П’яте покоління стільникової технології, 5G, - наступний великий стрибок швидкості для бездротових пристроїв. Ця швидкість включає як швидкість мобільних користувачів, які можуть завантажувати дані на свої пристрої, так і затримку, або відставання, яке вони відчувають між надсиланням та отриманням інформації.
5G має на меті забезпечити швидкість передачі даних, яка в 10 - 100 разів швидша, ніж поточна мережа 4G. Користувачі повинні сподіватися побачити швидкість завантаження в порядку гігабітів в секунду (Гбіт / с), набагато більше, ніж швидкості 4G в десятки мегабіт в секунду (Мбіт / с).
"Це важливо, оскільки це дозволить отримати нові програми, які сьогодні просто неможливі", - сказав Харіш Крішнасвамі, доцент кафедри електротехніки в Колумбійському університеті в Нью-Йорку. "Лише для прикладу, при швидкості передачі даних на гігабітах в секунду ви можете потенційно завантажити фільм на свій телефон або планшет за лічені секунди. Цей тип швидкості передачі даних може включати програми віртуальної реальності або автономне водіння автомобілів."
Крім того, що вимагають високої швидкості передачі даних, нові технології, які взаємодіють із середовищем користувача, як-от розширена реальність або авто-водіння, також потребуватимуть надзвичайно низької затримки. З цієї причини, метою 5G є досягнення затримок нижче позначки 1 мілісекунди. Мобільні пристрої зможуть надсилати та отримувати інформацію менш ніж за одну тисячну частину секунди, яка видається миттєвою для користувача. Для досягнення цих швидкостей для впровадження 5G необхідні нові технології та інфраструктура.
Нова мережа
З самого раннього покоління мобільних телефонів бездротові мережі працювали в одних і тих же радіочастотних смугах електромагнітного спектру. Але оскільки більше користувачів переповнюють мережу і вимагають більше даних, ніж будь-коли раніше, ці радіохвильові магістралі стають все більш перевантаженими стільниковим трафіком. Щоб отримати компенсацію, стільникові провайдери хочуть розширитись на більш високі частоти міліметрових хвиль.
Міліметрові хвилі використовують частоти від 30 до 300 гігагерців, що в 10 - 100 разів вище, ніж радіохвилі, що використовуються сьогодні для мереж 4G та WiFi. Їх називають міліметром, тому що їх довжина хвилі коливається в межах від 1 до 10 міліметрів, де радіохвилі розташовані в порядку сантиметрів.
Більш висока частота міліметрових хвиль може створити нові смуги руху на трасі зв'язку, але є одна проблема: міліметрові хвилі легко поглинаються листям та будівлями і потребуватимуть багатьох базових станцій, що розташовуються близько, так званих малих осередків. На щастя, ці станції набагато менші і потребують меншої енергії, ніж традиційні стільникові вежі, і їх можна розмістити на вершинах будівель і світлих стовпів.
Мініатюризація базових станцій також дозволяє ще один технологічний прорив для 5G: Massive MIMO. MIMO розшифровується як множинний вхід з декількома виходами і посилається на конфігурацію, яка використовує менші антени, необхідні для міліметрових хвиль за рахунок різкого збільшення кількості портів антен у кожній базовій станції.
"Маючи велику кількість антен - від десятків до сотень антен на кожній базовій станції - ви можете одночасно обслуговувати багато різних користувачів, збільшуючи швидкість передачі даних", - сказав Крішнасвамі. У лабораторії високошвидкісної та міліметрової ІК (COSMIC) Columbia, Крішнасвамі та його команда розробили мікросхеми, що дозволяють використовувати міліметрові хвилі та технології MIMO. "Міліметрові хвилі та масивний MIMO - це дві найбільші технології, які 5G використовуватимуть для забезпечення більш високих швидкостей передачі даних та меншої затримки, які ми очікуємо побачити".
Чи небезпечний 5G?
Хоча 5G може покращити наше повсякденне життя, деякі споживачі висловили стурбованість можливими небезпеками для здоров'я. Багато хто з цих проблем викликає використання 5G вищого енергії міліметровим випромінюванням.
"Часто виникає плутанина між іонізуючим і неіонізуючим випромінюванням, оскільки термін" радіація "використовується для обох", - сказав Кеннет Фостер, професор біоінженерії в Державному університеті Пенсільванії. "Все світло є випромінюванням, оскільки це просто енергія, що рухається через космос. Це іонізуюче випромінювання небезпечно, оскільки може порушити хімічні зв'язки".
Іонізуюче випромінювання є причиною того, що ми носимо сонцезахисний крем зовні, оскільки короткохвильове ультрафіолетове світло з неба має достатньо енергії для вибивання електронів з їх атомів, пошкодження клітин шкіри та ДНК. Міліметрові хвилі, з іншого боку, не є іонізуючими, оскільки мають більшу довжину хвилі і недостатньо енергії, щоб безпосередньо пошкодити клітини.
"Єдиною встановленою небезпекою неіонізуючого випромінювання є занадто багато нагрівання", - сказав Фостер, який майже 50 років вивчав вплив радіохвиль на здоров'я. "При високих рівнях опромінення енергія радіочастот (РЧ) дійсно може бути небезпечною, спричиняючи опіки або інші термічні пошкодження, але такі дії, як правило, виникають лише в робочих місцях поблизу потужних радіочастотних передавачів, або іноді в медичних процедурах, які не входять у рух. "
Багато висловлювань громадськості щодо прийняття 5G відлуння стосується попередніх поколінь стільникових технологій. Скептики вважають, що вплив неіонізуючого випромінювання все ще може бути причиною низки захворювань - від пухлин мозку до хронічних головних болів. Протягом багатьох років було проведено тисячі досліджень, які досліджували ці проблеми.
У 2018 році Національна програма з токсикології опублікувала десятирічне дослідження, яке виявило деякі докази збільшення пухлин головного мозку та надниркових залоз у самців щурів, що зазнали радіаційного випромінювання, випромінюваного мобільними телефонами 2G та 3G, але не на мишах чи самках щурів. Тварини зазнавали впливу радіації в чотири рази вище максимального рівня, дозволеного для впливу людини.
Багато противників використання радіочастотних випромінювань у вишневих дослідженнях, які підтверджують їх аргументи, і часто ігнорують якість експериментальних методів або непослідовність результатів, сказав Фостер. Хоча він не погоджується з багатьма висновками скептиків щодо попередніх поколінь стільникових мереж, Фостер погоджується, що нам потрібно більше досліджень щодо потенційних наслідків мереж 5G на здоров'я.
"Усі, кого я знаю, включаючи мене, рекомендують проводити додаткові дослідження на 5G, оскільки не існує багато токсикологічних досліджень з цією технологією", - сказав Фостер.
Для прихильників 5G багато хто вважає, що переваги, які 5G може надати суспільству, значно переважають невідомих.
"Я думаю, що 5G матиме трансформаційний вплив на наше життя і дасть принципово нові речі", - сказав Крішнасвамі. "Якими будуть ці типи додатків і який це вплив, ми не можемо сказати точно зараз. Це може бути щось, що нас здивує і насправді щось змінить для суспільства. Якщо історія навчить нас чому-небудь, то 5G буде бути ще одним прикладом того, що може зробити для нас бездротовий зв’язок ".
