Пятое поколение сотовой технологии, 5G, является следующим большим скачком в скорости для беспроводных устройств. Эта скорость включает в себя как скорость, с которой мобильные пользователи могут загружать данные на свои устройства, так и задержку между отправкой и получением информации.
5G стремится обеспечить скорость передачи данных, которая в 10-100 раз быстрее, чем текущие сети 4G. Пользователи должны ожидать увидеть скорость загрузки на порядок гигабит в секунду (Гб/с), гораздо больше, чем десятки мегабит в секунду (Мб/с) скорости 4G.
Это важно, потому что это позволит создавать новые приложения, которые сегодня просто невозможны", - сказал Хариш Кришнасвами, адъюнкт-профессор электротехники в Колумбийском университете в Нью-Йорке. "Например, при скорости передачи данных в гигабитах в секунду вы можете загрузить фильм на свой телефон или планшет за считанные секунды. Такие скорости передачи данных могут позволить использовать приложения виртуальной реальности или автономные автомобили."
Помимо высоких скоростей передачи данных, новые технологии, которые взаимодействуют с пользовательской средой, такие как дополненная реальность или самоуправляемые автомобили, также потребуют чрезвычайно низкой задержки. По этой причине целью 5G является достижение задержек ниже отметки в 1 миллисекунду. Мобильные устройства смогут отправлять и получать информацию менее чем за одну тысячную секунды, появляясь мгновенно для пользователя. Для достижения этих скоростей развертывание 5G требует новых технологий и инфраструктуры.
Начиная с самого раннего поколения мобильных телефонов, беспроводные сети работали на одних и тех же диапазонах радиочастот электромагнитного спектра. Но по мере того, как все больше пользователей заполняют сеть и требуют больше данных, чем когда-либо прежде, эти радиоволновые магистрали становятся все более перегруженными сотовым трафиком. Чтобы компенсировать это, операторы сотовой связи хотят расширить свои возможности на более высокие частоты миллиметровых волн.
Миллиметровые волны используют частоты от 30 до 300 Гигагерц, что в 10-100 раз выше, чем радиоволны, используемые сегодня для сетей 4G и WiFi. Они называются миллиметровыми, потому что их длины волн варьируются от 1 до 10 миллиметров, где как радиоволны порядка сантиметров.
Более высокая частота миллиметровых волн может создать новые полосы на коммуникационной магистрали, но есть одна проблема: миллиметровые волны легко поглощаются листвой и зданиями и потребуют много близко расположенных базовых станций, называемых малыми ячейками. К счастью, эти станции намного меньше и требуют меньше энергии, чем традиционные вышки сотовой связи,и могут быть размещены на зданиях и световых столбах.
Миниатюризация базовых станций также обеспечивает еще один технологический прорыв для 5G: Massive MIMO. MIMO расшифровывается как multiple-input multiple-output и относится к конфигурации, которая использует преимущества меньших антенн, необходимых для миллиметровых волн, резко увеличивая количество антенных портов в каждой базовой станции.
С огромным количеством антенн — от десятков до сотен антенн на каждой базовой станции — вы можете обслуживать много разных пользователей одновременно, увеличивая скорость передачи данных", - сказал Кришнасвами. В колумбийской лаборатории высокоскоростных и миллиметровых волн IC (COSMIC) Кришнасвами и его команда разработали чипы, которые позволяют использовать как миллиметровые волны, так и технологии MIMO. "Миллиметровая волна и массивное MIMO - это две самые большие технологии, которые 5G будет использовать для обеспечения более высоких скоростей передачи данных и более низкой задержки, которые мы ожидаем увидеть."
Хотя 5G потребует больше базовых станций, они будут намного меньше и потребляют меньше энергии, чем традиционные башни сотовой связи.
Хотя 5G потребует больше базовых станций, они будут намного меньше и потребляют меньше энергии, чем традиционные башни сотовой связи.(Изображение кредита: Shutterstock)
Это 5г опасно?
Хотя 5G может улучшить нашу повседневную жизнь, некоторые потребители выразили озабоченность по поводу потенциальных опасностей для здоровья. Многие из этих проблем связаны с использованием 5G более высокой энергии миллиметрового излучения.
"Часто существует путаница между ионизирующим и неионизирующим излучением, потому что термин "радиация" используется для обоих, - сказал Кеннет Фостер, профессор биоинженерии в Университете штата Пенсильвания. "Весь свет-это излучение, потому что это просто энергия, движущаяся в пространстве. Это ионизирующее излучение опасно, потому что оно может разорвать химические связи."
Ионизирующее излучение является причиной того, что мы носим солнцезащитный крем снаружи, потому что коротковолновый ультрафиолетовый свет с неба имеет достаточно энергии, чтобы выбить электроны из их атомов, повреждая клетки кожи и ДНК. Миллиметровые волны, с другой стороны, не ионизируют, потому что они имеют более длинные длины волн и не достаточно энергии, чтобы повредить клетки непосредственно.
Единственная установленная опасность неионизирующего излучения-это слишком сильное нагревание", - сказал Фостер, который изучал воздействие радиоволн на здоровье человека в течение почти 50 лет. "При высоких уровнях воздействия радиочастотная энергия действительно может быть опасной, вызывая ожоги или другие термические повреждения, но эти воздействия обычно происходят только в профессиональных условиях вблизи мощных радиочастотных передатчиков или иногда в медицинских процедурах, которые пошли наперекосяк."
Многие из протестов общественности по поводу принятия 5G Эхо проблемы по сравнению с предыдущими поколениями клеточных технологий. Скептики полагают, что воздействие неионизирующего излучения все еще может быть причиной целого ряда заболеваний, от опухолей головного мозга до хронических головных болей. На протяжении многих лет были проведены тысячи исследований, исследующих эти проблемы.
В 2018 году Национальная токсикологическая программа выпустила десятилетнее исследование, которое обнаружило некоторые доказательства увеличения опухолей головного мозга и надпочечников у крыс-самцов, подвергшихся воздействию радиочастотного излучения, испускаемого мобильными телефонами 2G и 3G, но не у мышей или самок крыс. Животные подвергались воздействию радиации, в четыре раза превышающей максимально допустимый уровень облучения человека.
Многие противники использования радиочастотных волн выбирают исследования, которые поддерживают их аргумент, и часто игнорируют качество экспериментальных методов или противоречивость результатов, сказал Фостер. Хотя он не согласен со многими выводами скептиков о предыдущих поколениях сотовых сетей, Фостер согласен с тем, что нам нужно больше исследований о потенциальных последствиях для здоровья сетей 5G.
Все, кого я знаю, включая меня, рекомендуют больше исследований по 5G, потому что с этой технологией не так много токсикологических исследований", - сказал Фостер.
Для сторонников 5G многие считают, что преимущества, которые 5G может предоставить обществу, намного перевешивают неизвестные.