Generasi kelima teknologi selular, 5G, adalah lonjakan besar seterusnya untuk peranti wayarles. Kelajuan ini termasuk kedua-dua pengguna mudah alih kadar boleh memuat turun data ke peranti mereka dan latency, atau lag, mereka mengalami antara menghantar dan menerima maklumat.
5G bertujuan untuk menyampaikan kadar data 10 hingga 100 kali lebih pantas daripada rangkaian 4G semasa. Pengguna sepatutnya melihat kelajuan muat turun pada urutan gigabit sesaat (Gb / s), lebih tinggi daripada puluhan megabit sesaat (Mb / s) kelajuan 4G.
"Itu penting kerana ia akan membolehkan aplikasi baru yang tidak mungkin hari ini," kata Harish Krishnaswamy, profesor kejuruteraan elektrik di Columbia University di New York. "Sebagai contoh, pada kadar data gigabit per detik, anda boleh memuat turun filem ke telefon atau tablet anda dalam masa beberapa saat. Kadar data jenis itu boleh membolehkan aplikasi realiti maya atau kereta memandu autonomi."
Selain daripada memerlukan kadar data yang tinggi, teknologi baru yang berinteraksi dengan persekitaran pengguna seperti realiti tambahan atau kereta memandu sendiri juga memerlukan kependaman yang sangat rendah. Atas sebab itu, matlamat 5G adalah untuk mencapai latency di bawah markah 1-milisaat. Peranti mudah alih akan dapat menghantar dan menerima maklumat dalam masa kurang dari seperseribu detik, muncul dengan serta-merta kepada pengguna. Untuk mencapai kelajuan ini, pelancaran 5G memerlukan teknologi dan infrastruktur baru.
Rangkaian baru
Sejak generasi terdahulu telefon bimbit, rangkaian tanpa wayar telah beroperasi pada band frekuensi radio yang sama dari spektrum elektromagnetik. Tetapi apabila lebih banyak pengguna mengumpul rangkaian dan menuntut lebih banyak data berbanding sebelum ini, lebuh raya gelombang radio ini menjadi semakin sesak dengan lalu lintas selular. Untuk mengimbangi, pembekal selular ingin mengembangkan ke frekuensi yang lebih tinggi gelombang milimeter.
Gelombang milimeter menggunakan frekuensi dari 30 hingga 300 gigahertz, yang 10 hingga 100 kali lebih tinggi daripada gelombang radio yang digunakan hari ini untuk rangkaian 4G dan WiFi. Mereka dipanggil milimeter kerana panjang gelombang mereka berbeza antara 1 dan 10 milimeter, di mana gelombang radio berada pada urutan sentimeter.
Kekerapan gelombang milimeter yang lebih tinggi mungkin membuat lorong baru di lebuh raya komunikasi, tetapi ada satu masalah: Gelombang milimeter mudah diserap oleh dedaunan dan bangunan dan memerlukan banyak stesen pangkalan jarak dekat, yang dipanggil sel-sel kecil. Nasib baik, stesen-stesen ini jauh lebih kecil dan memerlukan kuasa kurang daripada menara sel tradisional dan boleh diletakkan di atas bangunan dan tiang cahaya.
Pengurangan stesen pangkalan juga membolehkan satu lagi kejayaan teknologi untuk 5G: Massive MIMO. MIMO bermaksud pelbagai output input-multiple, dan merujuk kepada konfigurasi yang mengambil kesempatan daripada antena yang lebih kecil yang diperlukan untuk gelombang milimeter dengan secara dramatik meningkatkan bilangan port antena di setiap stesen pangkalan.
"Dengan sejumlah besar antena - puluhan hingga ratusan antena di setiap stesen pangkalan - anda boleh melayani banyak pengguna yang berbeza pada masa yang sama, meningkatkan kadar data," kata Krishnaswamy. Di Columbia makmal kelajuan tinggi dan Millimeter-gelombang IC (COSMIC), Krishnaswamy dan pasukannya telah membuat cip yang membolehkan kedua gelombang milimeter dan teknologi MIMO. "Gelombang Millimeter dan MIMO besar-besaran adalah dua teknologi terbesar yang akan digunakan oleh 5G untuk menyampaikan kadar data yang lebih tinggi dan kependaman yang lebih rendah yang kami harapkan."
