůj  domov  a vzniká  nebezpečí,  že  se  ztratí,
nebo detekovat, že se jí něco stalo, když se po delší
dobu nepohybuje.
  Mobilní  roboty  budou  pomáhat  starším  lidem
nebo

osobám

zdravotním

postižením.

V Singapuru  se  již  dnes  testuje  řešení,  které  díky
použití  pohybových  senzorů  v bytech  umožňuje
pracujícím Singapuřanům mít kontrolu nad tím, zda
jsou  jejich  příbuzní,  kteří  zůstali  doma,  v bezpečí.
Nebude-li  v bytě  po  delší  dobu  detekován  pohyb,
systém prostřednictvím chytrého telefonu okamžitě
informuje  pečující  osobu,  která  může  ihned
reagovat, kontaktovat svého blízkého a dozvědět se,
zda  je  vše  v pořádku.  Toto  řešení  umožňuje
pečujícím  osobám  věnovat  se  své  práci,  aniž  by
museli

volit

mezi

rodinnými

a pracovními

povinnostmi.

Ochrana životního prostředí

Potenciální možnosti využití technologie 5G

k ochraně  životního  prostředí  do  značné  míry
vyplývají  z vývoje  služeb  IoT  a smart  cities,  které
jsou  založeny  na  různých  druzích  bezdrátových
senzorů.  Síť  5G  může  ve  své  nejširší  podobě
usnadnit  dosažení  budoucnosti,  která  bude  čistší,
ekologičtější  a mnohem  šetrnější  vůči  životnímu,
a to že dojde ke zvýšením efektivity mnoha procesů.
  K příkladům  konkrétních  aplikací,  které  nebyly
neuvedeny  výše,  ale  budou  nasazovány  společně
s 5G a provozně vyspělejšími senzory IoT, patří:

Uplatnění 5G

119

sledování  vibrací  a stavu  materiálů  v budovách,
mostech  nebo  památkách;  monitorování  hladin
hluku  ve  městech  a jejich  okrajových  částech
v reálném  čase;  měření  energie  vyzařované
stanicemi mobilních sítí a Wi-Fi routery; efektivnější
odpadové  hospodářství  a recyklace  –  zjišťování
množství  odpadu  v kontejnerech,  vývoj  služeb  pro
trasování

a recyklaci

výrobků,

které

jsou

hodnotnější  nebo  velmi  škodlivé  pro  životní
prostředí  (elektronická  zařízení,  baterie,  nábytek
atd.);  monitorování  lesů  a chráněných  oblastí
z hlediska  vzniku  požárů;  monitorování  stavu
ovzduší a jeho znečištění, stavu vod, úrovně srážek;
přesnější

předpovědi

zemětřesení;

účinnější

kontrola nebezpečných úniků; a také kontrola
růstových

podmínek

ohrožených

rostlinných

a živočišných druhů pro zajištění jejich přežití
a zdraví

  Efektivnější ovládání  – v reálném čase  – a větší
počet  přesnějších  senzorů  se  promítne  do
schopnosti  rychlejší  reakce  na  hrozby  a živelní
události, což má často klíčový význam pro záchranu
ohrožených osob a životního prostředí.

Zemědělství

Zemědělství

odvětví

ekonomiky

s vysokou  mírou  podnikatelského  rizika  a nízkými
zisky,  proto  je  zde  zvyšování  cílené  a produktivní
výroby  klíčové.  Technologie  5G  nabízí  nové
možnosti

pro

monitorování,

sledování

a automatizaci  zemědělství.  IoT  bude  poskytovat
informace  o půdní  vlhkosti,  hnojení  a nutričních
hodnotách  půdy  i průběžné  zprávy  o předpovědi
počasí  pro  lepší  řízení  procesů  pěstování  rostlin
a chovu hospodářských zvířat. Umožní také sledovat
zralost  hospodářských  zvířat  a jejich  výživových
parametrů,  což  by  mělo  zemědělci  pomoci  přesně
určit,  kdy  mohou  být  prodána.  Technologie  5G
zajistí  možnost  sledování  obrovského  množství
různých  environmentálních  faktorů,  které  ovlivňují
zemědělství. Bude tak možné optimalizovat činnost
i  v oblastech,  které  nejsou  vysokorychlostním
přístupem

pokryty

Takzvané

inteligentní

zemědělství,  založené  mimo  jiné  na  automatizaci
a robotice,  používající  umělou  inteligenci  v každé
fázi  výroby,  jakož  i přesná  měření  a aktivity  na

Libelium, 50 Sensor Applications for a Smarter World,

http://www.libelium.com/resources/top_50_iot_sensor_
applications_ranking/

http://www.carritech.com/news/5g-use-cases-sensor-

networks-farming-agriculture/

základě shromážděných dat, je naprosto nezbytnou
technologickou  inovací,  která  má  přispět  k uživení
stále rostoucí populace, která se potýká s problémy
klimatických  změn.  Kromě  toho  může  5G
podporovat  monitorování  plodin  pomocí  dronů
vybavených

standardními

a infračervenými

kamerami,  což  by  umožnilo  rychlejší  detekci
nemocných,  zraněných  nebo  ztracených  zvířat  či
kontrolu  zemědělských  kultur,  aniž  by  zemědělec
musel  opustit  svůj  dům

. Síť 5G by měla zajistit

dovybavení  zemědělské  techniky  pro  optimalizaci
a zefektivnění  tradičních  zemědělských  operací,
a také  poskytnout  zpětnou  vazbu  o podmínkách
prostředí nebo provozním stavu techniky s ohledem
na efektivitu, údržbu a potřebné náhradní díly.
  Technologie  5G  může  zemědělcům  poskytovat
v reálném  čase  nejen  samotné  údaje,  ale  i jejich
analýzy,  například:  o spotřebě  vody  a energii,
pohybu hospodářských zvířat, stavu strojů či tržních
cenách.  Díky  tomu  může  technologie  5G  podpořit
tuzemskou  i mezinárodní  konkurenceschopnost
regionálních  společností,  pobízet  k investicím
a povzbuzovat další zavádění nových technologií.

