Η πέμπτη γενιά κυψελοειδούς τεχνολογίας, 5G, είναι το επόμενο μεγάλο άλμα στην ταχύτητα για τις ασύρματες συσκευές. Αυτή η ταχύτητα περιλαμβάνει τόσο το ρυθμό των χρηστών κινητής τηλεφωνίας που μπορούν να μεταφορτώσουν δεδομένα στις συσκευές τους όσο και την καθυστέρηση ή την υστέρηση που βιώνουν μεταξύ της αποστολής και λήψης πληροφοριών.
5G στοχεύει να παρέχει ταχύτητες δεδομένων τα οποία είναι 10 έως 100 φορές ταχύτερα από τα τρέχοντα δίκτυα 4G. Οι χρήστες θα πρέπει να περιμένουν να βλέπουν ταχύτητες λήψης από τη σειρά των gigabit ανά δευτερόλεπτο (Gb / s), πολύ μεγαλύτερες από τις δεκάδες ταχύτητες megabits ανά δευτερόλεπτο (Mb / s) 4G.
"Αυτό είναι σημαντικό επειδή θα επιτρέψει νέες εφαρμογές που δεν είναι εφικτές σήμερα", δήλωσε ο Harish Krishnaswamy, αναπληρωτής καθηγητής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών στο Πανεπιστήμιο Columbia στη Νέα Υόρκη. "Ακριβώς για παράδειγμα, σε ρυθμούς δεδομένων ανά δευτερόλεπτο, θα μπορούσατε να κατεβάσετε μια ταινία στο τηλέφωνό σας ή το tablet σας μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα. Αυτοί οι τύποι ρυθμών δεδομένων θα μπορούσαν να επιτρέψουν εφαρμογές εικονικής πραγματικότητας ή αυτόνομα αυτοκίνητα οδήγησης".
Εκτός από την ανάγκη υψηλών ρυθμών δεδομένων, οι αναδυόμενες τεχνολογίες που αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον του χρήστη, όπως η επαυξημένη πραγματικότητα ή τα αυτοκίνητα με αυτοκατοχή, θα απαιτούν επίσης εξαιρετικά χαμηλή λανθάνουσα κατάσταση. Για το λόγο αυτό, ο στόχος του 5G είναι να επιτύχει λανθάνουσες περιόδους κάτω από το σήμα 1 χιλιοστού του δευτερολέπτου. Οι κινητές συσκευές θα μπορούν να στέλνουν και να λαμβάνουν πληροφορίες σε λιγότερο από ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου και να εμφανίζονται στιγμιαία στον χρήστη. Για να επιτευχθούν αυτές οι ταχύτητες, η ανάπτυξη του 5G απαιτεί νέα τεχνολογία και υποδομή.
Το νέο δίκτυο
Από την πρώτη γενιά κινητών τηλεφώνων, τα ασύρματα δίκτυα λειτουργούσαν στις ίδιες ζώνες ραδιοσυχνοτήτων του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Όμως, καθώς περισσότεροι χρήστες πλήττουν το δίκτυο και απαιτούν περισσότερα δεδομένα από ποτέ, αυτοί οι αυτοκινητόδρομοι ραδιοκυμάτων καθίστανται ολοένα και πιο συμφορημένοι με κυψελοειδή κίνηση. Για να αντισταθμιστεί, οι κυτταρικοί πάροχοι θέλουν να επεκταθούν στις υψηλότερες συχνότητες χιλιοστομετρικών κυμάτων.
Τα κύματα χιλιομέτρων χρησιμοποιούν συχνότητες από 30 έως 300 gigahertz, οι οποίες είναι 10 έως 100 φορές υψηλότερες από τα ραδιοκύματα που χρησιμοποιούνται σήμερα για δίκτυα 4G και WiFi. Ονομάζονται χιλιοστά επειδή τα μήκη κύματος τους κυμαίνονται μεταξύ 1 και 10 χιλιοστών, όπου τα ραδιοκύματα είναι της τάξης των εκατοστών.