Adakah 5G berbahaya?
Walaupun 5G boleh memperbaiki kehidupan seharian kita hari ini, sesetengah pengguna menyuarakan kebimbangan mengenai potensi bahaya kesihatan. Kebanyakan kebimbangan ini adalah lebih daripada 5G penggunaan radiasi gelombang milimeter tenaga yang lebih tinggi.
"Seringkali terdapat kekeliruan antara sinaran pengionan dan bukan pengionan kerana sinaran istilah digunakan untuk kedua-duanya," kata Kenneth Foster, seorang profesor bioengineering di Pennsylvania State University. "Semua cahaya adalah radiasi kerana ia hanya tenaga bergerak melalui ruang. Ia adalah radiasi pengionan yang berbahaya kerana ia boleh memecahkan ikatan kimia."
Radiasi pengion adalah sebab kita memakai pelindung matahari di luar kerana cahaya ultraviolet pendek dari langit mempunyai tenaga yang cukup untuk mengetuk elektron daripada atom mereka, merosakkan sel-sel kulit dan DNA. Gelombang milimeter, sebaliknya, tidak mengion kerana mereka mempunyai panjang gelombang yang lebih panjang dan tidak mencukupi tenaga untuk merosakkan sel secara langsung.
"Satu-satunya bahaya radiasi bukan ionisasi adalah terlalu banyak pemanasan," kata Foster, yang telah mengkaji kesan-kesan kesihatan gelombang radio selama hampir 50 tahun. "Pada tahap pendedahan yang tinggi, tenaga frekuensi radio (RF) sememangnya boleh berbahaya, menghasilkan luka bakar atau kerosakan haba yang lain, tetapi pendedahan ini biasanya dilakukan hanya dalam tetapan pekerjaan berhampiran pemancar frekuensi radio bertenaga tinggi, atau kadang-kadang dalam prosedur perubatan hilang. "
Ramai daripada orang ramai menyuarakan kebimbangan penggunaan 5G echo terhadap teknologi generasi sebelumnya. Skeptis percaya pendedahan kepada sinaran tidak mengion mungkin masih bertanggungjawab terhadap pelbagai penyakit, dari tumor otak hingga sakit kepala kronik. Selama bertahun-tahun, terdapat ribuan kajian yang menyiasat kebimbangan ini.
Pada tahun 2018, Program Toksikologi Negara mengeluarkan kajian selama sedekad yang menemui beberapa bukti peningkatan tumor otak dan kelenjar adrenal pada tikus lelaki yang terdedah kepada sinaran RF yang dipancarkan oleh telefon bimbit 2G dan 3G, tetapi tidak pada tikus atau tikus betina. Haiwan-haiwan ini terdedah kepada tahap radiasi empat kali lebih tinggi daripada tahap maksimum yang dibenarkan untuk pendedahan manusia.
Ramai yang menentang penggunaan gelombang RF ceri-memilih kajian yang menyokong hujah mereka, dan sering mengabaikan kualiti kaedah percubaan atau ketidakkonsistenan keputusan, kata Foster. Walaupun beliau tidak bersetuju dengan banyak kesimpulan yang menyangkut tentang generasi sebelumnya rangkaian selular, Foster bersetuju bahawa kita memerlukan lebih banyak kajian tentang potensi kesan kesihatan rangkaian 5G.
"Setiap orang yang saya kenal, termasuk saya, mengesyorkan lebih banyak penyelidikan mengenai 5G kerana tidak banyak kajian toksikologi dengan teknologi ini," kata Foster.
Bagi penyokong 5G, ramai yang percaya manfaat 5G boleh memberi kepada masyarakat jauh melebihi yang tidak diketahui.
"Saya fikir 5G akan mempunyai kesan transformasi ke atas kehidupan kita dan mendayakan hal-hal baru," kata Krishnaswamy. "Apa jenis permohonan itu dan apa kesannya, kita tidak boleh mengatakan dengan pasti sekarang ini. Mungkin sesuatu yang membawa kita dengan kejutan dan benar-benar mengubah sesuatu untuk masyarakat Jika sejarah mengajar kita apa-apa, maka 5G akan menjadi contoh lain tentang apa yang boleh dilakukan tanpa wayar untuk kami. "