Technické pomůcky pro osoby se
zdravotním postižením

5G to nejsou jen autonomní auta,

inteligentní  města,  rozvoj  vzdělávání  nebo  zvýšení
bezpečnosti,  ale  také  nové  příležitosti  pro  starší
občany a osoby se zdravotním postižením, zejména
v kontextu  prevence  vyloučení  těchto  lidí  ze
společnosti.
  Síť  5G  bude  podporovat  služby  pro  osoby  se
všemi  typy  zdravotního  postižení:  pohybového
aparátu,  zrakového,  sluchového  nebo  řečového,
a také pro chronicky nemocné lidi,  u nichž je nutné
neustále sledovat životně důležité funkce.

https://disruptive.asia/5g-smart-farming-green-

revolution/

120

IV.3

Technologie 5G

Síť 5G bude podporovat služby pro
každý druh zdravotního postižení:
pohybového aparátu, zrakového,
sluchového nebo řečového, a také
pro chronicky nemocné lidi, kteří
vyžadují neustálé sledování životně
důležitých funkcí.

___________________________

  Díky  trvalému  monitorování  a analyzování
dopravní  situace  pomocí  sítě  5G  se  budou
autonomní  vozidla  řídit  automaticky,  což  zvýší
mobilitu  osob  se  zdravotním  postižením

. Senzory

ve  vozidlech  a nízká  latence  datových  přenosů
pomocí  technologie  5G  zajistí,  že  bude  možné
vyrobit  automobily  určené  přímo  pro  nevidomé,
kteří je budou řídit sami

Lokalizační

a navigační

služby

pomohou

nevidomým a slabozrakým dosáhnout jejich cíle při
pohybu po městě. Současná řešení, která usnadňují
nevidomým

pohyb

obchodech

nebo

v zastavěných oblastech, se spoléhají na pomoc
druhé osoby

. Naproti tomu technologii 5G lze

využít k vytvoření inteligentních sluchátek, která
v reálném čase poskytují vysoce přesné informace
o aktuální

poloze,

směru

k určenému

cíli

a překážkách. Toto řešení má nabídnout i celou
řadu dalších funkcí, jako jsou mimo jiné:
rozpoznávání

obličeje,

identifikace

situace,

rozpoznávání předmětů a jejich kategorizace. To vše
může pomoci zrakově postiženým překonávat jejich
každodenní překážky

. Další výhodou je, že díky

rychlejšímu datovému (a tedy i obrazovému)
přenosu se neslyšící budou moci účastnit
videokonferencí ve znakové řeči

https://5gmf.jp/wp/wp-

content/uploads/2016/09/5GMF_WP101_12_Network_T
ech_for_5G.pdf

https://about.att.com/innovationblog/blindcaptain

https://about.att.com/innovationblog/aira_wearables

https://www.huawei.com/minisite/giv/en/era.html

https://www.ctia.org/news/5g-will-spur-new-

opportunities-for-americans-with-disabilities

    Propojení  technologie  5G  s „internetem  věcí“
může  zajistit  lepší  zdravotní  péči  o osoby  se
zdravotním postižením a propojení této technologie
s inteligentními  budovami  pak  usnadnit  život
v domácnosti

. Díky instalaci senzorů a technologie

budou

moci

pacienti

s chronickým

onemocněním či různými dysfunkcemi moci ovládat
domácí spotřebiče, zvýšit svojí bezpečnost, odesílat
zdravotnická  data  zdravotníkům  nebo  rozvíjet  svou
profesionální  kariéru  pomocí  práce  na  dálku.  Tato
technologie  umožní  vytvářet  schémata  pro  detekci
mimořádných situací a rychle na ně reagovat.

Vzdělávání a hry

Použití 5G pro e-learning a hry se zaměřuje

na  několik  oblastí.  První  oblastí  je  dálkový
e-learning,  který  nahrazuje  tradiční  metody  výuky,
a to  díky  použití  nástrojů  pro  streamování  videa
s dosud nebývalou kvalitou a rychlostí.  Další oblastí
je  rozšířené  vzdělávání,  které  umožňuje  učení
pomocí  tzv.  „rozšířené  reality“,  která  kvůli  přenosu
velkých datových objemů vyžaduje vysokorychlostní
síť.  Rozšířená  realita  (ang.  Augmented  Reality)  je
systém,  který  spojuje  skutečný  svět  s obsahem,
který  je  generován  počítačem.  Obvykle  se  k tomu
používá  obraz  z kamery,  který  je  v reálném  čase
doplněn

obrazovými

a zvukovými

objekty,

a v některých

aplikacích

i hmatovými

nebo

čichovými podněty. Díky rozšířené realitě je  možné
uživateli  poskytnout  doplňující  informace  nad
skutečný  prostor,  který  jej  obklopuje.  V oblasti
zábavy  se  objeví  mimo  jiné  hry  využívající
„rozšířenou  realitu“,  které  přidají  stávajícím  hrám
pro  velký  počet  hráčů  nový  rozměr  a navíc  umožní
hraní přímo v terénu.
  S rozšířením  5G  je  pro  oblast  vzdělávání
plánováno  mnoho  moderních  služeb.  Například
bude

možné

uskutečňovat

interaktivní

videokonference  nebo  vzdálené  vyučování  –  vše
bude dostupné na mobilním telefonu.

https://www.rcrwireless.com/20150602/internet-of-

things/iot-enabling-the-elderly-and-disabled

Uplatnění 5G

121

Cestování

zahraničí

usnadní

průvodce

s geolokací,  které  na  mobilním  zařízení  zobrazí
půdorys daného objektu, bližší informace o budově
nebo  nějakém  předmětu,  turistických  atrakcích
nebo  personalizované  nabídky  ubytování  nebo
restaurací.  Své  uplatnění  najdou  i interaktivní
překladače,  které  budou  fungovat  v reálném  čase
na  základě  informací  z kamery  nebo  zvukového
záznamu.
  Zvýší  se  také  možnosti  identifikace  pořízeného
obrazového  nebo  zvukového  vzorku  automatickým
prohledáním  internetových  zdrojů  –  tím  lze
rozpoznat  známý  obraz  nebo  hudební  skladbu.
Hodiny  biologie  bude  možné  obohatit  identifikací
zvířete, které vydává specifický zvuk (např. cvrlikání
určitého  druhu  ptactva).  Tento  způsob  prezentace
látky  a interakce  s výukovými  materiály  může
vzbudit  zájem  a urychlit  učení  dětí  ve  srovnání
s učebními  materiály  z běžné  knihy.  Rovněž
umožňuje  individuálně  přizpůsobit  rozsah,  formu,
způsob

a rychlost

předávání

informací

vzdělávacím  procesu  schopnostem,  predispozicím
a potřebám žáka.

