Viidennen sukupolven soluteknologia, 5G, on seuraava suuri nousu nopeuteen langattomille laitteille. Tämä nopeus sisältää sekä nopeuden, jonka matkapuhelinkäyttäjät voivat ladata dataa laitteilleen, että tiedon lähettämisen ja vastaanottamisen välisen viiveen tai viiveen.
5G pyrkii toimittamaan tiedonsiirtonopeuksia, jotka ovat 10–100 kertaa nopeampia kuin nykyiset 4G-verkot. Käyttäjien odotetaan näkevän latausnopeuden gigabittiä sekunnissa (Gb / s), joka on paljon suurempi kuin kymmenien megabittien sekunnissa (Mb / s) nopeus 4G.
"Se on merkittävää, koska se mahdollistaa uusia sovelluksia, jotka eivät vain ole nykyään mahdollisia", sanoi Harish Krishnaswamy, sähkötekniikan apulaisprofessori Columbian yliopistossa New Yorkissa. "Vain esimerkiksi gigabitin sekunninopeudella, voit mahdollisesti ladata elokuvan puhelimeesi tai tablet-laitteeseesi muutamassa sekunnissa. Tällaiset tiedonsiirtonopeudet voisivat mahdollistaa virtuaalitodellisuussovelluksia tai autonomisia autoja."
Sen lisäksi, että vaaditaan korkeaa tiedonsiirtonopeutta, uudet tekniikat, jotka ovat vuorovaikutuksessa käyttäjän ympäristön kanssa, kuten lisätty todellisuus tai itse ajavat autot, vaativat myös erittäin alhaisen viiveen. Tästä syystä 5G: n tavoitteena on saavuttaa viiveet alle 1 millisekunnin merkinnän. Mobiililaitteet pystyvät lähettämään ja vastaanottamaan tietoja vähemmän kuin tuhannesosa sekunneista, ilmestyvät käyttäjälle välittömästi. Näiden nopeuksien saavuttamiseksi 5G: n käyttöönotto vaatii uutta tekniikkaa ja infrastruktuuria.
Uusi verkko
Matkapuhelimien varhaisimmasta sukupolvesta lähtien langattomat verkot ovat toimineet samoilla sähkömagneettisen spektrin radiotaajuuskaistoilla. Mutta kun yhä useammat käyttäjät tungostavat verkkoa ja vaativat enemmän dataa kuin koskaan ennen, nämä radioaaltovaltatiet ovat yhä ruuhkautuneempia solukkoliikenteen suhteen. Kompensoidakseen matkapuhelinoperaattorit haluavat laajentua millimetriaaltojen korkeammille taajuuksille.
Millimetrin aallot käyttävät taajuuksia 30–300 gigahertsiä, jotka ovat 10–100 kertaa korkeammat kuin nykyään 4G- ja WiFi-verkoissa käytettävät radioaallot. Niitä kutsutaan millimetriksi, koska niiden aallonpituudet vaihtelevat välillä 1–10 millimetriä, missä radioaaltojen koko on senttimetrejä.
Millimetriaaltojen korkeampi taajuus voi luoda uusia kaistoja tietietielle, mutta siinä on yksi ongelma: Lehdet ja rakennukset absorboivat helposti millimetriaaltoja ja vaativat monia lähekkäin sijaitsevia tukiasemia, joita kutsutaan pieniksi soluiksi. Onneksi nämä asemat ovat paljon pienempiä ja vaativat vähemmän virtaa kuin perinteiset solutornit, ja ne voidaan sijoittaa rakennusten ja valopylväiden päälle.
Tukiasemien miniatyrisointi mahdollistaa myös uuden 5G: n teknologisen läpimurron: Massive MIMO. MIMO on monisyöttöinen monilähtö ja viittaa kokoonpanoon, joka hyödyntää millimetriaaltoihin tarvittavia pienempiä antenneja lisäämällä dramaattisesti antenniporttien lukumäärää kussakin tukiasemassa.
"Kun valtava määrä antenneja - kymmeniä satoja antenneja jokaisessa tukiasemassa - voit palvella monia eri käyttäjiä samalla, lisäämällä tiedonsiirtonopeutta", Krishnaswamy sanoi. Krishnaswamy ja hänen tiiminsä suunnittelivat Columbian suurten nopeuksien ja millimetriaaltoisten IC (COSMIC) -laboratorioiden piirit, jotka mahdollistavat sekä millimetriaalto- että MIMO-tekniikat. "Millimetriaalto ja massiivinen MIMO ovat kaksi suurinta tekniikkaa, jota 5G käyttää tuottamaan suuremman tiedonsiirtonopeuden ja pienemmän latenssin, jota odotamme nähdä."
