Analyse de l'usage des téléphones portables et leurs incidences d'ondes électromagnétiques sur la vie humaine en RDC, ville de Beni.

2.14. EXPOSITION DU PUBLIC AUX RAYONNEMENTS
ELECTROMAGNETIQUES EMIS PAR LES STATIONS DE BASE
DES RESEAUX DE TELEPHONIE MOBILE ET PAR LES
TELEPHONES PORTABLES

L'une des solutions avancées pour la diminution des niveaux d'exposition vis-à-vis des antennes-relais est d'éloigner ces dernières des « zones de vie » (zones résidentielles, habitations, etc.) et/ou de certains établissements particuliers (crèches, écoles, hôpitaux, etc.). Il s'agit par exemple d'installer les antennes à grande distance des établissements particuliers, souvent fort nombreux en ville.

Il est nécessaire de prendre en compte dans l'étude de cette solution l'équilibre du bilan de liaison antennes relais : équipements terminaux ; les niveaux de puissance du signal reçu par le terminal (émission de l'antenne relais) et de celui reçu par l'antenne relais (émission du portable) doivent être suffisants pour que le message soit correctement décodé et permette à la communication de s'établir. L'éloignement de l'antenne relais de l'utilisateur se traduit par la nécessité pour l'antenne relais, mais aussi pour le téléphone portable de l'utilisateur, d'émettre avec une puissance plus importante que dans la situation antérieure pour établir une communication correcte. Cela conduit aux trois conséquences suivantes :

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V' les antennes relais émettront avec une puissance plus importante, et les niveaux de champ atteints à proximité immédiate de l'antenne au voisinage de l'axe d'émission seront plus importants, et constitueront des points plus « chauds » ;

V' les portables devront émettre à un niveau de puissance en moyenne plus important, et, pour le cas des téléphones GSM, plus souvent à leur niveau de puissance maximale de fonctionnement (c'est le niveau qui correspond à la valeur de DAS, débit d'absorption spécifique en local dans la tête, affiché dans la documentation). Cela entraîne une exposition plus importante de l'utilisateur au rayonnement de son propre téléphone, c'est-à-dire, en cas d'utilisation du portable à l'oreille, une exposition locale plus importante de la tête de cet utilisateur ;

V' une augmentation du nombre de « trous » de couverture ; en effet, à l'intérieur des bâtiments, ou dans certaines rues des villes densément peuplées, les niveaux de puissances reçus par le terminal seront trop faibles pour permettre d'établir la communication.

Une autre solution avancée pour la diminution des niveaux d'exposition vis-à-vis des antennes relais est, à l'inverse, de diminuer leur puissance d'émission, afin de s'affranchir au maximum de ce que l'on appelle les macros cellules, et de s'orienter vers un réseau tout micro/pico cellules. Diminuer la puissance conduit à diminuer la taille des cellules. De plus, si l'on diminue la puissance de ces antennes, le niveau de champ au sol et à l'intérieur des habitations peut devenir trop faible pour établir la communication.

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Pour conserver la couverture, il est alors nécessaire d'installer ces antennes en des points moins haut, en-dessous du niveau des toits (micro-cellules), ce qui réduira encore plus, pour des raisons liées à la propagation des ondes et à la taille des cellules. Par conséquence, le nombre d'antennes à installer dans un réseau composé uniquement de micro-cellules de faible puissance ou de micro-cellules augmentera significativement.

De plus, les antennes des macros cellules sont installées sur des points hauts (pylônes, toits d'immeuble, etc.), ce qui permet d'éviter que le public ne soit soumis à une exposition trop importante (zone proche de l'antenne dans l'axe du faisceau non accessibles au public) alors que les antennes micro-cellules rapprochent les « points chauds » du public. Pour comparaison, le champ dans le faisceau d'une antenne de macro-cellule (typiquement 20W injecté à l'antenne, gain de 16dBi) atteint3 V/m à 51,50 m de l'antenne, tandis que pour une antenne de microcellule (typiquement 2W injecté à l'antenne, gain de 16 dBi), le champ atteint 3 V/m à 16,30 m de l'antenne.

Par ailleurs, le déploiement d'un réseau cellulaire s'effectue d'abord par un « pavage » du territoire au moyen de micro-cellules (de taille plutôt importante, mais ne permettant d'écouler qu'une partie du trafic), puis par une densification du réseau au moyen de microcellules pour les zones à densité de population plus importante, où le taux de pénétration du service de téléphonie mobile est important (et donc plus de trafic à écouler).

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L'opérateur laisse cependant en place les stations macro-cellulaires, qui font office de fonction parapluie : elles permettent de combler certains trous de couverture de la couche micro-cellulaire et, du fait de leur taille plus importante, sont mieux adaptées aux terminaux se déplaçant rapidement. S'affranchir des micro-cellules à fonction parapluie aurait pour conséquences :

V' une augmentation du nombre d'hand over (changement de cellule) avec des conséquences importantes, dans le cas du GSM, sur l'exposition vis-à-vis du terminal,

V' augmentation de la probabilité de blocage de la communication, voire de trous de couvertures.