Objeví

geolokační

hry

s „rozšířenou

realitou“, které pomocí chytrého telefonu zjistí, kde
se  hráč  aktuálně  nachází  a zobrazí  mu  informace,
které  se  pojí  se  skutečným  světem.  Taková  hra
reaguje  na  pohyb  hráče  nebo  jeho  pootočení
konkrétním  směrem  a na  to,  zda  se  nachází
v blízkosti  určité  budovy.  Hra  může  také  odeslat
polohu  hráče  dalším  účastníkům  a tím  umožnit
vznik  dalších  interakcí.  Další  druh  zábavy  budou
poskytovat hry na dálku nebo sport na dálku – např.
půjde  závodit  pěšky  nebo  na  kole  se  soupeřem,
který  je  v jiném  městě  (budou  se  porovnávat
výsledky  hráčů,  kteří  budou  závodit  ve  stejnou
dobu, nebo se ostatní hráči virtualizují).
  Nejedná  se  samozřejmě  o všechny  možné
aplikace  sítě  5G,  ale  pouze  o ty,  které  již  nyní
můžeme  předvídat.  Lidská  tvořivost  však  nezná
mezí,  a tak  můžeme  očekávat,  že  nás  inovátoři,
vizionáři  a vynálezci  mnohokrát  překvapí.  Můžeme
si  být  také  jistí  tím,  že  se  během  příštího  desetiletí
naše  životy  v inteligentních  městech  s přístupem
k řadě nových služeb, včetně e-zdravotnictví, stanou
pohodlnější  a bezpečnější  a  z výhod  techno-
logického  rozvoje  budou  těžit  stále  větší  skupiny
lidí, včetně těch nejvíce znevýhodněných.

PŘÍKLADY
VYUŽITÍ 5G

bezpečnostní
systémy
budov

správa vozového
parku

vzdálené

chirurgické

operace

inteligentní

systémy

osvětlení

nepřetržité

informování

obyvatel

o spotřebě vody,

plynu nebo elektřiny

prostřednictvím

aplikace

inteligentní

vytápění
a větrání

monitorování

zdravotního

stavu

pacienta

pomocí

mobilních

zařízení

inteligentní

řízení

dopravy

optimální
správa
elektřiny

spojení
v reálném
čase
mezi
nemocnicí
a sanitkou

sledování
vibrací
a stavu
materiálů
v budovách,
mostech nebo
památkách

monitorování

bezpečnosti

a hospodářských

zvířat

aplikace
dálkového e-
learningu

využití

rozšířené

reality

pro hraní

přímo

v terénu

IKONY: MACROVECTOR, FREEPIK

učení

pomocí

rozšířené

reality

informování o provozu

vozidel městské

hromadné dopravy

v reálném čase

sběr a nepřetržitá

analýza údajů

o stavu vozidla

automatizace

výroby

zobrazování

animací

pomocí

gestů

robotizace

autonomní
překládková
vozidla

monitorování

znečištění ovzduší

správa
vyvážení
a třídění
odpadů

monitorování stavu
zemědělských
plodin pomocí
dronů

inteligentní
parkování

monitoring

kvality vody

systémy
zavlažování

řízení procesů
pěstování rostlin

autonomní
vozidla

používání

autonomních

traktorů

hnojení,
postřiky

124

IV.4

Jaké výhody přináší 5G?

___________________________

ARBARA

ARTOSZEWSKA

AGDALENA

LENDER

-S

KOREK

Rozvoj 5G pomáhá dosáhnout celé řady

výhod jak pro společnost (občany i podnikatele), tak
pro celou ekonomiku.

Pro občany

Z pohledu jednotlivého občana bude

největším přínosem dostupnost nově vzniklých
služeb, které budou lépe vyhovovat potřebám
každého

individuálního

uživatele,

budou

personalizované  a pokročilejší,  a především  budou
poskytovány  rychleji  a efektivněji.  Občan  bude
(v reálném  čase!)  využívat  interaktivní  e-služby:
pokročilé  diagnostické  metody  v e-zdravotnictví,
znalosti  a možnosti  poskytované  e-zemědělstvím,
výhody  služeb  smart  city  nebo  třeba  efektivnější
vyřizování na úřadech. Tím ušetří čas a peníze, které
by  musel  vynaložit  na  provedení  těchto  činností
v offline režimu.
  Výhody  pro  občana  jsou  patrné  i  v oblasti
zábavy  –  např.  možnost  účastnit  se  hromadných
kulturních  akcích  prostřednictvím  vysoce  kvalitních
digitálních  médií  (bude  možný  přenos  4K  a 8K  na
chytrých  telefonech).  5G  bude  mít  zásadní  význam
pro vývoj nových technologií podporujících budoucí
digitální  společnost,  do  níž  bude  převedena  velká
část obchodních transakcí.
  Díky  5G  bude  možné  zvýšit  využití  dronů  při
záchranných  akcích  (např.  při  živelní  události),  kdy
je  nezbytné  použití  vysoce  kvalitních  HD  kamer,
připojených

k vysokorychlostnímu

mobilnímu

internetu  s nízkou  latencí  a vysokou  dostupností.
Tím  bude  možné  zajistit  spolehlivé  a bezpečné
ovládání těchto zařízení.

