Étude de cas : Mesures de l’exposition aux radiofréquences dues aux dispositifs Wi-Fi

Mai 2012
Gestion du spectre et télécommunications
Rapport

Remerciements

Les employés suivants d'Industrie Canada ont participé au travail de mesures dont fait état le présent document.

Joe Doria, ing.
Ingénieur de projet de district – Opérations

Josette Gallant
Ingénieure principale, CEM/EMI et bioélectromagnétique

Vicky Lai, ing.
Ingénieure régionale – Opérations

Sumesh Mohabeer, ing.
Ingénieur régional – Opérations

Hughes Nappert, ing.
Gestionnaire, Normes réglementaires

Jason Nixon
Technologue des essais et de mesures en télécommunications

Darek Noga
Spécialiste en technologie de l'information

Stéphane Proulx
Gestionnaire, Laboratoire radio

Prière de transmettre toute demande de renseignements au sujet du présent rapport à l'adresse suivante :

Industrie Canada
Direction générale du génie, de la planification et des normes
300, rue Slater
Ottawa (Ontario) K1A 0C8
a/s de : Normes réglementaires

Courriel : ic.consultationradiostandards-consultationnormesradio.ic@canada.ca


Table des matières


Préambule

La radiocommunication, y compris les aspects techniques relatifs à la radiodiffusion, est régie par Industrie Canada, qui a le pouvoir d'établir des normes, des règles, des politiques et des procédures. En vertu de ces pouvoirs, Industrie Canada a adopté le Code de sécurité 6 (CS6) de Santé Canada pour assurer la protection du public contre la surexposition à l'énergie radioélectrique.

Dans le cadre de la surveillance continue de la conformité des dispositifs sans fil envers les exigences réglementaires, Industrie Canada a mené une série de tests élaborés afin de mesurer l'exposition aux radiofréquences (RF) venant des dispositifs Wi-Fi dans un environnement semblable à celui d'une salle de classe. Cette étude, menée à la fin 2011, a confirmé que le niveau d'exposition aux RF était considérablement au-dessous des limites du CS6 pour les environnements non contrôlés. L'exposition aux RF mesurée dans cette étude provenait de dispositifs sans fil opérant à une puissance supérieure à la plupart des dispositifs Wi-Fi présentement disponibles sur le marché canadien.

Les mesures étaient basées sur 24 ordinateurs portatifs et deux points d'accès, ou routeurs, dans un scénario « le plus défavorable » comprenant un téléchargement d'un gros fichier, tel qu'un fichier vidéo ou l'utilisation d'applications interactives entre plusieurs ordinateurs que l'on retrouve dans une salle de classe.

Les mesures étaient prises à plusieurs endroits dans la salle et à différentes distances des points d'accès Wi-Fi, incluant les endroits où les niveaux plus élevés d'exposition aux RF sont habituellement décelés. Toutes les mesures d'exposition aux RF étaient bien en deçà des limites du CS6 pour les environnements non contrôlés.

Synthèse

Nombreux sont les consommateurs, entreprises et établissements publics et privés (écoles, hôpitaux, bibliothèques, etc.) qui installent des points d'accès Wi-Fi dans leurs locaux. Ces points d'accès Wi-Fi consistent habituellement en un ou plusieurs émetteurs à faible puissance installés au plafond, sur des tables ou sur des bureaux et qui permettent aux utilisateurs d'accéder à Internet par le truchement de dispositifs Wi-Fi standard, comme des ordinateurs portables. Vu les préoccupations récentes dans le public au sujet de la prolifération de la technologie Wi-Fi, le personnel d'Industrie Canada a mesuré les radiofréquences émises par ces dispositifs dans la salle de conférence d'Industrie Canada à Aurora (Ontario). Cette salle contenait deux points d'accès Wi-Fi et 24 dispositifs Wi-Fi (portables). Cette étude visait à mesurer les niveaux d'exposition cumulés aux RF dues à plusieurs points d'accès et dispositifs Wi-Fi à l'intérieur d'un bâtiment.

