Piektā mobilās tehnoloģijas paaudze, 5G, ir nākamais lielais ātruma lēciens bezvadu ierīcēm. Šajā ātrumā ir iekļauts gan ātrums, kādā mobilo sakaru lietotāji var lejupielādēt datus uz savām ierīcēm, gan latentums vai kavējums, kāds viņiem rodas starp informācijas sūtīšanu un saņemšanu.
5G mērķis ir nodrošināt datu pārraides ātrumu, kas ir 10 līdz 100 reizes ātrāks nekā pašreizējie 4G tīkli. Lietotājiem jārēķinās, ka lejupielādes ātrums ir noteikts pēc gigabitu sekundē (Gb / s), kas ir daudz lielāks nekā 4G ātruma desmitiem megabitu sekundē (Mb / s).
"Tas ir nozīmīgi, jo tas ļaus izmantot jaunas lietojumprogrammas, kuras šodien vienkārši nav iespējamas," sacīja Harijs Krišnasvāmijs, Ņujorkas Kolumbijas universitātes elektrotehnikas asociētais profesors. "Tikai piemēram, ar datu pārraides ātrumu sekundē ar gigabitu sekundē dažu sekunžu laikā jūs varētu potenciāli lejupielādēt filmu uz tālruni vai planšetdatoru. Šāda veida datu pārraides ātrumi varētu iespējot virtuālās realitātes lietojumprogrammas vai autonomas automašīnas vadīšanu."
Papildus prasībai pēc lieliem datu pārraides ātrumiem, jaunām tehnoloģijām, kas mijiedarbojas ar lietotāja vidi, piemēram, papildinātai realitātei vai pašbraucošām automašīnām, būs nepieciešams arī ļoti zems latentums. Šī iemesla dēļ 5G mērķis ir panākt latentumu zem 1 milisekundes atzīmes. Mobilās ierīces varēs nosūtīt un saņemt informāciju mazāk nekā sekundes tūkstošdaļās, kas lietotājam uzreiz parādās. Lai sasniegtu šos ātrumus, 5G ieviešanai ir vajadzīgas jaunas tehnoloģijas un infrastruktūra.
Jaunais tīkls
Kopš pirmās mobilās tālruņu paaudzes bezvadu tīkli ir darbojušies tajās pašās elektromagnētiskā spektra radiofrekvenču joslās. Bet, tā kā arvien vairāk lietotāju piespiež tīklu un pieprasa vairāk datu nekā jebkad agrāk, šie radioviļņu lielceļi kļūst arvien pārslogoti ar šūnu satiksmi. Lai kompensētu, mobilo sakaru operatori vēlas izvērsties milimetru viļņu augstākajās frekvencēs.
Milimetru viļņi izmanto frekvences no 30 līdz 300 gigaherciem, kas ir 10 līdz 100 reizes augstāki par radioviļņiem, ko mūsdienās izmanto 4G un WiFi tīklos. Tos sauc par milimetriem, jo viļņu garums svārstās no 1 līdz 10 milimetriem, kur radioviļņi ir apmēram centimetri.
Augstāka milimetru viļņu frekvence var radīt jaunas joslas uz komunikāciju šosejas, taču ir viena problēma: milimetru viļņus viegli absorbē lapotnes un ēkas, un tām būs vajadzīgas daudzas tuvu izvietotas bāzes stacijas, ko sauc par mazām šūnām. Par laimi, šīs stacijas ir daudz mazākas un prasa mazāk enerģijas nekā tradicionālie šūnu torņi, un tās var novietot virs ēkām un gaismas stabiem.
Bāzes staciju miniatūrizācija dod iespēju arī vēl vienam 5G tehnoloģiskam uzrāvienam: Massive MIMO. MIMO apzīmē vairāku ieeju daudzkārtēju izvadi un attiecas uz konfigurāciju, kas izmanto mazākās antenas, kas vajadzīgas milimetru viļņiem, dramatiski palielinot antenu pieslēgvietu skaitu katrā bāzes stacijā.
"Ar milzīgu antenu daudzumu - no desmitiem līdz simtiem antenu katrā bāzes stacijā - jūs varat vienlaikus apkalpot daudzus dažādus lietotājus, palielinot datu pārraides ātrumu," sacīja Krišjānis. Kolumbijas ātrgaitas un milimetru viļņu IC (COSMIC) laboratorijā Krišnasvāmijs un viņa komanda izstrādāja mikroshēmas, kas nodrošina gan milimetru viļņu, gan MIMO tehnoloģijas. "Milimetru viļņu un masveida MIMO ir divas lielākās tehnoloģijas, ko 5G izmantos, lai nodrošinātu lielāku datu pārraides ātrumu un zemāku latentumu, kādu mēs sagaidām."