Záchranáři se tak budou moci dostat všude tam, kde
se  jinak  bezpečně  dostat  nelze,  aniž  by  to  ohrozilo
životy  ostatních  lidí.  5G  také  zlepší  bezpečnost
každodenního  života  tím,  že  od  základu  změní
způsob  zprovozňování  a údržby  inteligentních
domů.  Předpokládá  se,  že  5G  pomůže  vyřešit
stávající  základní  problémy  uživatelů,  jako  jsou
například  potíže  s konfigurací  zařízení,  jejich
nespolehlivost  či  vysoká  latence  připojení.  Použití
mobilního připojení pomocí technologie 5G namísto
nastavování  domácí  sítě  WLAN  a brány  firewall
umožní  zvýšit  aktivitu  uživatelů  a pomůže  lépe
zabezpečit jejich zařízení.
  Technologie  5G  také  přinese  změnu  v rámci
struktury  zaměstnanosti.  Objeví  se  nová  povolání.
Mnoho  stávajících  povolání  bude  technologicky
podpořeno,  nebo  bude  zcela  nahrazeno  stroji.  Pro
občany je tato změna přínosná v tom, že již nyní na
trhu chybí nekvalifikovaní pracovníci pro provádění
rutinních a opakující se pracovních úkonů.
  S technologií  5G  bude  pro  domácnosti  snazší
spravovat  jejich  výdaje.  Odhaduje  se,  že  samotná
spotřeba  energie  klesne  o 20 %

, což při pohledu

současnou

strukturu

výdajů

průměrné

domácnosti

přináší úspory ve výši cca 45 PLN

měsíčně.  K tomu  lze  přidat  racionalizované  nákupy
potravin (méně plýtvání a vyhazování jídla  díky tzv.
chytrým policím v ledničkách).

„The value of 5G for cities and communities”, Juniper

Research, 02, http://www.mobileuk.org/cms-
assets/O2%20Smart%20Cities.pdf.

GUS, „Budżety gospodarstw domowych w 2017 r.”,

http://stat.gov.pl/obszary-tematyczne/warunki-
zycia/dochody-wydatki-i-warunki-zycia-ludnosci/budzety-
gospodarstw-domowych-w-2017-r-,9,12.html.

Jaké výhody přináší 5G?

125

Budeme-li  předpokládat,  že  domácnosti  vyhodí
polovinu  toho  co  v současné  době,  mohly  by
měsíční  úspory  dosahovat  až  100  PLN.  Nadto,
s autonomními  elektrickými  vozidly  bude  možné
ušetřit  na  pohonných  hmotách  v průměru  200  až
300  PLN  měsíčně  (to  jsou  nejčastější  výdaje
domácností na pohonné hmoty

Pro podnikatele

Podnikatelům umožní 5G zpracovávat

a uchovávat větší objemy dat, aniž by museli
rozšiřovat

své

stávající

hardwarové

zdroje.

Minimalizace latence datových přenosů jim ještě
více

usnadní

vzdálený

přístup

k zařízením

v automatizovaných podnicích. Díky tomu nebude
nutné

udržovat

pracovní

místa

s nízkou

produktivitou  práce,  na  které  je  v současné  době
velmi obtížné najít zaměstnance. Kromě toho dojde
ke  zvýšení  nabízené  rychlosti  připojení  k internetu,
a to až na stonásobek stávající rychlosti. Společnosti
tak budou ve spojení se svými obchodními partnery
nebo  vzdálenými  pobočkami  v reálném  čase
a mohou  jim  prezentovat  data  a vést  s nimi
videokonference

v rozlišení

nebo

(i prostřednictvím  chytrých  telefonů).  Tím  se  sníží
časová  a finanční  náročnost  z důvodu  absolvování
služebních  cest  (odhaduje  se,  že  alespoň  o 75 %).
Zároveň  budou  podniky  prostřednictvím  systému
senzorů schopny snížit spotřebu elektřiny až o 20 %.
  Dalšími,  kdo  bude  čerpat  z výhod  vzniku  5G,
budou  samotné  telekomunikační  společnosti,  které
budou  efektivněji  využívat  svou  infrastrukturu
k poskytování  kvalitnějších  služeb.  Podle  odhadů
GSMA

se v důsledku zavedení 5G zvýší ukazatel

hodnoty

telekomunikačních

společností

(tzv.

složená roční míra růstu, z ang. CAGR) v průměru
o dalších

2,5 %

až

5 %

ročně

(hodnota

telekomunikačních společností začne růst rychleji).

Tamtéž.

„The 5G era: Age of boundless connectivity and

intelligent automation”, GSMA, 2017.

Výhody pro ekonomiku

Pro ekonomiku je největším přínosem 5G

růst HDP, který se celosvětově odhaduje na cca 7 %.
Vztáhneme-li  toto  číslo  k současné  výši  HDP
v Polsku (téměř 2 biliony PLN v roce 2017), dojdeme
k výsledku,  že  by  HDP  mělo  vzrůst  o 138,8  miliard
PLN.  Velký  podíl  na  tom  (až  48 %)  mají  příjmy
generované nově vzniklými službami

pozitivně

ovlivní

hospodářský

růst

prostřednictvím  investic  do  kapitálu,  zvýšení
výrobních  kapacit  a zkvalitnění  pracovní  síly.
Efektivnější správa zdrojů povede ke zvýšení životní
úrovně  společnosti.  Čím  dříve  se  na  HDP  projeví
přidaná  hodnota  generovaná  technologií  5G,  tím
rychleji se Polsko vydá na cestu budoucího rozvoje.
Autoři studie zadané Evropskou komisí