Η υψηλότερη συχνότητα χιλιοστομέτρων μπορεί να δημιουργήσει νέες λωρίδες στην αυτοκινητόδρομο επικοινωνίας, αλλά υπάρχει ένα πρόβλημα: Τα κύματα χιλιομέτρων απορροφώνται εύκολα από το φύλλωμα και τα κτίρια και απαιτούν πολλούς σταθμούς βάσης που ονομάζονται μικρά κελιά. Ευτυχώς, αυτοί οι σταθμοί είναι πολύ μικρότεροι και απαιτούν λιγότερη ενέργεια από τους παραδοσιακούς πύργους κυψελών και μπορούν να τοποθετηθούν επάνω σε κτίρια και φωτεινούς πόλους.
Η μικρογράφηση των σταθμών βάσης επιτρέπει επίσης μια άλλη τεχνολογική πρόοδο για το 5G: Massive MIMO. Το MIMO σημαίνει πολλαπλή έξοδο πολλαπλών εισόδων και αναφέρεται σε μια διαμόρφωση που εκμεταλλεύεται τις μικρότερες κεραίες που χρειάζονται για χιλιοστά κύματα αυξάνοντας δραματικά τον αριθμό των θυρών κεραίας σε κάθε σταθμό βάσης.
"Με μια τεράστια ποσότητα κεραιών - δεκάδες έως εκατοντάδες κεραίες σε κάθε σταθμό βάσης - μπορείτε να εξυπηρετήσετε πολλούς διαφορετικούς χρήστες ταυτόχρονα, αυξάνοντας την ταχύτητα δεδομένων", ανέφερε ο Krishnaswamy. Στο εργαστήριο Columbia High Speed και Millimeter (COSMIC), ο Krishnaswamy και η ομάδα του σχεδίασαν τσιπ που επιτρέπουν τόσο τις τεχνολογίες χιλιοστομετρικού κύματος όσο και τις τεχνολογίες MIMO. "Το χιλιομετρικό κύμα και το τεράστιο MIMO είναι οι δύο μεγαλύτερες τεχνολογίες που θα χρησιμοποιήσει η 5G για να παραδώσει τα υψηλότερα ποσοστά δεδομένων και να μειώσει την καθυστέρηση που περιμένουμε να δούμε".
Είναι επικίνδυνο το 5G;
Παρόλο που η 5G μπορεί να βελτιώσει την καθημερινή μας ζωή, ορισμένοι καταναλωτές εξέφρασαν την ανησυχία τους για πιθανούς κινδύνους για την υγεία. Πολλές από αυτές τις ανησυχίες είναι πάνω από 5G τη χρήση της υψηλότερης ενέργειας χιλιοστόμετρο ακτινοβολία.
"Υπάρχει συχνά σύγχυση μεταξύ ιοντίζουσας και μη ιονίζουσας ακτινοβολίας επειδή ο όρος ακτινοβολία χρησιμοποιείται και για τους δύο", δήλωσε ο Kenneth Foster, καθηγητής βιοϊατρικής στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβανίας. "Όλος ο φωτισμός είναι ακτινοβολία επειδή είναι απλά ενέργεια που μετακινείται διαμέσου του χώρου. Είναι ιοντίζουσα ακτινοβολία που είναι επικίνδυνη επειδή μπορεί να σπάσει τους χημικούς δεσμούς".
Η ιοντίζουσα ακτινοβολία είναι ο λόγος που φοράμε αντηλιακό, επειδή το υπεριώδες φως μικρού μήκους κύματος από τον ουρανό έχει αρκετή ενέργεια για να χτυπήσει ηλεκτρόνια από τα άτομα, να βλάψει τα κύτταρα του δέρματος και το DNA. Τα χιλιοστά κύματα, από την άλλη πλευρά, είναι μη ιονιστικά επειδή έχουν μεγαλύτερα μήκη κύματος και δεν έχουν αρκετή ενέργεια για να βλάψουν τα κύτταρα άμεσα.