Le risque est plus grand pour l'utilisateur de voir sa communication coupée ou refusée ou son débit diminué (c'est-à-dire sa communication plus longue pour l'envoi ou la réception d'un fichier d'une taille donnée).Deux technologies sont pour l'instant déployées pour les réseaux mobiles : le GSM et l'UMTS. Leur conception et mode de fonctionnement différents ont une influence sur les niveaux d'exposition vis-à-vis du terminal, principalement du fait d'une gestion différente du contrôle de puissance et du hand over (changement de cellule). Le GSM utilise une technique de FDMA/TDMA. Chaque canal de fréquence de 200 kHz est partagé par huit utilisateurs au maximum. Les téléphones mobiles d'un même canal bénéficient chacun d'un huitième du temps de transmission et n'émettent donc que 1/8 du temps.

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La puissance maximale d'émission du mobile est de l'ordre de 2 Watts à 900 MHz (33 dBm) et de 1Watt à 1800 MHz (30 dBm). Au début d'un appel, le mobile émet à puissance maximale, puis sa puissance décroît jusqu'à la valeur indiquée par la station de base. L'adaptation de la puissance a lieu tous les 17 centièmes de seconde, par pas de 2 dB sur 15 paliers, par exemple de 33 dBm à 5 dBm dans le cas du GSM900.La Gestion du hand over: lors d'un changement de cellule, le mobile reprend l'adaptation de sa puissance depuis le début, c'est-à-dire que la puissance d'émission est de nouveau maximale puis elle sera de nouveau adaptée en décroissant. Plus un réseau sera densifié (micro et pico-cellules), plus la probabilité de hand over est importante, et donc plus la puissance moyenne d'émission durant une communication téléphonique augmentera. Les études sur le contrôle de puissance montrent que :

V' la répartition de la puissance d'émission est plutôt homogène, avec une probabilité plus fréquente pour la puissance maximale (initialisation des appels, hand over, mauvaise couverture) et la puissance minimale (bonne couverture)

V' l'on a une médiane de 100/125 mW (20/21 dBm) pour la répartition de puissance d'émission du mobile GSM et une moyenne entre 0,4 et 0,8 W (26-29 dBm).

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L'UMTS utilise une technique de FDMA/CDMA. Chaque canal de 5 MHz est utilisé par plusieurs utilisateurs. Les signaux utilisant le même canal sont séparés au moyen d'un code. Le téléphone émet alors en continu pendant la communication, contrairement au GSM. Le CDMA est une forme de partage de la puissance entre les utilisateurs : la capacité de transmission d'une cellule UMTS est optimisée en s'assurant que le niveau de réception des terminaux au niveau de la station de base est la plus basse possible, c'est-à-dire que le réseau ajuste la puissance d'émission des mobiles au minimum nécessaire.

Ceci explique que le contrôle de la puissance du terminal soit beaucoup plus « fin » que dans le cas du GSM. La puissance maximale d'émission du mobile UMTS est de 250 mW (24 dBm). L'adaptation de la puissance a lieu toutes les 0,7 centièmes de seconde, par pas de 1 dB. La gamme de puissance va de 24 dBm à -60 dBm (1 nW). Cependant, le téléphone mobile peut être connecté simultanément à plusieurs stations de base et n'a pas à se « déconnecter / reconnecter » en changeant de cellule. Lorsque le mobile arrive dans la zone de couverture d'une nouvelle station de base, le réseau est capable de combiner les signaux reçus par les deux stations de base (« soft hand over ») et la puissance du terminal ne passe donc pas par un pic. Les études sur le contrôle de puissance montrent :

¹⁰⁶Afsset, 2009

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y' Qu'il n'y a pas de pic de puissance pour le hand over. La répartition de la puissance d'émission est quasiment une gaussienne autour d'une valeur médiane de 0,01 mW (-20dBm).

y' La médiane pour la répartition de puissance d'émission du mobile UMTS de 0,01 mW (-20dBm) et la moyenne de 1 mW (0 dBm) (bien plus faible que pour le GSM)

2.14.1. METHODES DE MESURE DE L'EXPOSITION

L'évaluation de l'exposition d'une personne aux radiofréquences repose sur l'estimation de la quantité d'énergie absorbée au final par l'organisme. Les méthodes pour évaluer cette exposition diffèrent si l'on considère des sources d'émission proches ou loin du corps. En effet, à distance de la source, les ondes électromagnétiques sont bien « formées » et des méthodes de modélisation ou de mesures des intensités des champs électrique ou magnétique peuvent être utilisées. En pratique, il suffit de ne mesurer qu'une de ces grandeurs, généralement l'intensité du champ électrique. À partir de cette mesure, on peut déduire la densité de puissance, puis la quantité d'énergie absorbée par le corps. En revanche, à proximité d'une source, la situation est plus complexe et il faut alors évaluer directement la quantité d'énergie absorbée, en d'autres termes le Débit d'absorption spécifique (DAS)¹⁰⁶. La mesure directe est aujourd'hui la plus répandue, mais des modèles numériques sont aussi en développement.

