Den femte generation af cellulær teknologi, 5G, er det næste store spring i hastighed for trådløse enheder. Denne hastighed inkluderer både den sats, mobile brugere kan downloade data til deres enheder, og forsinkelsen eller forsinkelse, de oplever mellem afsendelse og modtagelse af oplysninger.
5G sigter mod at levere datahastigheder, der er 10 til 100 gange hurtigere end nuværende 4G-netværk. Brugere bør forvente at se downloadhastigheder i størrelsesordenen gigabits per sekund (Gb / s), meget større end de titalls megabits per sekund (Mb / s) hastigheder på 4G.
"Det er vigtigt, fordi det giver mulighed for nye applikationer, der bare ikke er mulige i dag," sagde Harish Krishnaswamy, lektor i elektroteknik ved Columbia University i New York. "Bare for et eksempel, med gigabits pr. Sekund, kan du muligvis downloade en film til din telefon eller tablet i løbet af få sekunder. Disse typer datahastigheder kunne muliggøre virtual reality-applikationer eller autonome køretøjer."
Bortset fra at kræve høje datahastigheder, vil nye teknologier, der interagerer med brugerens miljø, såsom augmented reality eller selvkørende biler, også kræve ekstremt lav forsinkelse. Af den grund er målet med 5G at opnå latenstider under 1-millisekund-mærket. Mobile enheder vil være i stand til at sende og modtage information på mindre end en tusindedel af et sekund, der vises øjeblikkeligt for brugeren. For at opnå disse hastigheder kræver implementering af 5G ny teknologi og infrastruktur.
Det nye netværk
Siden den tidligste generation af mobiltelefoner har trådløse netværk fungeret på de samme radiofrekvensbånd i det elektromagnetiske spektrum. Men efterhånden som flere brugere tiltrænger netværket og kræver flere data end nogensinde før, bliver disse radiobølgefartveje mere og mere overbelastede med mobil trafik. For at kompensere ønsker mobiludbydere at udvide til de højere frekvenser af millimeterbølger.
Millimeterbølger bruger frekvenser fra 30 til 300 gigahertz, som er 10 til 100 gange højere end radiobølgerne, der bruges i dag til 4G- og WiFi-netværk. De kaldes millimeter, fordi deres bølgelængder varierer mellem 1 og 10 millimeter, hvor radiobølger er i størrelsesordenen centimeter.
Den højere frekvens af millimeterbølger kan skabe nye baner på kommunikationsvejen, men der er et problem: Millimeterbølger optages let af løv og bygninger og vil kræve mange tæt placerede basestationer, kaldet små celler. Heldigvis er disse stationer meget mindre og kræver mindre strøm end traditionelle celletårne og kan placeres ovenpå bygninger og lysstænger.
Miniaturiseringen af basestationer muliggør også et andet teknologisk gennembrud for 5G: Massive MIMO. MIMO står for multiple-input multiple-output og henviser til en konfiguration, der drager fordel af de mindre antenner, der er nødvendige til millimeterbølger, ved at dramatisk øge antallet af antenneporte i hver basisstation.
"Med en enorm mængde antenner - titusindvis til hundreder af antenner på hver basisstation - kan du betjene mange forskellige brugere på samme måde, hvilket øger datahastigheden," sagde Krishnaswamy. På Columbia High-Speed og Millimeter-wave IC (COSMIC) laboratorium designet Krishnaswamy og hans team chips, der muliggør både millimeterbølge- og MIMO-teknologier. "Millimeterbølge og massiv MIMO er de to største teknologier, 5G vil bruge til at levere de højere datahastigheder og lavere latenstid, vi forventer at se."
Er 5G farligt?
Selvom 5G kan forbedre vores daglige liv, har nogle forbrugere givet udtryk for bekymring over potentielle sundhedsfarer. Mange af disse bekymringer er over 5G's brug af den højere energi millimeterbølgestråling.
"Der er ofte forvirring mellem ioniserende og ikke-ioniserende stråling, fordi udtrykket stråling bruges til begge dele," sagde Kenneth Foster, professor i bioingeniør fra Pennsylvania State University. "Alt lys er stråling, fordi det simpelthen er energi, der bevæger sig gennem rummet. Det er ioniserende stråling, der er farligt, fordi det kan bryde kemiske bindinger."
Ioniserende stråling er grunden til, at vi bærer solcreme udenfor, fordi ultraviolet lys med kort bølgelængde fra himlen har nok energi til at banke elektroner fra deres atomer og ødelægge hudceller og DNA. Millimeterbølger er på den anden side ikke-ioniserende, fordi de har længere bølgelængder og ikke nok energi til at skade celler direkte.
"Den eneste etablerede fare for ikke-ioniserende stråling er for meget opvarmning," sagde Foster, der har undersøgt sundhedseffekterne af radiobølger i næsten 50 år. "Ved høje eksponeringsniveauer kan radiofrekvensenergi (RF) energi faktisk være farligt og producere forbrændinger eller anden termisk skade, men disse udsættelser opstår typisk kun i erhvervsmæssige omgivelser i nærheden af højdrevne radiofrekvenssendere eller sommetider ved medicinske procedurer gået forkert. "
Mange af offentligheden skrig over vedtagelsen af 5G ekko bekymringer i forhold til tidligere generationer af cellulær teknologi. Skeptikere mener, at udsættelse for ikke-ioniserende stråling stadig kan være ansvarlig for en række sygdomme, fra hjernesvulster til kronisk hovedpine. I årenes løb har der været tusinder af undersøgelser, der undersøger disse bekymringer.
I 2018 frigav National Toxicology Program en årti lang undersøgelse, der fandt noget bevis for en stigning i hjerne- og binyretumorer hos hanrotter udsat for RF-stråling udsendt af 2G- og 3G-mobiltelefoner, men ikke hos mus eller hunrotter. Dyrene blev udsat for niveauer af stråling fire gange højere end det maksimale tilladte niveau for menneskelig eksponering.
Mange modstandere af brugen af RF-bølger af kirsebærplukkestudier, der understøtter deres argument, og ofte ignorerer kvaliteten af de eksperimentelle metoder eller uoverensstemmelsen i resultaterne, sagde Foster. Selvom han er uenig i mange af de konklusioner, skeptikerne har om tidligere generationer af mobilnetværk, er Foster enig i, at vi har brug for flere undersøgelser af de potentielle sundhedseffekter af 5G-netværk.
"Alle, jeg kender, inklusive mig, anbefaler mere forskning på 5G, fordi der ikke er mange toksikologiske undersøgelser med denne teknologi," sagde Foster.
For tilhængerne af 5G mener mange, at fordelene, 5G kan give samfundet, langt opvejer de ukendte.
"Jeg tror, 5G vil have en transformerende indflydelse på vores liv og muliggøre grundlæggende nye ting," sagde Krishnaswamy. "Hvad disse typer applikationer vil være, og hvad den indvirkning er, kan vi ikke sige med sikkerhed lige nu. Det kan være noget, der overrasker os og virkelig ændrer noget for samfundet. Hvis historien har lært os noget, vil 5G være et andet eksempel på, hvad trådløst kan gøre for os. "
