الجيل الخامس من تكنولوجيا الهواتف المحمولة ، 5G ، هو القفزة العظيمة التالية في السرعة للأجهزة اللاسلكية. تشمل هذه السرعة معدل مستخدمي الهواتف المحمولة الذين يمكنهم تنزيل البيانات على أجهزتهم ووقت الاستجابة ، أو التأخير ، الذي يواجهونه بين إرسال المعلومات وتلقيها.
تهدف شبكة 5G إلى تقديم معدلات بيانات أسرع من 10 إلى 100 مرة من شبكات 4G الحالية. يجب أن يتوقع المستخدمون رؤية سرعات تنزيل بترتيب جيجابت في الثانية (Gb / s) ، أكبر بكثير من عشرات ميغابت في الثانية (Mb / s) بسرعات 4G.
قال هاريش كريشناسوامي ، أستاذ مشارك في الهندسة الكهربائية في جامعة كولومبيا في نيويورك: "هذا مهم لأنه سيسمح بتطبيقات جديدة غير ممكنة اليوم". "على سبيل المثال ، بمعدلات جيجابت في الثانية ، يمكنك تنزيل فيلم على هاتفك أو جهازك اللوحي في غضون ثوان. يمكن لهذا النوع من معدلات البيانات تمكين تطبيقات الواقع الافتراضي أو قيادة السيارات المستقلة."
بصرف النظر عن المطالبة بمعدلات بيانات عالية ، فإن التقنيات الناشئة التي تتفاعل مع بيئة المستخدم مثل الواقع المعزز أو السيارات ذاتية القيادة تتطلب أيضًا وقت استجابة منخفضًا للغاية. لهذا السبب ، فإن الهدف من 5G هو تحقيق أوقات استجابة أقل من علامة 1 مللي ثانية. ستكون الأجهزة المحمولة قادرة على إرسال واستقبال المعلومات في أقل من جزء من ألف من الثانية ، والتي تظهر بشكل فوري للمستخدم. لتحقيق هذه السرعات ، يتطلب إطلاق 5G تقنية وبنية تحتية جديدة.
الشبكة الجديدة
منذ الجيل الأول من الهواتف المحمولة ، تعمل الشبكات اللاسلكية على نفس نطاقات الترددات اللاسلكية للطيف الكهرومغناطيسي. ولكن مع ازدياد عدد المستخدمين الذين يزدحمون بالشبكة ويطلبون المزيد من البيانات أكثر من أي وقت مضى ، تصبح هذه الطرق السريعة الموجة اللاسلكية مزدحمة بشكل متزايد مع حركة المرور الخلوية. للتعويض ، يرغب مقدمو الهواتف الخلوية في التوسع في الترددات الأعلى للموجات الملليمترية.
تستخدم الموجات المليمترية ترددات من 30 إلى 300 جيجا هرتز ، وهي 10 إلى 100 مرة أعلى من موجات الراديو المستخدمة اليوم لشبكات 4G و WiFi. تسمى المليمترات لأن أطوالها الموجية تتراوح ما بين 1 و 10 مليمترات ، حيث تكون موجات الراديو بترتيب السنتيمترات.
قد يؤدي التردد العالي للموجات المليمترية إلى إنشاء ممرات جديدة على طريق الاتصالات السريع ، ولكن هناك مشكلة واحدة: يتم امتصاص موجات المليمتر بسهولة من خلال أوراق الشجر والمباني وستتطلب العديد من محطات القاعدة المتقاربة ، والتي تسمى الخلايا الصغيرة. لحسن الحظ ، هذه المحطات أصغر بكثير وتتطلب طاقة أقل من الأبراج الخلوية التقليدية ويمكن وضعها فوق المباني وأعمدة الإنارة.
يتيح تصغير محطات القاعدة أيضًا اختراقًا تقنيًا آخر لـ 5G: Massive MIMO. يشير MIMO إلى المخرجات المتعددة المدخلات والمتعددة ، ويشير إلى تكوين يستفيد من الهوائيات الأصغر اللازمة للموجات المليمترية عن طريق زيادة عدد منافذ الهوائي في كل محطة قاعدة بشكل كبير.
قال Krishnaswamy "مع كمية هائلة من الهوائيات - عشرات إلى مئات الهوائيات في كل محطة قاعدة - يمكنك أن تخدم العديد من المستخدمين المختلفين في نفس الوقت ، مما يزيد من معدل البيانات". في مختبر كولومبيا عالي السرعة وموجات المليميتر IC (COSMIC) ، صمم كريشناسوامي وفريقه الرقائق التي تمكن تقنيات المليمترات الميمومترية وتقنيات MIMO. "الموجة المليمترية و MIMO الضخمة هما أكبر تكنولوجيتين ستستخدمهما 5G لتقديم معدلات بيانات أعلى ووقت استجابة أقل نتوقع رؤيتهما."
