WEBVTT

00:00.125 --> 00:01.320
Сега става интересно.

00:01.320 --> 00:06.117
Критерий: Колкото по-висока е честотата,
толкова по-голяма е предаваната енергия.

00:06.117 --> 00:14.020
Някои от вас може би знаят, че радиосигналът е вълна,
но в същото време той е и нещо като малко оръдейно ядро.

00:14.020 --> 00:19.041
И колкото по-висока е честотата, толкова
по-голяма е енергията, която се съдържа в това нещо.

00:19.041 --> 00:25.450
Добре, тогава бих искал най-накрая да представя първия лектор.

00:25.450 --> 00:32.144
Той е известен като колоритна личност, не само в нашата среда, но
и далеч извън нея, тъй като моят изключително симпатичен и

00:32.144 --> 00:38.785
всеобщо обичан колега от управителния съвет на MWGFD, физикът
професор Вернер Бергхолц, е също така експерт-член в различни

00:38.785 --> 00:45.994
разследващи комисии – например за разследване на ситуацията с
коронавируса в федералните провинции Бранденбург и Тюрингия.

00:45.994 --> 00:53.326
Той е бивш професор по електротехника в Университета
„Джейкъбс“ в Бремен и е работил 17 години в „Сименс“ в Мюнхен и

00:53.326 --> 00:58.017
Регенсбург като експерт по управление на качеството и риска.

00:58.017 --> 01:05.607
С нетърпение очакваме, скъпи Вернер, какво ще ни разкажеш в
своята встъпителна лекция по днешната тема, озаглавена

01:05.607 --> 01:15.648
„Мобилни комуникационни технологии: физически основи и
технически предимства на 5G“, и с това ти предоставям думата.

01:15.648 --> 01:19.351
Много благодаря, скъпи Рони, за тези мили думи.

01:19.351 --> 01:27.030
Аз вече написах: „Физически основи и
технически предимства“. Но – точка, точка, точка...

01:27.030 --> 01:39.225
Първо ще говоря за основите и, както написах
в прессъобщението, ще започна с Адам и Ева.

01:39.225 --> 01:52.224
А сега ще ви покажа едно кратко видео, в което хвърлят
камък във водата и се вижда как се разпространява вълната.

01:52.224 --> 01:58.090
Точно така може да си представим
радиовълните, а аз ще кажа нещо по този повод веднага.

01:58.090 --> 02:00.361
Да видим дали ще проработи.

02:00.361 --> 02:06.688
И така, още веднъж накратко: Какво е
радиовълна – за да си направите някаква представа.

02:06.688 --> 02:11.041
Каква е разликата между радиоразпръскването – което,
както знаем, съществува вече от 100 години и повече – и

02:11.041 --> 02:14.548
мобилната връзка, и защо се използват толкова високи честоти?

02:14.548 --> 02:22.940
И най-важното: защо тези свойства на
високите честоти не са непременно само безвредни?

02:22.940 --> 02:27.119
И по този въпрос следващите лектори ще кажат повече.

02:27.119 --> 02:30.629
Е, камъкът ще падне всеки момент.

02:39.970 --> 02:45.282
Е, видяхме две неща. Вълната се разпространява.

02:45.282 --> 02:53.007
В този случай става дума за нещо като
двуизмерна вълна. Това е движението на материята.

02:53.007 --> 02:57.811
А на това, което се вижда сега на снимката, има и други вълни.

02:57.811 --> 03:03.654
И това напълно съответства на реалността,
което донякъде и е причината за опасността.

03:03.654 --> 03:10.957
Ако имам мобилния си телефон в такава зала – и да приемем, че в
момента не сме на лекция – тогава може би 20 или

03:10.957 --> 03:18.419
повече души биха използвали смартфоните си в същия момент,
а това би означавало, че има „смущение на сигналите“.

03:18.419 --> 03:20.394
Прилича на парти.

03:20.394 --> 03:28.290
Всички трябва да повишат интензивността си,
а това в момента не е непременно желателно.