odhadli, že

v jen samotném průmyslu zvýší technologie 5G
přidanou

hodnotu

o 1 %

výjimkou

automobilového  průmyslu,  který  byl  analyzován
samostatně).  Podle  údajů  Polského  statistického
úřadu  (GUS)  činila  přidaná  hodnota  průmyslu
v Polsku  v roce  2016  téměř  336  miliard  zlotých.
Zvýšení  produktivity  o 1  procentní  bod  se  tak
promítne do národních účtů ve výši 3,3 miliardy PLN
ročně.
  Rozvoj  jednotlivých  odvětví  pak  představuje
další  úspory,  které  se  odhaduje  na  několik,
až dvacet  procent  ročně.  Samotný  pokles  nákladů
na  dopravu  umožní  vznik  úspor  ve  výši  cca  2 %  ze
současných  nákladů,  což  v kombinaci  s údaji  GUS
(o nákladech  na  dopravní  služby  v Polsku)  činí
1,8 miliard  PLN.  Vývoj  e-zdravotnictví  pak  přinese
státu  roční  úspory  na  úrovni  150  milionů  PLN
(0,13-0,2 % ze současných výdajů na zdravotnictví).
  Vzhledem  k tomu,  že  technologie  5G  ovlivňuje
téměř  všechny  oblasti  socioekonomického  života,
přispěje  nepřímo  i ke  zlepšení  konkurence-
schopnosti ekonomiky na mezinárodní scéně.

„The 5G business potential”, Arthur D. Little and

Ericsson, 2017.

„Identification and quantification of key socio-

economic data to support strategic planning for the
introduction of 5G in Europe”, Závěrečná zpráva ze studie
zadané Evropskou komisí, 2016.

126

Slovník

___________________________

ALARA  –  bezpečnostní  pravidlo,  pochází  z anglické
zkratky As Low As Reasonably Achievable: tak nízká
(expozice),  jak  je  to  rozumně  dosažitelné;  používá
se například u ionizujícího záření

anténa

–

zařízení

pro

vysílání

a příjem

elektromagnetické vlny s užitečným signálem

anténa  radioreléového  spoje  –  v mobilní  síti:
anténa  určená  pro  komunikaci  s jinou  základnovou
stanicí nebo základnovou řídící jednotkou

blízké  pole  –  elektromagnetické  pole,  které  je
pozorováno  poměrně  blízko  u antény;  pole  v této
zóně  závisí  na  okamžitých  hodnotách  proudů
a napětí  v anténě,  přičemž  vztah  mezi  elektrickým
a magnetickým

polem

může

být

velmi

komplikovaný

buňka  –  oblast  obsluhovaná  jednou  základnovou
stanicí

dozimetr  –  zařízení  k měření  dávek  ionizujícího
záření a radioaktivity látek

elektrické  pole  –  stav  prostoru  související
s přítomností elektrických nábojů; je kvantifikováno
intenzitou elektrického pole E

elektromagnetická  hypersenzitivita  (ang.  EHS)  –
určitou  skupinou  lidí  (dle  některých  výzkumů  cca
3 %  společnosti)  udávaná  výjimečně  silná  tendence
k vnímání specifických negativních  příznaků (únava,
slabost,

tinnitus,

nespavost

aj.)

z důvodu

přítomnosti  elektromagnetického  pole;  příčiny  EHS
nejsou  dnes  známy,  ačkoliv  některé  studie  uvádějí,
že  mohou  být  psychogenní  a částečně  nebo  zcela
vysvětlitelné efektem nocebo

elektromagnetická

vlna

–

forma

elektro-

magnetického pole, v němž dochází k pravidelné,
vzájemně provázané změně parametrů elektrického
a magnetického pole; formálně řečeno, vektory
elektrického

a magnetického

pole

mění

v sinusoidě; obrazně řečeno, jedná se o jev podobný
vlnění  na  povrchu  vody;  elektromagnetická  vlna  je
charakterizována frekvencí nebo vlnovou délkou

elektromagnetické  pole  (EMP)  –  jednotný  způsob
popisu  elektrického  a magnetického  pole,  který
v 19. století navrhl J. C. Maxwell

elektromagnetické  záření  (EMZ)  –  v nejobecnějším
významu  se  tímto  pojmem  označují  veškeré  formy
časově  proměnného  elektromagnetického  pole;
v praxi  se  obvykle  o EMZ  hovoří  pouze  ve  vztahu
k vysokofrekvenční

formě

pole,

např.

jako

o rentgenovém  záření,  ale  už  nikoliv  o rádiovém
záření

Slovník

127

elektrosenzitivita,  viz  elektromagnetická  hyper-
senzitivita

foton  –  elementární  částice  elektromagnetického
záření

frekvence  –  jeden  z parametrů  elektromagnetické
vlny, který popisuje to, jak často (kolikrát  za danou
časovou  jednotku)  se  vrací  ke  stejnému  stavu
elektromagnetického  pole  v daném  bodu;  obrazně
řečeno:  kolikrát  za  sekundu  se  na  daném  místě
objeví  „vrchol“  vlny;  jednotkou  frekvence  je  hertz
[Hz]

plošná  hustota  výkonu/hustota  zářivého  toku  –
radiometrická  veličina  elektromagnetického  pole;
její jednotkou je watt na metr čtvereční [W/m

]

intenzita  elektromagnetického  pole  –  fyzikální
veličina  elektromagnetického  pole;  obvykle  se
udává  zvlášť  intenzitu  elektrické  složky  (E),  ve
voltech na metr [V/m] a zvlášť intenzitu magnetické
složky (H), v ampérech na metr [A/m]

ionizující  záření  –  takové  záření,  které  je  schopno
vyvolat ionizaci, tzn. z elektricky neutrálního atomu
nebo  molekuly  vytvořit  iont,  čili  nabitou  částici:
nejjednodušším  způsobem  ionizace  je  vyražení
elektronu  z daného  atomu/molekuly;  teprve  záření
s dostatečně  velkou  frekvencí  (a  tedy  s dostatečně
velkou

energií

jednotlivých

fotonů),

např.

