Что такое 5G, принцип его работы

5G – это пятое поколение (таким образом, «G») мобильных беспроводных систем, позволяющее устройствам, как мобильным, так и стационарным, отправлять и получать данные без подключения к сети дома или в офисе. Обычно новое поколение называют (иногда задним числом), когда оно обозначает значительный скачок в беспроводных мобильных технологиях. 5G может позволить использовать автомобили без водителя, дроны доставки и даже заменить Wi-Fi в вашем доме и офисе.

Вы можете купить телефон 5G прямо сейчас, если хотите, но можете подождать. Имейте в виду, что 5G пока доступен все еще довольно редко во всем мире. По состоянию на январь 2020 года только 30 городов США имели значительное покрытие 5G. Это, конечно же, включает в себя крупные районы метро, ​​такие как Лос-Анджелес и Нью-Йорк, среди прочих. Другие страны, такие как Южная Корея и Китай, фактически перешли на 5G и теперь имеют более надежную инфраструктуру – примерно 90 и 60 городов в этих странах, соответственно, используют эту высокоскоростную технологию.

В этих высокотехнологичных странах инженеры строят сеть, которая – по крайней мере в некоторых местах – способна обеспечить скорость загрузки около 10 000 Мбит / с (мегабит в секунду). Различные тесты показывают, что в городах по всей стране 5G уже развивает скорость, в 10 раз превышающую скорость 4G. Такие невероятные скорости принесут еще более сложные и мощные приложения для смартфонов, а также многие другие преимущества. Помните, когда для загрузки файла MP3 размером 5 МБ через соединение 3G требовалось 15 секунд? С 5G вы сможете загрузить весь фильм за считанные секунды.

Независимо от того, начинаете ли вы внедрять новые технологии или не спешите с ними, нет никаких сомнений в том, что мобильная связь меняет современную жизнь, и вполне вероятно, что 5G принесет еще больше изменений. Продолжайте читать, и вы узнаете, что такое 5G и как он может ускорить вашу и без того динамичную личную и профессиональную жизнь.

Что такое 5G?

В настоящее время примерно каждые десять лет коммуникационные компании представляют новые стандарты беспроводной связи, а затем развертывают инфраструктуру, чтобы воплотить их в жизнь. В 1982 году появились первые так называемые сети 1G для аналоговых сотовых телефонов. В 1992 году был введен 2G для цифровых сотовых телефонов, а затем в 2003 году был запущен 3G. В 2012 году стали реальностью современные сети 4G.

Отдельные компании не определяют стандарты коммуникации. В случае 5G это группа под названием Next Generation Mobile Networks (NGMN), ассоциация, которая объединяет умы инженеров-исследователей, производителей оборудования, поставщиков мобильных услуг и других организаций, стремящихся разработать эту систему следующего поколения.

По мере распространения по всему миру 5G, вероятно, улучшит 4G во многих отношениях. Он будет отправлять и получать гораздо больше данных, чем 4G, и сможет поддерживать большее количество пользователей, не увязнув в них. Если вы когда-нибудь были на большом концерте или в игре с мячом, где скорость передачи данных резко снижается, вы точно знаете, о чем мы говорим.

В зависимости от приложений, которые вы используете, он может потреблять меньше энергии, чем 4G, поэтому время автономной работы должно (надеюсь) улучшиться. Это означает, что вы будете тратить меньше времени на поиски зарядного устройства для телефона каждый день. 5G должен беспрепятственно интегрироваться с Интернетом вещей, множеством беспроводных устройств и систем, которые быстро расширяются благодаря умным дешевым датчикам и, конечно же, почти повсеместным беспроводным сетям. Это включает в себя все, от автономных автомобилей до дронов и умных дверей.

Зачем нам 5G?

Сотовые телефоны, по сути, являются радиостанциями двусторонней связи. Они преобразуют ваш голос в цифровые данные, которые могут быть отправлены видео-радиоволнами, и, конечно же, смартфоны могут отправлять и получать данные из Интернета, так что вы можете ездить на городском автобусе, играя в “Flappy Bird” и отправляя текстовые сообщения вашим друзьям.

Потому что есть ограниченное число радио частот и много людей с сотовыми телефонами, сотовые системы делят участки, которые пересекаются друг с другом. Вышка сотовой связи в каждой зоне передает радиосигнал, необходимый для разговора или использования онлайн-приложений. Когда пользователи сотовых телефонов путешествуют по местности, сигналы их телефонов легко прыгают с вышкина вышку. Таким образом, одна и та же частота может быть повторно использована по всему городу, не будучи полностью перегруженной, что приведет к задержкам или даже перебоям в обслуживании.

Во многих регионах теперь есть полный сервис 4G LTE (долгосрочная эволюция), самый быстрый стандарт 4G. Во многих случаях 4G LTE настолько быстр, что видеоконференции и потоковая передача фильмов часто работают без каких-либо задержек – другими словами, намного быстрее, чем 3G когда-либо мечтал.

Но широкое использование мобильных устройств побудило людей потреблять на своих устройствах гораздо больше данных в виде видео и изображений. Эти устройства используют те же самые диапазоны радиочастотного спектра, которые всегда использовали операторы сотовой связи, что означает замедление соединения для всех. Чтобы обойти нехватку полосы пропускания и освободить место, операторы связи начали использовать миллиметровые волны, а не радиоволны для 5G.

Технология 5G и миллиметровых волн

Радиосигналы измеряются по длине волны. Чем короче длина волны, тем выше частота. Сигналы 5G будут использовать длины волн (от 30 до 300 гигагерц), которые измеряются в миллиметрах. Вот почему 5G считается технологией миллиметрового диапазона [источник: IEEE ].