"Ο μόνος καθιερωμένος κίνδυνος της μη ιονίζουσας ακτινοβολίας είναι η υπερβολική θέρμανση", δήλωσε ο Foster, ο οποίος έχει μελετήσει τις επιπτώσεις των ραδιοκυμάτων στην υγεία για σχεδόν 50 χρόνια. "Σε υψηλά επίπεδα έκθεσης, η ενέργεια ραδιοσυχνοτήτων (RF) μπορεί πράγματι να είναι επικίνδυνη, προκαλώντας εγκαύματα ή άλλες θερμικές βλάβες, αλλά αυτές οι εκθέσεις συνήθως πραγματοποιούνται μόνο σε επαγγελματικές ρυθμίσεις κοντά σε πομπούς ραδιοσυχνοτήτων υψηλής ισχύος ή μερικές φορές σε ιατρικές διαδικασίες που έχουν καταστραφεί. "
Πολλές από τις επιθέσεις του κοινού σχετικά με την υιοθέτηση των 5G ηχώ ανησυχίες σε προηγούμενες γενιές της κυψελοειδούς τεχνολογίας. Οι σκεπτικιστές πιστεύουν ότι η έκθεση σε μη ιοντίζουσα ακτινοβολία μπορεί να εξακολουθεί να είναι υπεύθυνη για μια σειρά ασθενειών, από όγκους του εγκεφάλου έως χρόνιους πονοκεφάλους. Με τα χρόνια, έχουν γίνει χιλιάδες μελέτες που διερευνούν αυτές τις ανησυχίες.
Το 2018, το Εθνικό Πρόγραμμα Τοξικολογίας κυκλοφόρησε μια δεκαετή μελέτη που διαπίστωσε κάποια ένδειξη αύξησης των όγκων του εγκεφάλου και των επινεφριδίων στους αρσενικούς αρουραίους που εκτέθηκαν στην ακτινοβολία RF που εκπέμπεται από κινητά τηλέφωνα 2G και 3G, αλλά όχι σε ποντίκια ή θηλυκούς αρουραίους. Τα ζώα εκτέθηκαν σε επίπεδα ακτινοβολίας τέσσερις φορές υψηλότερα από το μέγιστο επιτρεπτό επίπεδο για την έκθεση του ανθρώπου.
Πολλοί αντιπάλους στη χρήση των RF wave cherry-pick μελέτες που υποστηρίζουν το επιχείρημά τους, και συχνά αγνοούν την ποιότητα των πειραματικών μεθόδων ή ασυνέπεια των αποτελεσμάτων, δήλωσε ο Foster. Αν και διαφωνεί με πολλά από τα συμπεράσματα που έχουν οι σκεπτικιστές για τις προηγούμενες γενιές κυψελοειδών δικτύων, ο Foster συμφωνεί ότι χρειαζόμαστε περισσότερες μελέτες για τις πιθανές επιπτώσεις στην υγεία των δικτύων 5G.
"Ο καθένας που γνωρίζω, συμπεριλαμβανομένου και εμού, συστήνει περισσότερη έρευνα για το 5G επειδή δεν υπάρχουν πολλές τοξικολογικές μελέτες με αυτήν την τεχνολογία", δήλωσε ο Foster.
Για τους υποστηρικτές της 5G, πολλοί πιστεύουν ότι τα οφέλη 5G μπορούν να προσφέρουν στην κοινωνία πολύ μεγαλύτερα από τα άγνωστα.
"Νομίζω ότι 5G θα έχει μετασχηματιστικό αντίκτυπο στη ζωή μας και θα επιτρέψει ουσιαστικά καινούργια πράγματα", δήλωσε ο Krishnaswamy. «Τι είδους εφαρμογές θα είναι και ποιος είναι ο αντίκτυπος αυτός, δεν μπορούμε να πούμε με βεβαιότητα τώρα που μπορεί να είναι κάτι που μας προκαλεί έκπληξη και πραγματικά αλλάζει κάτι για την κοινωνία. να είναι ένα άλλο παράδειγμα του τι ασύρματο μπορεί να κάνει για εμάς. "