rentgenové nebo ultrafialové, je ionizující

kmitočet, viz. frekvence

koncové zařízení, viz terminál

magnetické pole – stav prostoru vyvolaný pohybem
elektrických  nábojů  nebo  některými  materiály,  tzv.
permanentními

magnety;

kvantifikováno

intenzitou magnetického pole H

měřič  elektromagnetického  pole  –  zařízení
k měření  expozice  elektromagnetickému  pole;  díky
němu  lze  provést  individuální  měření  v libovolném
prostředí, např. v místě bydliště

modulace  signálu  –  zkombinování  užitečné
informace  se  signálem  („surový“  signál  před
modulací, který ještě tuto informaci neobsahuje, se
označuje  jako  „nosný  signál“);  díky  modulace  je
možné

přenášet

informace

např.

pomocí

elektromagnetických  vln;  ke  příkladům  modulace
patří amplitudová modulace (AM), kdy je informace
obsažena  ve  změnách  amplitudy  nosného  signálu,
a frekvenční  modulace  (FM),  kdy  je  informace
obsažena ve změnách frekvence nosného signálu

neionizující  záření  –  takové  záření,  jehož  energie
není  dostačující  k vyvolání  ionizace,  a tak  interakce
tohoto  typu  záření  s látkou  nemá  chemickou
povahu,

ale

maximálně

povahu

tepelnou:

nezpůsobuje  vznik  ani  zánik  chemických  vazeb,  ale
může  způsobit  ohřev  látky,  včetně  lidského  těla;
rádiové  vlny  a mikrovlny  jsou  právě  neionizující
povahy

nejistota  měření  –  parametr,  který  vždy  souvisí
s výsledkem  měření  a charakterizuje  rozsah  hodnot
vyplývající  ze  skutečnosti,  že  každé  měření  je
prováděno pouze s omezenou přesností

nocebo  –  psychologický  efekt,  který  spočívá  ve
vzniku nežádoucích zdravotních příznaků v důsledku
negativních  očekávání  (např.  vůči  nějaké  léčbě,
nějakému  fyzikálnímu  jevu  apod.);  opak  placebo
efektu,  který  spočívá  v tom,  že  v důsledku
pozitivního  psychického  nastavení  dochází  ke
zlepšení  zdravotního  stavu,  a to  i přesto,  že  není
přítomno žádné fyzikální léčebné působení

páteřní  síť  –  soubor  prvků  celulární  sítě,  které
vzájemně  propojují  základnové  stanice;  patří  k ní
mimo  jiné  přenosový  systém,  jehož  součástí  jsou
radioreléové  spoje,  optická  vlákna,  zařízení  pro
paketový přenos dat aj.

128

penetrační  hloubka  –  míra  interakce  elektro-
magnetického  záření  s látkou;  jedná  se  o takovou
hloubku  od  povrchu  daného  tělesa,  v níž  došlo
k pohlcení  86,5 %  počáteční  hustoty  výkonu;  její
jednotkou je metr [m]

sektorová  anténa  –  v mobilní  síti:  anténa  určená
pro  komunikaci  základnové  stanice  s účastnickými
koncovými zařízeními, která svým záběrem pokrývá
určitý  sektor,  obvykle  120  stupňů;  na  jedné
základnové  stanici  je  proto  těchto  antén  více
a společně  pokrývají  všechny  směry,  tedy  360
stupňů

selektivní  měření  –  měření,  které  umožňuje
posoudit  úroveň  elektromagnetického  pole  ve
specifikovaném  frekvenčním  rozsahu,  lze  pomocí
něj  identifikovat  jednotlivé  frekvenční  složky
měřeného elektromagnetického pole

měrný  absorbovaný  výkon  (SAR)  –  míra  rychlosti
absorpce  elektromagnetického  záření,  které  se
v tkáních  lidského  organizmu  promění  na  teplo,
jinými  slovy:  výkon  absorbovaný  jednotkou  tělesné
hmotnosti;  její  jednotkou  je  watt  na  kilogram
[W/kg]

širokopásmové měření – měření, jehož výstupem je
souhrnná  hodnota  elektromagnetického  pole
z měřicího

rozsahu

přístroje,

bez

možnosti

identifikace  jednotlivých  frekvenčních  složek;  bez
dalších  měření  a výpočtů  není  použitelné  pro
posouzení maximální úrovně tohoto pole

šíření  –  technický  termín,  jenž  popisuje  pohyb
(„cestování“)  vln,  například  elektromagnetických,
mechanických  nebo  akustických,  prostorem;  vlnění
se  může  např.  rozptylovat,  lomit  nebo  odrážet;
výzkum  šíření  elektromagnetických  vln  má  velký
význam pro navrhování telekomunikačních sítí

tepelné

záření

–

elektromagnetické

záření

vyzařované  plochou  každého  tělesa  výhradně
z důvodu  jeho  teploty;  v případě  těles  s pokojovou
teplotou  toto  záření  spadá  do  infračerveného
spektra  a je  pouhým  okem  neviditelné,  na  druhou
stranu  například  sluneční  světlo,  které  je  pouhým
okem viditelné, je vlastně tepelným zářením Slunce,
jehož povrch má teplotu přibližně 5500° C

terminál  –  koncové  vysílací  a přijímací  zařízení;
v případě  komunikace  prostřednictvím  mobilní  sítě
jsou typickými terminály mobilní telefon a modem

vlnová  délka  –  vzdálenost  mezi  libovolnými  dvěma
vlnovými  vrcholy,  např.  u elektromagnetické,  ale
i akustické  nebo  mechanické  vlny;  její  jednotkou  je
metr [m]

vzdálené  pole  –  elektromagnetické  pole,  které  je
pozorováno poměrně daleko od antény; v této zóně
se  okamžité  změny  proudů  a napětí  v anténě
průměrují  a charakter  pole  je  relativně  „hladký“;
měření  pole  by  mělo  být  prováděno  ve  vzdáleném
poli

základnová  stanice  –  rádiové  vysílací  a přijímací
zařízení  umístěné  na  nosné  konstrukci  (stožáru
nebo věži) a vybavené anténami, které jsou základní
součástí  systému  mobilní  telefonie;  všechna
koncová  zařízení  („přijímače“)  v dané  oblasti,  která
je  označována  jako  buňka,  se  spojují  s danou
základnovou  stanicí;  antény  na  základnové  stanici
jsou  zdrojem  signálu  přijímaného  mimo  jiné  všemi
mobilními  telefony,  které  se  právě  nacházejí  v této
buňce

129

Autoři a konzultanti

___________________________

Mgr Barbara Bartoszewska
je  hlavní  specialistkou  v Ústavu  spojů,  veřejné
výzkumné  instituci.  Má  dlouholeté  zkušenosti
v oblasti  analýz  telekomunikačního  trhu.  Je
autorkou

a spoluautorkou

mnoha

článků

v odborném tisku.