Le Code de sécurité 6 (CS6) de Santé Canada prescrit les expositions limites maximales aux champs de radiofréquence (RF) dans des environnements contrôlés et non contrôlés1.

Industrie Canada a adopté les lignes directrices de Santé Canada afin de protéger le grand public contre la surexposition aux RF. Toutes les installations et tous les appareils doivent se conformer aux limites du CS6 pour les environnements non contrôlés. La limite d'exposition maximale, selon le code CS6, est exprimée en unités de mesure de l'intensité du champ (volts par mètre ou V/m, ou en ampères par mètre ou A/m) ou en unités de mesure de la densité de puissance (watts par mètre carré ou W/m2). Dans ce document, nous présentons les résultats en termes plus simples, c'est-à-dire en pourcentage des « limites du CS6 pour les environnements non contrôlés ».

En vertu des exigences d'établissement de moyennes spatiales et temporelles établies dans les documents d'Industrie Canada LD-012 le niveau d'exposition mesuré aux RF était de 0,19 % des limites du CS6 (c'est-à-dire 515 fois sous cette limite). Cette valeur comprend l'incertitude associée aux instruments de mesure. Dans ce scénario, les deux points d'accès Wi-Fi fonctionnaient pendant que les 24 dispositifs Wi-Fi téléchargeaient simultanément en aval un fichier de grande taille. Ces mesures ont été réalisées au point qui présentait le plus grand degré d'exposition aux RF pendant le balayage initial de la salle de conférence.

Pour ces mesures, le point d'accès Wi-Fi 1 (PA1) était dans un mode d'essai qui le forçait à transmettre en continu, tandis que le point d'accès Wi-Fi no 2 (PA2) était en mode de communication normale avec tous les 24 portables, qui étaient tous en mode de téléchargement (depuis un serveur). Lorsque l'un des points d'accès Wi-Fi était configuré pour émettre de façon continue à l'aide du logiciel d'essai, les niveaux RF mesurés étaient supérieurs à ceux obtenus avec le même dispositif fonctionnant en mode normal.

Des mesures ont également été réalisées en un point afin de déterminer la variation des niveaux d'exposition aux RF lorsque les portables étaient en mode de téléchargement aval (depuis un serveur hôte) et/ou amont (vers un serveur hôte). Pour ces mesures, les portables étaient connectés au Wi-Fi PA2, qui fonctionnait à 2 437 MHz. Le niveau moyen le plus élevé d'exposition aux RF, obtenu pour quatre configurations différentes de téléchargement (dans les deux sens) a été obtenu lorsqu'un seul portable téléchargeait depuis un serveur (téléchargement aval), par rapport à la situation où plusieurs portables téléchargeaient (dans les deux sens).

À 20 cm des points d'accès Wi-Fi, les niveaux instantanés maximaux d'exposition aux RF obtenus pour les Wi-Fi PA1 et PA2 étaient de 10,59 % et de 7,73 % des limites du CS6, respectivement. Pour un scénario typique où une personne est située à plusieurs mètres d'un point d'accès et entourée d'autres usagers, le niveau d'exposition RF sera plusieurs milliers de fois sous les limites du CS6.

Industrie Canada a constaté que les niveaux cumulés d'exposition aux RF étaient bien en deçà des limites du CS6 dans les locaux d'essai. De plus, les points d'accès Wi-Fi sélectionnés pour cette étude fonctionnaient à une puissance plus élevée que la majorité des dispositifs Wi-Fi actuellement disponibles sur le marché canadien. Par conséquent, les résultats obtenus par cette étude sont probablement plus élevés que ce que donneraient des configurations équivalentes dans des établissements publics et privés.

1.0 Introduction

Le sigle Wi-Fi est une marque déposée de la Wi-Fi Alliance. Les fabricants peuvent utiliser la mention « Wi-Fi » pour identifier les produits certifiés qui appartiennent à une classe de dispositifs de réseau local (WLAN) sans fil basés sur la norme IEEE 802.11. En raison de l'étroite parenté avec la norme sous-jacente, le terme Wi-Fi est souvent utilisé comme synonyme pour désigner la technologie visée par la norme IEEE 802.11 (voir Annexe A).