¹⁰⁷Afsset, 2009 ¹⁰⁸Afsset, 2005

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Différentes approches peuvent être envisagées : une mesure globale de l'exposition à l'aide d'une sonde large bande (il s'agit cependant d'une mesure assez peu précise), ou une mesure sélective en fréquence qui permet d'évaluer le niveau d'exposition pour chaque type d'émetteur (mais le matériel est très coûteux et plus complexe à utiliser). Il existe aussi des équipements de mesure plus simples d'utilisation, tels que des« exposimètres » portables, qui permettent la mesure en temps réel et en continu du niveau d'exposition par type d'émetteur¹⁰⁷. L'utilisation d'appareils de mesures portables permet une meilleure évaluation de l'exposition individuelle, puisque ces appareils prennent en compte l'ensemble des micros environnements fréquentés durant la période de mesure. Ces appareils sont toutefois susceptibles de manquer de précision, du fait notamment d'interactions entre l'appareil et le corps. De plus, il n'existe pas de protocole standardisé, ce qui pose la question de la comparabilité des résultats obtenus dans les différentes études¹⁰⁸.

S'agissant des téléphones mobiles, la mesure du DAS (Débit d'absorption spécifique) est réalisée suivant des protocoles normalisés à l'échelle internationale qui tiennent compte de l'utilisation de l'appareil fonctionnant au maximum de sa puissance. En pratique, le DAS est mesuré par une sonde placée à l'intérieur d'un modèle de tête humaine (ou fantôme), le téléphone mobile étant placé au contact de la tête.

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Ces mesures sont avant tout utilisées pour vérifier la conformité des appareils à la réglementation. Les modélisations permettent notamment de prédire l'intensité du champ électrique ou magnétique en un point donné en prenant en compte les caractéristiques d'émission des antennes, ainsi que les obstacles à la propagation des ondes (topographie, bâtiments...). Des modèles complexes ont ainsi été développés concernant les antennes-relais, mais ils nécessitent encore des validations¹⁰⁹. Par ailleurs, des modèles numériques permettant de simuler la propagation des ondes électromagnétiques dans les tissus humains sont également en cours de développement pour estimer les DAS. Chaque année, environ 2 000 mesures sont réalisées en France par des laboratoires accrédités et selon un protocole établi par l'Agence nationale des fréquences(ANFR). Ces mesures résultent, le plus souvent, de demandes de collectivités locales ou de particuliers vivant à proximité d'émetteurs (généralement de téléphonie mobile)¹¹⁰.

La synthèse des résultats pour la période 2004-2007¹¹¹ montre que les moyennes des niveaux de champ relevés restent très faibles, de 0,01 à 0,65 V/m à l'extérieur des bâtiments selon les sources d'émission. Ces moyennes sont près de50 fois inférieures aux valeurs limites, quel que soit l'émetteur considéré, et plus de 97 % des mesures n'atteignent pas 10 % des valeurs limites.

¹⁰⁹Viel et al. 2009

¹¹⁰Les résultats de ces mesures sont accessibles sur le site Internet www.cartoradio.fr.

¹¹¹Agence nationale des fréquences, 2007

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Cependant, les résultats de ces mesures sont très liés aux sites de mesures choisis et ne permettent d'évaluer les niveaux qu'au point de mesure et à un moment donné. Ils n'ont donc pas vocation à être représentatifs de l'exposition de la population.

Une étude évaluant l'exposition de 377 personnes représentatives de la population générale à l'aide de capteurs individuels¹¹² a montré que la plupart des niveaux mesurés étaient très faibles (inférieurs au seuil de détection). Le niveau moyen total était de 0,201 V/m¹¹³. Toutefois, l'exposition était plus importante en milieu urbain, durant la journée, chez les adultes et lors des déplacements.

Les niveaux totaux mesurés à l'extérieur des bâtiments étaient supérieurs à ceux mesurés à l'intérieur. Les plus forts contributeurs étaient les radios FM, puis les fours à micro-ondes, les téléphones sans fil et les téléphones mobiles. Les expositions aux fours à micro-ondes étaient néanmoins susceptibles d'avoir eu lieu dans le cadre du milieu professionnel. Concernant le Wi-Fi, les niveaux étaient distribués de manière uniforme entre l'extérieur et l'intérieur, ceci étant probablement lié au développement des accès au Wi-Fi dans les lieux publics¹¹⁴.

¹¹²Viel et al., 2009

¹¹³Les valeurs limites diffèrent selon les sources considérées. Par exemple, pour les antennes-relais, elles vont de 41 à 61 V/m

¹¹⁴(Afsset, 2005).

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