Mgr Grzegorz Czwordon
je  pracovníkem  Oddělení  telekomunikace  na
Ministerstvu  digitalizace.  Zabývá  se  regulačními
opatřeními  týkajícími  se  investičního  procesu  pro
telekomunikační

infrastrukturu,

otázkami

elektromagnetického  pole  (PEM)  a sítěmi  5G.  Člen
Meziresortní  komise  pro  přípustné  expoziční  limity
a intenzity  zdraví  škodlivých  faktorů  v pracovním
prostředí.

Mgr inż. Mariusz Gajewski

https://orcid.org/0000-0002-8084-6537

je pracovníkem Ústavu spojů, v.v.i. a doktorandem
na Varšavském vysokém učení technickém. Provádí
vědeckou

a výzkumnou

práci

v oblasti

telekomunikačních sítí a „internetu věcí“.

Inż. Arkadiusz Kalinowski
je  pracovníkem  Ústavu  spojů,  v.v.i.,  nyní  na  pozici
juniorního  specialisty.  Zabývá  se  navrhováním
měřicích  systémů,  ve  Zkušebně  telekomunikačních
zařízení  provádí  zkoušky  rádiových  zařízení
a systémů

z hlediska

rádiových

parametrů,

elektromagnetické  kompatibility,  ochrany  zdraví
uživatele  a měření  EMP.  Aktivně  se  účastní  měření
EMP v okolí anténních systémů základnových stanic.

Dr hab. inż. Piotr Kowalczyk

https://orcid.org/0000-0003-1655-7666

od roku 2007 je pracovníkem Gdaňského vysokého
učení technického. Jeho výzkumné zájmy se

soustřeďují na modelování elektromagnetických
jevů (zejména rozptylu, vedení a vyzařování
elektromagnetických

vln)

a sestavování

numerických algoritmů umožňujících jejich analýzu.
Je autorem a spoluautorem mnoha vědeckých
publikací

a spoluautorem

knih

„Základy

elektromagnetizmu

v úlohách“

a „Elektromagnetické

pole

a vlny

v úlohách“

(Nakladatelství

Gdaňského

vysokého

učení

technického).

Inż. Jakub Kwiecień

https://orcid.org/0000-0002-6977-9185

je  pracovníkem  Ústavu  spojů,  v.v.i.,  nyní  na  pozici
specialisty.  Aktivně  se  účastní  měření  EMP  v okolí
anténových  instalací  základnových  stanic.  Od  roku
2016  je  jedním  ze  spoluautorů  každoročních  zpráv
o realizovaných měřicích kampaních EMP.

Mgr inż. Waldemar Latoszek
je  pracovníkem  Ústavu  spojů,  v.v.i.  od  roku  2005.
Realizuje  výzkumné  projekty  v těchto  oblastech:
„internet  věcí“,  5G,  kontrola  a řízení  síťového
provozu, technologie blockchain. Autor a spoluautor
mnoha publikací ve vědeckých časopisech.

Dr hab. inż. Rafał Lech

https://orcid.org/0000-0002-5384-6830

je  pracovníkem  Gdaňského  vysokého  učení
technického.  Specializuje  se  na  výzkum  jevů
rozptylu,  vedení  a vyzařování  elektromagnetických
vln  a navrhování  filtračních  systémů  a antén.  Autor
a spoluautor  mnoha  článků  v odborném  tisku
a spoluautor  knih  „Základy  elektromagnetizmu
v úlohách“

a „Elektromagnetické

pole

a vlny

v úlohách“  (Nakladatelství  Gdaňského  vysokého
učení technického).

130

Dr hab. inż. Jordi Mongay Batalla

https://orcid.org/0000-0002-1489-5138

pracuje  v Ústavu  spojů,  v.v.i.  na  pozici  zástupce
ředitele  pro  vědu.  Byl  koordinátorem  více  než  10
tuzemských  a mezinárodních  výzkumných  projektů.
Jeho  vědecké zájmy se soustřeďují na  následujících
oblastech:  sítě  další  generace  (5G,  6G),  inovativní
síťové architektury podporující myšlenku „internetu
budoucnosti“ (včetně mj. Content Aware Networks,
Information  Centric  Networks)  a aplikovaného
internetu,  včetně  mj.  „internetu  věcí“,  chytrých
měst a distribučních sítí pro multimédia. Je autorem
nebo spoluautorem více než 130 publikací v knihách
a mezinárodních  a tuzemských  časopisech.  Dále  je
spoluautorem

dvou

patentů

(polského

a evropského).

Dr Magdalena Olender-Skorek

https://orcid.org/0000-0002-4831-6122

je  doktorkou  ekonomických  věd,  odbornou
asistentkou  v Ústavu  spojů,  v.v.i.,  kde  řídí  Útvar
analýz a vývoje trhu ICT. Pracuje také jako odborná
asistentka  a přednášející  na  Varšavské  univerzitě,
kde

členkou

Centra

antimonopolních

a regulačních  studií  (CARS)  a vedoucí  Laboratoře
elektronických  komunikací.  Zabývá  se  analýzami
trhu  elektronických  komunikací,  sestavuje  zprávy
pro  Ministerstvo  digitalizace,  pojednávající  mimo
jiné  o nových  technologiích  a jejich  vlivu  na
ekonomiku a společnost, a také připravuje znalecké
posudky

pro

komerční

subjekty.

