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

Mai 2012
Gestion du spectre et télécommunications
Rapport

Remerciements

Les employéssuivants d'Industrie Canada ont participé au travail de mesures dont fait étatle présent document.

Joe Doria, ing.
Ingénieur de projetde district – Opérations

Josette Gallant
Ingénieureprincipale, CEM/EMI et bioélectromagnétique

Vicky Lai, ing.
Ingénieure régionale– Opérations

Sumesh Mohabeer, ing.
Ingénieur régional– Opérations

Hughes Nappert, ing.
Gestionnaire, Normesréglementaires

Jason Nixon
Technologue desessais et de mesures en télécommunications

Darek Noga
Spécialiste entechnologie de l'information

Stéphane Proulx
Gestionnaire, Laboratoireradio

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

Industrie Canada
Direction générale du génie, de la planification et desnormes
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 comprisles aspects techniques relatifs à la radiodiffusion, est régie par IndustrieCanada, qui a le pouvoir d'établir des normes, des règles, des politiques etdes procédures. En vertu de ces pouvoirs, Industrie Canada a adopté le Code desécurité 6 (CS6) de Santé Canada pour assurer la protection du public contre lasurexposition à l'énergie radioélectrique.

Dans le cadre de la surveillance continue dela conformité des dispositifs sans fil envers les exigences réglementaires,Industrie Canada a mené une série de tests élaborés afin de mesurerl'exposition aux radiofréquences (RF) venant des dispositifs Wi-Fi dans unenvironnement semblable à celui d'une salle de classe. Cette étude, menée à lafin 2011, a confirmé que le niveau d'exposition aux RF était considérablementau-dessous des limites du CS6 pour les environnements non contrôlés. L'expositionaux RF mesurée dans cette étude provenait de dispositifs sans fil opérant à unepuissance supérieure à la plupart des dispositifs Wi-Fi présentement disponiblessur 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 lesendroits 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 CS6pour 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 émetteursà faible puissance installés au plafond, sur des tables ou sur des bureaux etqui permettent aux utilisateurs d'accéder à Internet par le truchement de dispositifsWi-Fi standard, comme des ordinateurs portables. Vu les préoccupations récentesdans le public au sujet de la prolifération de la technologie Wi-Fi, lepersonnel d'Industrie Canada a mesuré les radiofréquences émises par cesdispositifs dans la salle de conférence d'Industrie Canada à Aurora (Ontario). Cettesalle 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 plusieurspoints 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 deradiofréquence (RF) dans des environnements contrôlés et non contrôlés1.

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

En vertu des exigences d'établissement demoyennes spatiales et temporelles établies dans les documents d'IndustrieCanada LD-012 le niveau d'exposition mesuré aux RF était de 0,19 %des limites du CS6 (c'est-à-dire 515 fois sous cettelimite). Cette valeur comprend l'incertitude associée auxinstruments de mesure. Dans ce scénario, les deux points d'accès Wi-Fi fonctionnaientpendant que les 24 dispositifs Wi-Fi téléchargeaient simultanément en avalun fichier de grande taille. Ces mesures ont été réalisées au point quiprésentait le plus grand degré d'exposition aux RF pendant le balayage initialde 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 decommunication normale avec tous les 24 portables, qui étaient tous en modede téléchargement (depuis un serveur). Lorsque l'un des points d'accès Wi-Fiétait configuré pour émettre de façon continue à l'aide du logiciel d'essai,les niveaux RF mesurés étaient supérieurs à ceux obtenus avec le mêmedispositif fonctionnant en mode normal.

Des mesures ontégalement été réalisées en un point afin de déterminer la variation des niveauxd'exposition aux RF lorsque les portables étaient en mode de téléchargementaval (depuis un serveur hôte) et/ou amont (vers un serveur hôte). Pour cesmesures, 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 quatreconfigurations différentes de téléchargement (dans les deux sens) a été obtenu lorsqu'unseul portable téléchargeait depuis un serveur (téléchargement aval), parrapport à la situation où plusieurs portables téléchargeaient (dans les deuxsens).

À 20 cm des points d'accès Wi-Fi, lesniveaux instantanés maximaux d'exposition aux RF obtenus pour les Wi-Fi PA1 et PA2étaient de 10,59 % et de 7,73 % des limites du CS6, respectivement. Pour un scénario typique où une personneest 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 duCS6.

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 donneraientdes 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 fabricantspeuvent utiliser la mention « Wi-Fi » pour identifier les produits certifiésqui appartiennent à une classe de dispositifs de réseau local (WLAN) sans filbasés sur la norme IEEE 802.11. En raison de l'étroite parenté avec lanorme sous-jacente, le terme Wi-Fi est souvent utilisé comme synonyme pourdésigner 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 lesexigences 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 lesexigences de la norme CNR-1025Conformité des appareils de radiocommunications aux limites d'expositionhumaine aux radiofréquences (toutes bandes de fréquence) pour la conformitéaux limites d'exposition aux RF, ce qui comprend les limites du Code desécurité 6 de Santé Canada6(voir l'Annexe D). Les points d'accès (PA)7Wi-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'uneévaluation du débit d'absorption spécifique (DAS)9, dans le cadre des exigences decertification décrites dans le document CNR-102. En vertu des exigences dela norme CNR-102, il incombe également au fabricant de fournir desinstructions appropriées à l'utilisateur du dispositif sans fil, et d'indiquertoutes restrictions touchant l'utilisation, afin d'assurer la conformité auxlimites du CS6.

