Сеть 5G: как это работает, и какие опасности несет
С 5G мобильные устройства смогут отправлять и получать информацию менее чем за одну тысячную секунды, появляясь мгновенно для пользователя. И все потому, что пятое поколение сотовых технологий, 5G – это следующий большой скачок 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, которую они испытывают между отправкой и получением информации.Сеть 5G: как это работает, и какие опасности несет
По информации, имеющейся в распоряжении ИА «Экспресс-Новости», современная сеть 5G стремится обеспечить скорость передачи данных, которая в 10-100 раз выше, чем в сетях 4G. Пользователи должны ожидать скоростей загрузки порядка гигабит в секунду (Гбит/с), намного превышающих скорости 4G, которая определяется в десятках мегабит в секунду (Мбит/с).
«Это важно потому, что это даст новые возможности, которые сегодня просто невозможны», – рассказал Хариш Кришнасвами, доцент кафедры электротехники в Колумбийском университете в Нью-Йорке. «Например, при скорости передачи данных в гигабитах в секунду вы могли бы потенциально загрузить фильм на свой телефон или планшет за считанные секунды. Такие скорости передачи данных могут включать приложения виртуальной реальности или автономное вождение автомобиля».
Помимо высоких скоростей передачи данных, для новых технологий, которые взаимодействуют со средой пользователя, такой как дополненная реальность или автомобили с автоматическим управлением, также потребуется чрезвычайно низкая задержка. 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.
Сеть 5G: как это работает, и какие опасности несет
Новая сеть
Начиная с самого раннего поколения мобильных телефонов, беспроводные сети работали в тех же радиочастотных диапазонах электромагнитного спектра. Но поскольку все больше пользователей переполняют сеть и требуют больше данных, чем когда-либо прежде, эти радиоволновые магистрали становятся все более перегруженными сотовым трафиком. Чтобы компенсировать это, поставщики сотовой связи хотят расширяться до более высоких частот миллиметровых волн.
В миллиметровых волнах используются частоты от 30 до 300 гигагерц, что в 10-100 раз выше, чем у радиоволн, используемых сегодня для сетей 4G и WiFi. Их называют миллиметрами, потому что их длины волн варьируются от 1 до 10 миллиметров, а радиоволны имеют порядок 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 требуют много близко расположенных базовых станций, называемых небольшими ячейками. К счастью, эти станции намного меньше и требуют меньше энергии, чем традиционные вышки сотовой связи, и их можно размещать на зданиях и световых столбах.
Миниатюризация базовых станций также обеспечивает еще один технологический прорыв для 5G: Massive MIMO. MIMO означает множественный вход и несколько выходов и относится к конфигурации, которая использует преимущества меньших антенн, необходимых для миллиметровых волн, за счет значительного увеличения количества антенных портов в каждой базовой станции.
«С огромным количеством антенн – от десятков до сотен на каждой базовой станции – вы можете одновременно обслуживать много разных пользователей, увеличивая скорость передачи данных», – говорит Кришнасвами. В лаборатории высокоскоростных и миллиметровых микросхем Columbia (COSMIC) Кришнасвами и его команда разработали микросхемы, поддерживающие технологии как миллиметрового, так и MIMO. «Миллиметровая волна и массивный MIMO – две самые большие технологии, которые 5G будет использовать для обеспечения более высоких скоростей передачи данных и меньших задержек, которые мы ожидаем увидеть».
5G опасно?
Хотя 5G может улучшить нашу повседневную жизнь, некоторые потребители высказывают опасения по поводу их потенциальной опасности для здоровья. Многие из этих проблем связаны с использованием технологии 5G излучения с более высокой энергией в миллиметровом диапазоне.
«Часто возникает путаница между ионизирующим и неионизирующим излучением, потому что термин «излучение» используется для обоих», – сказал Кеннет Фостер, профессор биоинженерии в Университете штата Пенсильвания. «Весь свет – это излучение, потому что это просто энергия, движущаяся в пространстве. Ионизирующее излучение опасно, потому что оно может разорвать химические связи».
Ионизирующее излучение – причина, по которой мы наносим солнцезащитный крем снаружи, потому что у коротковолнового ультрафиолетового света с неба достаточно энергии, чтобы выбить электроны из их атомов, повреждая клетки кожи и ДНК. Миллиметровые волны, с другой стороны, неионизирующие, потому что они имеют большую длину волны и недостаточно энергии для непосредственного повреждения клеток.
«Единственная установленная опасность неионизирующего излучения – это слишком сильное нагревание», – отмечает Фостер, который изучал влияние радиоволн на здоровье в течение почти 50 лет. «При высоких уровнях воздействия радиочастотная (РЧ) энергия действительно может быть опасной, вызывая ожоги или другие термические повреждения. Но эти воздействия обычно возникают только в профессиональных условиях вблизи мощных радиочастотных передатчиков, а иногда и при неправильных медицинских процедурах».
Многие протесты общественности по поводу принятия 5G отражают озабоченность по поводу предыдущих поколений сотовых технологий. Скептики считают, что воздействие неионизирующей радиации все еще может быть причиной целого ряда заболеваний, от опухолей головного мозга до хронических головных болей. За эти годы были тысячи исследований, исследующих эти проблемы.
Сеть 5G: как это работает, и какие опасности несет
В 2018 году Национальная токсикологическая программа выпустила десятилетнее исследование, в котором были обнаружены некоторые свидетельства увеличения опухолей головного мозга и надпочечников у самцов крыс, 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 воздействия на человека.
По словам Фостера, многие противники использования радиочастотных исследований, которые подтверждают их аргументы, часто игнорируют качество экспериментальных методов или несоответствие результатов. Хотя он не согласен со многими выводами скептиков о предыдущих поколениях сотовых сетей, Фостер согласен с тем, что нам необходимо больше исследований о потенциальных последствиях сетей 5G для здоровья.«Все, кого я знаю, включая меня, рекомендуют больше исследований по 5G, потому что с этой высокоскоростной технологией мало токсикологических исследований», – сказал Фостер.
Между тем, многие сторонники 5G считают, что преимущества, которые сеть может предоставить обществу, намного перевешивают неизвестные последствия.
«Я думаю, что 5G окажет трансформационное воздействие на нашу жизнь и даст возможность принципиально новых вещей», – отмечает Кришнасвами. «Какими будут эти типы приложений и каково это влияние, мы не можем точно сказать прямо сейчас. Это может быть чем-то, что застигнет нас врасплох и действительно что-то изменит для общества. Если история научит нас чему-то, то 5G будет еще одним примером того, что беспроводной может сделать для нас».