Важно отметить очень высокую частоту этих сигналов. Это означает, что 5G будет обеспечивать невероятную пропускную способность данных, так что многие люди будут одновременно отправлять и получать почти непостижимые объемы данных.

Однако есть некоторые предостережения. 5G имеет три основных варианта: нижний, средний и высокий диапазоны. Высокочастотные волны 5G (около 28 ГГц) имеют малый диапазон и могут охватывать только несколько блоков любой данной области. Это означает, что 5G не может проецироваться на большие расстояния. Меньшие частоты также не очень хорошо преодолевают препятствия, поэтому все, от бетонных стен до листьев деревьев, может мешать сигналам. Это делает его технологией прямой видимости – ваш беспроводной модем или телефон должен находиться рядом с базовой станцией для обеспечения максимальной скорости передачи.

Другими словами, поскольку сигналы 5G миллиметрового диапазона распространяются слабее, чем 4G, поставщикам услуг придется создавать более плотную инфраструктуру для обеспечения согласованного обслуживания. Как и в случае с Wi-Fi, 5G потребует большего количества базовых станций в непосредственной близости для обслуживания большого количества людей.

С другой стороны, низкочастотный 5G передает на частоте 600 МГц, что будет работать на гораздо больших расстояниях. В сельской местности это означает, что одна вышка потенциально может обслуживать клиентов на сотнях квадратных километров, но скорости могут быть больше похожи на 4G, чем на 5G, которые вы найдете в городе. Таким образом, 5G среднего диапазона – это золотая середина, с которой вы часто будете сталкиваться, путешествуя из города в город. На некоторых рынках Дальнего Востока средняя полоса пропускания достаточно высока для скорости загрузки 2 ГБ в секунду.

Развертывание инфраструктуры 5G по-прежнему будет отличаться от эволюции 4G. В прошлом коммуникационные компании обычно строили большие вышки сотовой связи для распространения сотовых сигналов по географическому региону. 5G может изменить эту парадигму. Вместо того, чтобы строить вышки, поставщики услуг просто установят свое оборудование на существующих телефонных линиях и зданиях. Ячейки могут иметь радиус действия около 250 метров. Чтобы подключиться к сигналу, клиенты будут использовать беспроводные модемы (или телефоны) для подключения. В свою очередь, это может означать, что вам больше не нужен проводной интернет- сервис.

Многое из того, что на самом деле повлечет за собой 5G, все еще остается в сфере предположений. Одно можно сказать наверняка: 5G будет улучшением по сравнению с 4G с точки зрения скорости и емкости. Но процесс обновления будет дорогостоящим. Провайдеры услуг потратят триллионы – да, триллионы – долларов, чтобы совершить переход с 4G на 5G. И вы можете поспорить, что потребителям тоже придется заплатить.

Может ли 5G нанести вред здоровью человека?

Как и в случае со всеми развивающимися технологиями, подробности о 5G будут по-прежнему появляться по частям. Несмотря ни на что, вы можете поспорить, что 5G существенно изменит вашу жизнь.

И все же, со всеми спецификациями, обновлениями и улучшениями, которые поставляются с 5G, технология также связана с некоторыми опасениями, что она может нанести вред здоровью человека. Нет, мы определенно не говорим о теориях заговора о том, что 5G вызвали распространение нового коронавируса, которое привело к разрушительной пандемии – это явно опасно ложное утверждение. Так что, если вы один из тех, кто рассматривает возможность сжечь 5G, чтобы остановить COVID-19 и его ужасные последствия, вы можете отложить спички, спасибо.

Что действительно беспокоит некоторых исследователей, так это излучение от технологии миллиметровых волн 5G. Поскольку это такая новая технология, мы действительно понятия не имеем, какое влияние она может иметь на физиологию человека и даже на животных и растения из-за примерно 800000 новых антенных площадок, которые потребуются для создания достаточного покрытия 5G на всей территории.

Беспокойство заключается в том, что, возможно, мы, люди, еще не совсем понимаем долгосрочные эффекты радиочастотного (радиочастотного) излучения, которое можно более просто назвать «радиоволнами». Сверхвысокочастотные радиоволны действительно могут уничтожить вашу ДНК и вызвать серьезные проблемы со здоровьем. Эти ионизирующие радиоволны, в том числе гамма-лучи, являются канцерогенными веществами, которые могут вызывать опухоли, рак и другие потенциально смертельные эффекты. Но сигналы мобильных телефонов попадают в категорию неионизирующих излучений.

Тем не менее, вызывает беспокойство тот факт, что исследование стоимостью 30 миллионов долларов, проведенное Национальной токсикологической программой США (NTP), показало, что излучение мобильного телефона повреждает ДНК лабораторных крыс и приводит к росту заболеваемости раком.

На сегодняшний день NTP и Агентство по охране окружающей среды США еще не классифицировали 5G как потенциально опасные. Однако во всем мире некоторые исследователи отмечают более широкое распространение опухолей шеи и головы. Это может быть связано с повсеместным использованием сотовых телефонов в нашем обществе, а может и нет.

Вот почему эксперты предпочли бы, чтобы все просто глубоко вздохнули. Они говорят, что радиоволны 5G – это просто еще одна часть электромагнитного спектра, с которой мы ежедневно сталкиваемся на этой планете. И они снова и снова повторяют, что до сих пор нет убедительных доказательств того, что сотовые телефоны явно связывают сотовые телефоны с раком или другими негативными последствиями для здоровья.