En vertu des règlements d'Industrie Canada, les dispositifs Wi-Fi sont exempts de licence s'ils sont certifiés selon les exigences techniques de la norme CNR-2104Appareils radio exempts de licence (pour toutes les bandes de fréquence) : Matériel de catégorie I, comme les niveaux de puissance, ainsi que les exigences de la norme CNR-1025Conformité des appareils de radiocommunications aux limites d'exposition humaine aux radiofréquences (toutes bandes de fréquence) pour la conformité aux limites d'exposition aux RF, ce qui comprend les limites du Code de sécurité 6 de Santé Canada6 (voir l'Annexe D). Les points d'accès (PA)7 Wi-Fi doivent faire l'objet d'une évaluation d'exposition aux RF8, tandis que les dispositifs Wi-Fi, comme les portables, contenant des cartes clients Wi-Fi doivent faire l'objet d'une évaluation du débit d'absorption spécifique (DAS)9, dans le cadre des exigences de certification décrites dans le document CNR-102. En vertu des exigences de la norme CNR-102, il incombe également au fabricant de fournir des instructions appropriées à l'utilisateur du dispositif sans fil, et d'indiquer toutes restrictions touchant l'utilisation, afin d'assurer la conformité aux limites du CS6.

Au Canada, les systèmes Wi-Fi peuvent fonctionner dans les plages de fréquences suivantes : 2 400-2 483,5 MHz (CNR-210 Annexe 8), 5 150-5 350 MHz (CNR-210 Annexe 9), 5 470-5 825 MHz (CNR-210 Annexe 9) et 5 725-5 875 MHz (CNR-210 Annexe 8), utilisant des canaux de 20 ou de 40 MHz. Les dispositifs Wi-Fi peuvent également fonctionner à différents niveaux de puissance, tout dépendant des caractéristiques de la bande et du mode de fonctionnement. Selon les exigences techniques du document CNR-210, la puissance transmise par conduction maximale (dans l'antenne) et la puissance isotrope rayonnée équivalente maximale (PIRE) ne doivent pas dépasser 1 watt et 4 watts, respectivement. Toutefois, la grande majorité des dispositifs Wi-Fi actuellement vendus sur le marché canadien fonctionnent à des niveaux de puissance plus faibles (p. ex., PIRE < 1 W).

Nombreux sont les consommateurs, entreprises et établissements publics et privés qui installent des points d'accès Wi-Fi dans leurs locaux. Ces points d'accès consistent habituellement en un ou plusieurs émetteurs à faible puissance installés au plafond, sur des tables ou sur bureaux, et qui permettent aux utilisateurs d'accéder à Internet à l'aide de dispositifs Wi-Fi standard, comme des portables.

Vu les préoccupations récentes du public au sujet de la prolifération de la technologie Wi-Fi, cette étude de cas visait à mesurer les niveaux d'exposition aux RF produites par plusieurs points d'accès et dispositifs Wi-Fi à l'intérieur d'un bâtiment, et à évaluer la conformité aux limites du CS6. Toutefois, il serait impossible de tester toutes les configurations possibles dans lesquelles ces dispositifs sont employés. Par conséquent, des scénarios spécifiques ont été mis au point pour déterminer les niveaux cumulés d'exposition aux RF à l'intérieur d'un bâtiment.

2.0 Instruments et méthodes

2.1 Instruments de mesure des champs RF

Nous avons utilisé les instruments de mesure RF ci-dessous; le tableau 1 indique également les instruments utilisés en laboratoire pour mesurer les niveaux d'émission rayonnée.

