Raadiosidetehnoloogia viienda põlvkonna 5G on järgmine suur kiirushüpe traadita seadmete jaoks. See kiirus hõlmab nii kiirust, kuidas mobiilikasutajad saavad oma seadmesse andmeid alla laadida, kui ka teabe edastamise ja vastuvõtmise vahelist latentsusaega või viivitust.
5G eesmärk on pakkuda andmeedastuskiirust, mis on 10–100 korda kiirem kui praegustel 4G võrkudel. Kasutajad peaksid eeldama, et näete allalaadimiskiirust suurusjärgus gigabiti sekundis (Gb / s), mis on palju suurem kui 4G kiiruse kümneid megabitte sekundis (Mb / s).
"See on märkimisväärne, sest see võimaldab uusi rakendusi, mis pole täna lihtsalt võimalik," ütles New Yorgi Columbia ülikooli elektrotehnika dotsent Harish Krishnaswamy. "Lihtsalt näiteks gigabiti sekundis andmeedastuskiiruse korral saate mõne sekundi jooksul filmi oma telefoni või tahvelarvutisse alla laadida. Seda tüüpi andmeedastuskiirused võivad võimaldada virtuaalse reaalsuse rakendusi või autonoomset sõiduautot."
Lisaks suure andmeedastuskiiruse nõudmisele vajavad kasutaja keskkonda mõjutavad arenevad tehnoloogiad, nagu liitreaalsus või isesõitvad autod, ka väga madalat latentsusaega. Sel põhjusel on 5G eesmärk saavutada latentsusaeg, mis jääb alla 1 millisekundi piiri. Mobiilsed seadmed saavad teavet saata ja vastu võtta vähem kui tuhandiku sekundi jooksul, kasutajale kohe ilmuvat. Nende kiiruste saavutamiseks on 5G kasutuselevõtuks vaja uut tehnoloogiat ja infrastruktuuri.
Uus võrk
Alates mobiiltelefonide kõige varasemast põlvkonnast on traadita võrgud töötanud samadel raadiosagedusaladel kui elektromagnetiline spekter. Kuna aga üha rohkem kasutajaid ühendab võrku ja nõuab rohkem andmeid kui kunagi varem, muutuvad need raadiolainete maanteed mobiilside tõttu üha tihedamaks. Selle hüvitamiseks soovivad mobiilsideteenuse pakkujad laieneda millimeetri lainete kõrgematele sagedustele.
Millimeetri lained kasutavad sagedusi 30–300 gigahertsit, mis on 10–100 korda kõrgemad kui raadiolained, mida täna kasutatakse 4G ja WiFi võrkude jaoks. Neid nimetatakse millimeetriks, kuna nende lainepikkused varieeruvad vahemikus 1 kuni 10 millimeetrit, kus raadiolainete suurus on sentimeetrites.
Millimeetri lainete kõrgem sagedus võib luua uusi maanteid sideteel, kuid seal on üks probleem: lehestik ja ehitised neelavad hõlpsalt millimeetri laineid ja vajavad paljusid tihedalt asetsevaid tugijaamu, mida nimetatakse väikesteks lahtriteks. Õnneks on need jaamad palju väiksemad ja vajavad vähem energiat kui traditsioonilised rakutornid ning neid saab paigutada hoonete ja kergpostide kohale.
Tugijaamade miniaturiseerimine võimaldab 5G-l veel ühte tehnoloogilist läbimurret: Massive MIMO. MIMO tähistab mitme sisendi mitmekordist väljundit ja viitab konfiguratsioonile, mis kasutab ära millimeetri lainete jaoks vajalikke väiksemaid antenne, suurendades dramaatiliselt antenniportide arvu igas tugijaamas.
"Kuna tohutul hulgal antenne on kümnetes kuni sadades antennides igas tugijaamas, saate teenindada paljusid erinevaid kasutajaid samal ajal, suurendades andmeedastuskiirust," ütles Krishnaswamy. Krishnaswamy ja tema meeskond kavandasid Columbia kiire ja millimeetri laine IC (COSMIC) laboris kiibid, mis võimaldavad nii millimeetri laine kui ka MIMO tehnoloogiat. "Millimeetrine laine ja massiline MIMO on kaks suurimat tehnoloogiat, mida 5G kasutab suurema andmeedastuskiiruse ja madalama latentsusaja saavutamiseks, mida me eeldame näha."