Onko 5G vaarallinen?
Vaikka 5G voi parantaa päivittäistä elämäämme, jotkut kuluttajat ovat ilmaisseet huolensa mahdollisista terveysriskeistä. Monet näistä huolenaiheista johtuvat yli 5G: n käytöstä korkeamman energian millimetriaalto-säteilyllä.
"Ionisoivan ja ionisoimattoman säteilyn välillä on usein sekaannusta, koska termiä säteily käytetään molemmissa", kertoi Pennetylvanian osavaltion yliopiston bioinsinöörin professori Kenneth Foster. "Kaikki valo on säteilyä, koska se on vain energiaa, joka liikkuu avaruuden läpi. Se on ionisoiva säteily, joka on vaarallinen, koska se voi rikkoa kemiallisia sidoksia."
Ionisoiva säteily on syytä käyttää aurinkovoidetta ulkopuolella, koska taivaan lyhyen aallonpituuden ultraviolettivalolla on tarpeeksi energiaa lyödä elektroneja atomistaan, vahingoittaen ihosoluja ja DNA: ta. Millimetriaaltaiset aallot sitä vastoin eivät ole ionisoivia, koska niillä on pidempi aallonpituus eikä niillä ole tarpeeksi energiaa vaurioittaa soluja suoraan.
"Ainoa todettu ionisoimattoman säteilyn vaara on liiallinen lämmitys", Foster sanoi, joka on tutkinut radioaaltojen terveysvaikutuksia lähes 50 vuotta. "Korkeilla altistustasoilla radiotaajuusenergia (RF) voi todellakin olla vaarallinen, aiheuttaen palovammoja tai muita lämpövaurioita, mutta nämä altistukset tapahtuvat tyypillisesti vain työolosuhteissa lähellä suuritehoisia radiotaajuuslähettimiä tai joskus lääketieteellisissä toimenpiteissä, jotka ovat menneet pieleen. "
Monet yleisön puolustukset 5G: n kaikujen omaksumisesta koskevat aikaisemman sukupolven soluteknologiaa. Skeptikot uskovat, että altistuminen ionittomalle säteilylle voi silti olla vastuussa monista sairauksista, aivokasvaimista kroonisiin päänsärkyihin. Vuosien mittaan on ollut tuhansia tutkimuksia, joissa on tutkittu näitä huolenaiheita.
Vuonna 2018 kansallinen toksikologiaohjelma julkaisi vuosikymmenen mittaisen tutkimuksen, joka löysi joitain todisteita urosrotien aivo- ja lisämunuaiskasvaimien lisääntymisestä, jotka olivat alttiina 2G- ja 3G-matkapuhelimien säteilylle aiheuttamalle radiotaajuiselle säteilylle, mutta eivät hiirille tai naarasrotille. Eläimet altistettiin säteilytasolle neljä kertaa korkeammalle kuin ihmisen altistumisen sallittu enimmäistaso.
Monet RF-aaltojen käytön vastustajat ovat kirsikkavalintatutkimuksia, jotka tukevat heidän väitteitään ja jättävät usein huomiotta kokeellisten menetelmien laadun tai tulosten epäjohdonmukaisuuden, Foster sanoi. Vaikka hän on eri mieltä useista skeptikkojen johtopäätöksistä soluverkkojen aikaisemmista sukupolvista, Foster on samaa mieltä siitä, että tarvitsemme lisää tutkimuksia 5G-verkkojen mahdollisista terveysvaikutuksista.
"Jokainen tiedän, mukaan lukien minä, suosittelee lisää tutkimusta 5G: stä, koska tällä tekniikalla ei ole paljon toksikologisia tutkimuksia", Foster sanoi.
5G: n kannattajien mielestä monet uskovat, että 5G: n yhteiskunnalle tarjoamat edut ylittävät tuntemattomat.
"Uskon, että 5G: llä on muutosvaikutus elämäämme ja mahdollistaa täysin uudet asiat", Krishnaswamy sanoi. "Millaiset nämä sovellukset ovat ja mikä tämä vaikutus on, emme voi tällä hetkellä sanoa varmasti. Se voi olla asia, joka yllättää meidät ja todella muuttaa jotain yhteiskunnan kannalta. Jos historia on opettanut meille mitään, niin 5G olla toinen esimerkki siitä, mitä langaton voi tehdä meille. "