Tableau 1 – Liste des instruments de mesure et des dispositifs auxiliaires
Instrument / dispositif auxiliaire Modèle Fabricant Numéro de série Date d'étalonnage Date du prochain étalonnage
Appareil de mesure sélective du rayonnement SRM 3006 Narda D0154 31-01-2011 31-01-2013
Câble RF MSR, 9 kHz – 6 GHz, N 50 ohms, 5 m 3 602/02 Narda AA-0096 28-01-2011 28-01-2013
Antenne à champ E triaxiale
50 MHz – 3 GHz
3 501/02 Narda H-0350 28-02-2011 28-02-2013
Antenne à champ E triaxiale
420 MHz – 6 GHz
3 502/01 Narda B-0137 28-01-2011 28-01-2013
Analyseur de spectre FSL Rohde & Schwarz 101098 01-02-2011 01-02-2012
Câble de chambre RF s.o. Huber & Suhner 236469 001 17-10-2011 17-10-2012
Câble RF RD-162 Huber & Suhner 121-42673 001 30-03-2011 30-03-2012
Câble RF RD-101 Huber & Suhner 160561 001 01-02-2011 01-02-2012
Antenne à cornet 3 117 ETS-Lindgren 00075938 21-07-2011 21-07-2012

Nous avons aussi utilisé des dispositifs auxiliaires tels qu'un trépied non métallique, un ruban à mesurer, une caméra numérique et du ruban-cache.

L'appareil Narda MSR 3006 était configuré dans le mode Évaluation de sécurité. Il affichait les niveaux d'exposition aux RF en pourcentage des limites du CS6. Entre 50 et 70 balayages10 d'une durée d'environ 1,2 seconde chacun ont été réalisés à chaque point de mesure (sauf là où l'on mesurait une moyenne sur 6 minutes).

2.2 Points d'accès Wi-Fi et dispositifs Wi-Fi testés

Les tableaux 2 et 3 indiquent les points d'accès Wi-Fi et les dispositifs (portables) Wi-Fi, respectivement, qui ont été utilisés pour ces mesures des champs Wi-Fi.

Le point d'accès Wi-Fi 1 (PA1) était configuré pour émettre en continu11, avec le logiciel en mode d'essai. L'émission en continu a été choisie afin de représenter le pire scénario d'exposition par ce point d'accès Wi-Fi. La fréquence centrale de fonctionnement était de 5 180 MHz (canal 36). Le PA1 était installé au plafond, et l'antenne se trouvait à environ 2,05 mètres du plancher (voir la figure 1). Le panneau d'antenne utilisé avait un gain directionnel de 7,5 dBi.

Figure 1 – Montage du PA1 (5 180 MHz) près du plafond

Au point d'accès Wi-Fi 2 (PA2), le dispositif émettait normalement à une fréquence centrale de 2 437 MHz (canal 6). Il n'y avait pas de logiciel d'essai pour le PA2. Par conséquent, les mesures n'ont pas été réalisées en continu pour le PA2. Ce point d'accès se trouvait sur le sommet d'une tour d'ordinateur de bureau, à environ 1,1 mètre du plancher (voir la figure 2).

Figure 2 – Montage du PA2 (2 437 MHz) à 1,1 mètre du plancher

Les PA1 et PA2, étaient chacun réglés à un niveau de puissance transmise par conduction de 24 dBm (251 mW). Le PA1 avait une puissance PIRE de 30,3 dBm (1,1 W), tandis que le PA2 avait une puissance PIRE de 33,7 dBm (2,3 W)12.

Ces deux points d'accès ont été choisis spécialement pour leur puissance PIRE, légèrement supérieure à celle de la plupart des points d'accès Wi-Fi actuellement disponibles sur le marché canadien. Comme le Wi-Fi PA1 était réglé pour émettre en continu, les niveaux RF mesurés sont plus élevés que pour un même dispositif en mode de fonctionnement normal13. Par conséquent, les résultats obtenus au cours de cette étude de cas sont supérieurs à ceux que l'on obtiendrait dans des montages équivalents, en établissements publics et privés.