Kas 5G on ohtlik?
Kuigi 5G võib parandada meie igapäevast elu, on mõned tarbijad väljendanud muret võimalike terviseohtude pärast. Paljud neist muredest on seotud sellega, et 5G kasutab suurema energiaga millimeetri lainekiirgust.
"Ioniseeriva ja mitteioniseeriva kiirguse vahel on sageli segadust, kuna mõistet" kiirgus "kasutatakse mõlema jaoks," ütles Pennsylvania osariigi ülikooli bioinseneri professor Kenneth Foster. "Kogu valgus on kiirgus, kuna see on lihtsalt kosmosest liikuv energia. See on ioniseeriv kiirgus, mis on ohtlik, kuna võib purustada keemilisi sidemeid."
Ioniseeriv kiirgus on põhjus, miks me päikesekreemi kanname, kuna taevast lühilainepikkuses ultraviolettvalguses on piisavalt energiat, et koputada aatomitest elektrone, kahjustades naharakke ja DNA-d. Millimeetrised lained seevastu on mitteioniseerivad, kuna neil on pikemad lainepikkused ja neil pole piisavalt energiat rakkude otseseks kahjustamiseks.
"Ainuke tuvastatud mitteioniseeriva kiirguse oht on liiga palju kuumutamist," ütles Foster, kes on raadiolainete tervisemõjusid uurinud ligi 50 aastat. "Kõrgetasemelise kokkupuute korral võib raadiosageduslik (RF) energia olla tõepoolest ohtlik, põhjustades põletusi või muid termilisi kahjustusi, kuid selline kokkupuude toimub tavaliselt ainult töökeskkonnas suure võimsusega raadiosagedussaatjate läheduses või mõnikord meditsiiniliste protseduuride korral valesti läinud. "
Paljud avalikkuse pahameelsused seoses 5G kaja kasutuselevõtuga on seotud varasemate põlvkondade rakulise tehnoloogiaga. Skeptikud usuvad, et kokkupuude mitteioniseeriva kiirgusega võib ikkagi põhjustada mitmesuguseid haigusi, alates ajukasvajatest ja lõpetades krooniliste peavaludega. Aastate jooksul on nende probleemide uurimiseks läbi viidud tuhandeid uuringuid.
2018. aastal avaldas riiklik toksikoloogiaprogramm kümmekond aastat kestnud uuringu, mis leidis mõningaid tõendeid aju- ja neerupealiste kasvajate suurenemise kohta isastel rottidel, kes olid kokkupuutes 2G- ja 3G-mobiiltelefonide tekitatava raadiosagedusliku kiirgusega, kuid mitte hiirtel ega emastel rottidel. Loomi eksponeeriti neli korda kõrgema kiirgustasemega kui inimestel lubatud piirnorm.
Foster ütles, et paljud RF-lainete kasutamise vastased kirstuvaliku uuringud toetavad nende argumente ja jätavad sageli tähelepanuta katsemeetodite kvaliteedi või tulemuste vastuolu. Ehkki ta ei nõustu paljude järeldustega, mille skeptikud on teinud eelmiste põlvkondade mobiilsidevõrkude kohta, nõustub Foster, et vajame rohkem uuringuid 5G-võrkude võimalike tervisemõjude kohta.
"Kõik, keda tean, sealhulgas ka mina, soovitavad 5G kohta rohkem uurida, kuna selle tehnoloogiaga pole palju toksikoloogia uuringuid," sõnas Foster.
5G pooldajate arvates kaaluvad paljud 5G ühiskonnale pakutavad eelised kaugelt üles tundmatute.
"Ma arvan, et 5G mõjutab meie elu ümberkujundavalt ja võimaldab põhimõtteliselt uusi asju," sõnas Krishnaswamy. "Millised seda tüüpi rakendused on ja milline see mõju on, ei saa me praegu kindlalt öelda. See võib olla midagi, mis meid üllatab ja muudab tõesti midagi ühiskonna jaoks. Kui ajalugu on meile midagi õpetanud, siis 5G olla veel üks näide sellest, mida traadita saab meie heaks teha. "