Au Canada, les systèmes Wi-Fi peuvent fonctionner dans les plages de fréquences suivantes :2 400-2 483,5 MHz (CNR-210Annexe 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-210Annexe 8), utilisant des canaux de 20 ou de 40 MHz. Les dispositifs Wi-Fipeuvent également fonctionner à différents niveaux de puissance, tout dépendantdes caractéristiques de la bande et du mode de fonctionnement. Selon lesexigences techniques du document CNR-210, la puissance transmise parconduction maximale (dans l'antenne) et la puissance isotrope rayonnéeéquivalente maximale (PIRE) ne doivent pas dépasser 1 watt et 4 watts,respectivement. Toutefois, la grande majorité des dispositifs Wi-Fi actuellementvendus sur le marché canadien fonctionnent à des niveaux de puissance plusfaibles (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 dedispositifs Wi-Fi standard, comme des portables.

Vu les préoccupations récentes du public ausujet de la prolifération de la technologie Wi-Fi, cette étude de cas visait àmesurer les niveaux d'exposition aux RF produites par plusieurs points d'accèset dispositifs Wi-Fi à l'intérieur d'un bâtiment, et à évaluer la conformitéaux limites du CS6. Toutefois, il serait impossible de tester toutes lesconfigurations possibles dans lesquelles ces dispositifs sont employés. Parconséquent, des scénarios spécifiques ont été mis au point pour déterminer lesniveaux 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 demesure RF ci-dessous; le tableau 1 indique également les instruments utilisésen 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 dispositifsauxiliaires tels qu'un trépied non métallique, un ruban à mesurer, une caméranumérique et du ruban-cache.

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

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

Lestableaux 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) étaitconfiguré pour émettre en continu11,avec le logiciel en mode d'essai. L'émission en continu a été choisie afin dereprésenter le pire scénario d'exposition par ce point d'accès Wi-Fi. Lafréquence 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 mètresdu plancher (voir la figure 1). Le panneau d'antenne utilisé avait un gaindirectionnel de 7,5 dBi.

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

Au point d'accès Wi-Fi 2 (PA2), ledispositif 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 setrouvait sur le sommet d'une tour d'ordinateur de bureau, à environ1,1 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 unniveau de puissance transmise par conduction de 24 dBm (251 mW). Le PA1avait une puissance PIRE de 30,3 dBm (1,1 W), tandis que le PA2 avaitune puissance PIRE de 33,7 dBm (2,3 W)12.

Ces deux points d'accès ont été choisis spécialementpour leur puissance PIRE, légèrement supérieure à celle de la plupart despoints d'accès Wi-Fi actuellement disponibles sur le marché canadien. Comme le Wi-FiPA1 était réglé pour émettre en continu, les niveaux RF mesurés sont plusélevés que pour un même dispositif en mode de fonctionnement normal13. Par conséquent, les résultatsobtenus au cours de cette étude de cas sont supérieurs à ceux que l'onobtiendrait 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 pouridentifier les points d'accès Wi-Fi dans la zone d'essai. Le logicielfournissait de l'information sur l'intensité des signaux de chaque point d'accèsWi-Fi. Le 8 novembre 2011, le logiciel NetStumbler© a détecté quatreautres points d'accès. L'intensité des signaux émis par ces quatre points d'accèsWi-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 pointsd'accès Wi-Fi. L'intensité des signaux émis par ces points d'accès Wi-Fi étaitde 33 à 65 dB sous celle des deux points d'accès testés. Ces points d'accèsWi-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 et9 novembre 2011 dans des bureaux d'Industrie Canada situés à Aurora enOntario (voir la figure 3). La température dans la salle de conférenceétait d'environ 20 °C et le taux d'humidité était faible.

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

La figure 4 représente schématiquementla salle de conférence et les points de mesure. La figure 5 montre unephotographie 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 documentsd'Industrie Canada : LD-0115Lignes directrices relatives à la mesure des champs radioélectriques de lagamme de fréquences de 3 kHz à 300 GHz.

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

Le tableau 4et le tableau 5 présentent respectivement les scénarios d'essai pour les champsambiants 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 Lahauteur de 1,25 mètre représente approximativement la hauteur d'une personneen position assise.

c Lamatrice à neuf points est décrite dans le document de Santé Canada Guide techniquepour l'interprétation et l'évaluation de la conformité aux lignes directricesde 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 enfonctionnement
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 Modede téléchargement aval : les dispositifs Wi-Fi reçoivent les données d'unréseau éloigné (c'est-à-dire depuis un serveur hôte, par le truchement d'unpoint d'accès Wi-Fi)

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

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