Autorka

a spoluautorka

odborných

článků

a kapitol

v knihách

souvisejících

s trhem

informačních

a komunikačních technologií (ICT).

Mgr inż. Rafał Pawlak

https://orcid.org/0000-0001-8334-0550

pracuje v Ústavu spojů, v.v.i. od roku 2001, nyní je
hlavním

specialistou

a zástupcem

vedoucího

Zkušebny  telekomunikačních  zařízení  pro  technické
záležitosti.  Od  začátku  své  profesní  kariéry  se
věnuje  výzkumu  rádiových  zařízení  a měřením
elektromagnetického pole, člen Technické komise č.

183  v Polském  normalizačním  institutu  a znalec
spolupracující  s Polským  akreditačním  centrem.
Spoluautor článků týkajících se problematiky měření
elektromagnetického pole. Od roku 2016 je jedním
ze  spoluautorů  každoročních  zpráv  o realizovaných
měřicích  kampaních  EMP,  zahrnujících  mimo  jiné
měření elektromagnetického pole v okolí anténních
systémů základnových stanic.

Mgr inż. Barbara Regulska

https://orcid.org/0000-0002-6635-6961

pracuje v Ústavu spojů, v.v.i. od roku 1984, nyní na
pozici hlavní specialistky. Podílela se na četných
vědeckých

pracích

týkajících

hodnocení

a zkoumání technické kvality telekomunikačních sítí
a služeb.  Od  roku  2016  se  podílí  na  přípravě
a dokumentaci  měření  EMP  v okolí  anténních
systémů  základnových  stanic.  Je  jednou  ze
spoluautorek  každoročních  zpráv  o realizovaných
měřicích  kampaních  EMP,  a také  „Programu  pro
zjišťování úrovní elektromagnetických polí“ a Zprávy
s názvem  „Analýza  způsobů  monitorování  EMP  ve
vybraných evropských zemích“.

Prof. dr hab. Eugeniusz Rokita

https://orcid.org/0000-0002-0320-8515

je  vedoucím  Ústavu  biofyziky  Collegium  Medicum
Jagellonské univerzity. Autor více než  150 publikací
týkajících  se  vlivu  fyzikálně-chemických  faktorů  na
lidský organizmus a biofyzikálního popisu vybraných
patologických stavů.

Mgr inż. Konrad Sienkiewicz

https://orcid.org/0000-0003-0223-0099

je pracovníkem Ústavu spojů, v.v.i. od roku 1997. Je
spoluautorem zpráv a vědeckých článků, mimo jiné
v oblasti

sítí

5G,

služeb

poskytovaných

prostřednictvím

internetu,

„internetu

věcí“,

telekomunikačních protokolů a služeb.

Autoři a konzultanti

131

Mgr Anna Stolarczyk

https://orcid.org/0000-0002-6273-9236

seniorní

vědeckotechnickou

specialistkou

v Ústavu  spojů,  v.v.i.  Specializuje  se  na  výzkum
mnohoaspektového  vývoje  trhu  elektronických
komunikací.  Je  autorkou  a spoluautorkou  mnoha
článků ve vědeckých časopisech.

Dr Marek Sylwestrzak

https://orcid.org/0000-0001-8962-8168

je  asistentem  v Ústavu  spojů,  v.v.i.  Specializuje  se
na  výzkum  vývoje  trhu  a služeb  elektronických
komunikací.  Autor  mnoha  článků  ve  vědeckých
časopisech.

Dr hab. Grzegorz Tatoń

https://orcid.org/0000-0001-7777-6892

je  vědecko-pedagogickým  pracovníkem  v Ústavu
biofyziky Collegium Medicum Jagellonské univerzity.
Je  autorem  několika  desítek  publikací  v oblasti
aplikace biofyzikálních metod v diagnostice a léčbě.

Mgr inż. Augustyn Wójcik
pracuje  v Ústavu  spojů,  v.v.i.,  nyní  na  pozici
specialisty. Ve Zkušebně telekomunikačních zařízení
provádí  zkoušky  rádiových  zařízení  a systémů
z hlediska  rádiových  parametrů,  elektromagnetické
kompatibility,  ochrany  zdraví  uživatele  a měření
EMP.

Dr inż. Jerzy Żurek

https://orcid.org/0000-0003-3913-5941

je ředitelem Ústavu spojů, v.v.i. od roku 2014,
absolventem

a přednášejícím

Katedře

telekomunikací

Námořní

univerzity

v Gdyni.

Doktorát

získal

Fakultě

elektroniky,

telekomunikace a informatiky Gdaňského vysokého
učení

technického

s odborností:

digitální

radiokomunikace. K jeho vědeckým zájmům patří:
systémy

s rozptýleným

spektrem,

zejména

využívající Frequency Hopping, a to jak terestriální,
tak satelitní, celulární systémy, software defined
radio

(SDR),

bezpečnost

radiokomunikačních

systémů,  embedded  systems,  lokalizační  systémy
v rádiových  sítích,  bezdrátové  sítě,  bezdrátové
senzorické  sítě  ad-hoc  (ad-hoc  WSN),  cognitive
radio,  sítě  5G  aj.  Je  autorem  a spoluautorem  více
než  110  vědeckých  prací  z oboru  radiokomunikací,
publikovaných

v časopisech,

tuzemských

a mezinárodních  konferencích  a zpráv  pro  polskou
státní  správu.  Je  mimo  jiné  členem  Komise  pro
elektroniku  a telekomunikaci  Polské  akademie  věd,
Komise  pro  kosmický  a satelitní  výzkum  Polské
akademie  věd,  členem  Rady  Polské  kosmické
agentury,  členem  Komise  G  URSI,  expertem  ITU
a IMO,  členem  Vědecké  rady  NASK-PIB,  předsedou
Vědecké

rady

Institutu

EMAG

a expertem

Telekomunikační  sekce  Komise  pro  elektroniku
a telekomunikaci Polské akademie věd.