Vai 5G ir bīstams?
Lai arī 5G var uzlabot mūsu ikdienas dzīvi, daži patērētāji ir pauduši bažas par iespējamo veselības apdraudējumu. Daudzas no šīm bažām ir saistītas ar to, ka 5G izmanto augstākas enerģijas milimetru viļņu starojumu.
"Bieži rodas neskaidrības starp jonizējošo un nejonizējošo starojumu, jo termins starojums tiek lietots abiem," sacīja Pensilvānijas štata universitātes bioinženierijas profesors Kenneth Foster. "Visa gaisma ir starojums, jo tā vienkārši ir enerģija, kas pārvietojas pa kosmosu. Tas ir jonizējošais starojums, kas ir bīstams, jo tas var izjaukt ķīmiskās saites."
Jonizējošais starojums ir iemesls, kāpēc mēs nēsājam sauļošanās krēmu ārpusē, jo īsviļņu ultravioletā gaismā no debesīm ir pietiekami daudz enerģijas, lai notriektu elektronus no to atomiem, sabojājot ādas šūnas un DNS. Milimetru viļņi, no otras puses, nav jonizējoši, jo tiem ir garāki viļņu garumi un nav pietiekami daudz enerģijas, lai tieši sabojātu šūnas.
"Vienīgais konstatētais nejonizējošā starojuma apdraudējums ir pārāk liela karsēšana," sacīja Fosters, kurš gandrīz 50 gadus ir pētījis radioviļņu ietekmi uz veselību. "Pie augsta ekspozīcijas līmeņa radiofrekvences (RF) enerģija patiešām var būt bīstama, izraisot apdegumus vai citus termiskus bojājumus, taču šāda iedarbība parasti rodas tikai profesionālos apstākļos netālu no lieljaudas radio frekvences raidītājiem vai dažreiz medicīniskās procedūrās, kas aiziet nepareizi. "
Daudzas sabiedrības sašutums par 5G atbalss ieviešanu ir saistīts ar iepriekšējām šūnu tehnoloģiju paaudzēm. Skeptiķi uzskata, ka nejonizējošā starojuma iedarbība joprojām var izraisīt dažādas slimības, sākot no smadzeņu audzējiem un beidzot ar hroniskām galvassāpēm. Gadu gaitā ir veikti tūkstošiem pētījumu, kas pēta šīs bažas.
2018. gadā Nacionālā toksikoloģijas programma izlaida desmit gadus ilgu pētījumu, kurā tika atklāti daži pierādījumi par smadzeņu un virsnieru dziedzera audzēju palielināšanos žurku tēviņiem, kuri bija pakļauti 2G un 3G mobilo tālruņu izstarotajam RF starojumam, bet ne pelēm vai žurku mātītēm. Dzīvnieki tika pakļauti radiācijas līmenim, kas ir četras reizes augstāks par maksimāli pieļaujamo līmeni, kas paredzēts cilvēku iedarbībai.
Daudzi pretinieki radiofrekvenču viļņu izmantošanas ķiršu izvēles pētījumiem, kas atbalsta viņu argumentus, un bieži vien ignorē eksperimentālo metožu kvalitāti vai rezultātu neatbilstību, sacīja Fosters. Lai arī viņš nepiekrīt daudziem secinājumiem, kas skeptiķiem ir par iepriekšējo paaudzes šūnu tīkliem, Foster piekrīt, ka mums ir vajadzīgi vairāk pētījumu par 5G tīklu iespējamo ietekmi uz veselību.
"Ikviens, ko es pazīstu, ieskaitot mani, iesaka vairāk izpētīt 5G, jo nav daudz toksikoloģijas pētījumu ar šo tehnoloģiju," sacīja Fosters.
5G atbalstītājiem daudzi uzskata, ka ieguvumi, ko 5G var sniegt sabiedrībai, ievērojami pārsniedz nezināmos.
"Es domāju, ka 5G radīs pārveidojošu iespaidu uz mūsu dzīvi un ļaus ieviest principiāli jaunas lietas," sacīja Krišjānis. "Kādi būs šie lietojumprogrammu veidi un kāda būs šī ietekme, mēs šobrīd nevaram precīzi pateikt. Tas varētu būt kaut kas tāds, kas mūs pārsteidz un patiešām kaut ko maina sabiedrības labā. Ja vēsture mums kaut ko ir iemācījusi, tad 5G ir vēl viens piemērs tam, ko bezvadu sakari var darīt mūsu labā. "