Tableau 2 – Liste des points d'accès Wi-Fi
No du point d'accès Bande Wi-Fi disponible No de certification IC Modèle
1 2/5 GHz 4675A-AP134135 Aruba AP-134
2 2/5 GHz 3839A-E3200 Cisco E3200

Tableau 3 – Liste des portables Wi-Fi
No du portable Bandes Wi-Fi disponibles N o de certification IC Modèle
1 2/5 GHz 248H-DPA3375W Toshiba Tecra S2
2 2/5 GHz 248H-DPA3489W Toshiba Tecra S4
3 2/5 GHz 248H-DPA3795W Toshiba Tecra S11
4 GHz 248H-DPA3362W Toshiba Portégé M200
5 GHz 248H-DPA3272W Toshiba Tecra S1
6 GHz 248H-DPA3362W Toshiba Tecra S1
7 GHz 248H-DPA3272W Toshiba Tecra S1
8 2/5 GHz 248H-DPA3538W Toshiba Tecra S9
9 2/5 GHz 248H-DPA3489W Toshiba Portégé M700/M710
10 2/5 GHz 248H-DPA3489W Toshiba Portégé M700/M710
11 2/5 GHz 248H-DPA3489W Toshiba Portégé M700/M710
12 2/5 GHz 248H-DPA3489W Toshiba Portégé M700/M710
13 2/5 GHz 248H-DPA3375W Toshiba Tecra S2
14 2/5 GHz 248H-DPA3538W Toshiba Tecra A9
15 2/5 GHz 248H-DPA3538W Toshiba Tecra A9
16 2/5 GHz 248H-DPA3538W Toshiba Tecra A9
17 2/5 GHz 248H-DPA3538W Toshiba Tecra A9
18 2/5 GHz 248H-DPA3375W Toshiba Tecra S2
19 2/5 GHz 248H-DPA3375W Toshiba Tecra S2
20 2/5 GHz 248H-DPA3375W Toshiba Tecra S2
21 2/5 GHz 248H-DPA3375W Toshiba Tecra S2
22 2/5 GHz 248H-DPA3375W Toshiba Tecra S2
23 2/5 GHz 248H-DPA3375W Toshiba Tecra S2
24 2/5 GHz 248H-DPA3375W Toshiba Tecra S2

Nous avons installé le programme NetStumbler©14 sur un portable pour identifier les points d'accès Wi-Fi dans la zone d'essai. Le logiciel fournissait de l'information sur l'intensité des signaux de chaque point d'accès Wi-Fi. Le 8 novembre 2011, le logiciel NetStumbler© a détecté quatre autres points d'accès. L'intensité des signaux émis par ces quatre points d'accès Wi-Fi était de 45 à 51 dB sous celle des deux points d'accès Wi-Fi testés. Le 9 novembre 2011, le logiciel NetStumbler© a détecté sept autres points d'accès Wi-Fi. L'intensité des signaux émis par ces points d'accès Wi-Fi était de 33 à 65 dB sous celle des deux points d'accès testés. Ces points d'accès Wi-Fi additionnels fonctionnaient tous dans la bande de 2,4 GHz.

2.3 Lieu de prise des mesures et conditions ambiantes

Les mesures ont été réalisées les 8 et 9 novembre 2011 dans des bureaux d'Industrie Canada situés à Aurora en Ontario (voir la figure 3). La température dans la salle de conférence était d'environ 20 °C et le taux d'humidité était faible.

Figure 3 – Vue aérienne du bâtiment où les mesures ont été prises, Aurora (Ontario)

La figure 4 représente schématiquement la salle de conférence et les points de mesure. La figure 5 montre une photographie du montage dans la salle de conférence.

Figure 4 – Schéma du montage de mesure des champs Wi-Fi

Figure 5 – Montage pour la mesure des champs Wi-Fi dans la salle de conférence

2.4 Méthode de mesure

La méthode de mesure était basée sur deux documents d'Industrie Canada : LD-0115Lignes directrices relatives à la mesure des champs radioélectriques de la gamme de fréquences de 3 kHz à 300 GHz.

Dans cette étude, nous n'avons pas évalué l'exposition dans le champ proche, qui requiert un montage d'essai en laboratoire pour déterminer la conformité à la limite DAS selon le document CNR-102. L'évaluation du DAS des dispositifs Wi-Fi, comme les portables, est réalisée par des laboratoires indépendants dans le cadre des exigences techniques de la certification, alors l'exposition dans le champ proche devrait déjà avoir été évaluée.