هل 5G خطير؟
على الرغم من أن 5G قد تحسن حياتنا اليومية ، فقد أعرب بعض المستهلكين عن قلقهم بشأن المخاطر الصحية المحتملة. العديد من هذه المخاوف هي أكثر من استخدام 5G لإشعاع الموجة المليمترية الأعلى للطاقة.
قال كينيث فوستر ، أستاذ الهندسة الحيوية في جامعة ولاية بنسلفانيا: "غالبًا ما يكون هناك خلط بين الإشعاع المؤين وغير المؤين لأن مصطلح الإشعاع يُستخدم لكليهما". "كل الضوء هو إشعاع لأنه ببساطة طاقة تتحرك عبر الفضاء. إنه إشعاع مؤين خطير لأنه يمكن أن يكسر الروابط الكيميائية."
الإشعاع المؤين هو السبب في أننا نضع واقيًا للشمس في الخارج لأن الضوء فوق البنفسجي قصير الموجة من السماء لديه طاقة كافية لطرد الإلكترونات من ذراتها ، وتلف خلايا الجلد والحمض النووي. من ناحية أخرى ، فإن الموجات المليمترية غير مؤينة لأنها لها أطوال موجية أطول وليس لديها طاقة كافية لتلف الخلايا مباشرة.
قال فوستر ، الذي درس الآثار الصحية للموجات اللاسلكية لما يقرب من 50 عامًا: "إن الخطر الوحيد للإشعاع غير المؤين هو التسخين الزائد". "عند مستويات التعرض العالية ، يمكن أن تكون طاقة التردد اللاسلكي (RF) خطرة بالفعل ، مما يؤدي إلى حدوث حروق أو أضرار حرارية أخرى ، ولكن هذه التعرضات يتم تكبدها عادةً فقط في الأماكن المهنية بالقرب من أجهزة إرسال الترددات اللاسلكية عالية الطاقة ، أو في بعض الأحيان في الإجراءات الطبية التي تمر بها. "
العديد من صرخات الجمهور حول اعتماد صدى 5G مخاوف بشأن الأجيال السابقة من التكنولوجيا الخلوية. يعتقد المشككون أن التعرض للإشعاع غير المؤين قد يظل مسؤولاً عن مجموعة من الأمراض ، من أورام الدماغ إلى الصداع المزمن. على مر السنين ، كانت هناك الآلاف من الدراسات التي تحقق في هذه المخاوف.
في عام 2018 ، أصدر برنامج علم السموم الوطني دراسة استمرت عقدًا من الزمن وجدت بعض الأدلة على زيادة في أورام الدماغ والغدة الكظرية في الفئران الذكور المعرضة لإشعاع الترددات الراديوية المنبعثة من الهواتف المحمولة 2G و 3G ، ولكن ليس في الفئران أو الفئران الأنثوية. تعرضت الحيوانات لمستويات من الإشعاع أعلى أربع مرات من المستوى الأقصى المسموح به للتعرض البشري.
وقال فوستر إن العديد من المعارضين لاستخدام موجات التردد الراديوي يختارون دراسات تدعم حجتهم ، وكثيراً ما يتجاهلون جودة الطرق التجريبية أو عدم تناسق النتائج. على الرغم من أنه يختلف مع العديد من الاستنتاجات التي توصل إليها المشككون بشأن الأجيال السابقة من الشبكات الخلوية ، يوافق فوستر على أننا بحاجة إلى مزيد من الدراسات حول الآثار الصحية المحتملة لشبكات الجيل الخامس.
قال فوستر: "كل شخص أعرفه ، وأنا من بينهم ، يوصي بإجراء المزيد من الأبحاث حول الجيل الخامس لأنه لا يوجد الكثير من دراسات علم السموم باستخدام هذه التقنية".
بالنسبة لمؤيدي 5G ، يعتقد الكثيرون أن الفوائد التي يمكن أن تقدمها 5G للمجتمع تفوق بكثير المجهول.
وقال كريشناسوامي "أعتقد أن شبكة 5G سيكون لها تأثير تحويلي على حياتنا وتمكن أشياء جديدة بشكل أساسي". "ما هي هذه الأنواع من التطبيقات وما هو ذلك التأثير ، لا يمكننا أن نقول على وجه اليقين الآن. يمكن أن يكون شيئًا يفاجئنا ويغير شيئًا بالفعل للمجتمع. إذا علمنا التاريخ أي شيء ، فإن 5G ستعلمنا كنموذج آخر لما يمكن أن تقدمه لنا اللاسلكي. "