Le tableau 4 et le tableau 5 présentent respectivement les scénarios d'essai pour les champs ambiants et pour les dispositifs Wi-Fi en fonctionnement :

Tableau 4 – Scénarios d'essai pour les champs ambiants
Scénario d'essai no Bande de fréquences Point de la mesure Hauteur de l'antenne triaxiale Durée totale de la mesure ou du balayage Points d'accès Wi-Fi
1a 50 MHz à 6 GHz À chaque point présélectionné a 1,75 m ~ 1 min FERMÉS
2a 50 MHz à 6 GHz En un point (P11) 1,25 m b ~ 1 min FERMÉS
3a 50 MHz à 6 GHz En un point (P11) 1,25 m 6 min FERMÉS
4a 50 MHz à 6 GHz En un point (P11) Matrice à 9 points représentant une coupe transversale du corps humain c 12 secondes à chaque point FERMÉS

a Voir la figure 4 pour les points de mesure présélectionnés.

b La hauteur de 1,25 mètre représente approximativement la hauteur d'une personne en position assise.

c La matrice à neuf points est décrite dans le document de Santé Canada Guide technique pour l'interprétation et l'évaluation de la conformité aux lignes directrices de Santé Canada sur l'exposition aux radiofréquences. (http://www.hc-sc.gc.ca/ewh-semt/pubs/radiation/radio_guide-lignes_direct-fra.php)

Tableau 5 – Scénarios d'essai pour les dispositifs Wi-Fi en fonctionnement
Scénario d'essai no Bande de fréquences Endroit de la mesure Hauteur de l'antenne triaxiale Durée totale de la mesure ou du balayage Dispositifs Wi-Fi Points d'accès Wi-Fi
1b 2,4 à 5,825 GHz À chaque point présélectionné 1,75 m ~ 1 min Tous les portables en mode de téléchargement avala OUVERTS
2b 2,4 à 5,825 GHz À chaque point présélectionné 1,25 m ~ 1 min Tous les portables en mode de téléchargement aval OUVERTS
3b 2,4 à 5,825 GHz Au point présentant le niveau RF le plus élevé d'après les résultats de 1b et 2b point P5 Matrice à 9 points (coupe transversale du corps humain) 6 min à chaque pointb Tous les portables en mode de téléchargement aval OUVERTS
4b 2 400 à 2 483,5 MHz À 50 cm du point P7, plus près du point P8 1,25 m 6 min 8 portables en mode de téléchargement amontc et les 16 autres éteints OUVERTS
5b 2 400 à 2 483,5 MHz À 50 cm du point P7, plus près du point P8 1,25 m 6 min 8 portables en mode de téléchargement amont, les 16 autres en mode de téléchargement aval OUVERTS
6b 2 400 à 2 483,5 MHz À 50 cm du point P7, plus près du point P8 1,25 m 6 min 1 portable en mode de téléchargement amont et les 23 autres éteints OUVERTS
7b 2 400 à 2 483,5 MHz À 50 cm du point P7, plus près du point P8 1,25 m 6 min 1 portable en mode de téléchargement aval et les 23 autres éteints OUVERTS
8b 5 150 à 5 350 MHz 20 cm du PA1 s.o. ~ 1 min Tous les portables en mode de téléchargement aval OUVERTS
9b 2 400 à 2 483,5 MHz 20 cm du PA2 s.o. ~ 1 min Tous les portables en mode de téléchargement aval OUVERTS

a Mode de téléchargement aval : les dispositifs Wi-Fi reçoivent les données d'un réseau éloigné (c'est-à-dire depuis un serveur hôte, par le truchement d'un point d'accès Wi-Fi)

b Pour chaque point de la matrice à neuf points, une mesure de six minutes est réalisée afin d'obtenir le niveau RF basé sur la moyenne spatiale et temporelle.

c Mode de téléchargement amont : les dispositifs Wi-Fi émettent des données vers un réseau éloigné (c'est-à-dire vers un serveur hôte, par le truchement d'un point d'accès Wi-Fi).

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