03:28.290 --> 03:33.992
Добре, значи хвърлихме камък във
водата и видяхме, че водата се раздвижи.

03:33.992 --> 03:36.391
При радиовълните нещата стоят по подобен начин.

03:36.391 --> 03:44.820
Антената излъчва, но вече не двуизмерно, а сферично.

03:44.820 --> 03:53.056
И най-важното – в него няма материя,
което означава, че работи и във вакуум.

03:53.056 --> 03:58.380
И обикновено нищо не се вижда, нищо не се чува.

03:58.380 --> 04:11.019
А това, че изобщо съществува нещо подобно и че е било изследвано
научно, дължим на физика Хайнрих Херц, който – след като

04:11.019 --> 04:23.910
внезапно прекъсна силен ток, а след това сглоби
приемник, се получиха леки искри, и затова се нарича „funken“.

04:23.910 --> 04:38.585
Има още една огромна разлика, която е много важна за практиката:
както видяхме, водните вълни се движеха със скорост 20 см/с.

04:38.585 --> 04:42.914
Звуковите вълни, които всички познаваме, се
разпространяват със скорост 300 м/с – всеки е ги

04:42.914 --> 04:46.657
усещал поне веднъж по време на гръмотевична буря.

04:46.657 --> 04:53.288
Вижда се светкавицата и, в зависимост от това
къде е била тя, минават от една до десет – или дори

04:53.288 --> 04:58.752
повече – секунди, докато се чуе гръмът, 300 м/с.

04:58.752 --> 05:11.776
Електромагнитните вълни се движат малко
по-бързо, а именно не с 300 м/с, а с 300 000 км/с.

05:11.776 --> 05:19.916
Тоест 300 000 000 м/с, един милион пъти по-бързо.

05:19.916 --> 05:24.704
Това, разбира се, е много важно за практическото приложение.

05:24.704 --> 05:41.055
Но за да поставим нещата в перспектива: ако някой на Луната
включи лазер, ще мине около една секунда, докато го видим тук.

05:41.055 --> 05:44.524
Ако същото се случи на Слънцето, това би отнело осем минути.

05:44.524 --> 05:50.366
Ето това е пример за това колко големи са разстоянията в космоса.

05:50.366 --> 06:07.456
Това е единствената формула: дължината на вълната е свързана със
скоростта на светлината c, 300 000 км/с, разделена на честотата.

06:07.456 --> 06:13.152
Толкова и толкова вълни преминават покрай теб –
така можеш да си го представиш приблизително.

06:13.152 --> 06:20.089
Това означава, че колкото по-висока е
честотата, толкова по-къса е дължината на вълната.

06:20.089 --> 06:29.829
Така че сегашната 5G използва дължини на вълните в
този диапазон , а преди се използваше

06:29.829 --> 06:36.635
средновълновата честота, която беше 1 000 метра или 1 600 метра.

06:36.635 --> 06:43.240
Т.нар. къси вълни бяха например 49 метра, което
все още беше в диапазона на килогерците (kHz).

06:43.240 --> 06:50.227
И едва с UKW – ултракъси вълни, както се наричаше тогава (днес,
разбира се, това също би било сравнително

06:50.227 --> 06:57.968
дълго) – се премина в диапазона на
мегахерците (MHz), т.е. в 1 млн. колебания в секунда.

06:57.968 --> 07:01.443
Е, това засега по отношение на няколко основни неща.

07:01.443 --> 07:07.808
Така че да запомним:
електромагнитните вълни не се чуват и не се виждат.

07:07.808 --> 07:10.920
Някои я усещат, повечето – не, аз – не.

07:10.920 --> 07:18.451
И те се разпространяват изключително бързо, а
дължината на вълната или честотата не е съвсем без значение.

07:18.451 --> 07:22.763
Е, вече имаме радио от „векове и три дни“.

07:22.763 --> 07:29.421
Имаше една централна станция – „вечност и три дни“ са
приблизително 100 години –, много приемници,

07:29.421 --> 07:36.904
но само една станция, както вече казах, и
потокът от информация се движеше само в една посока.

07:36.904 --> 07:47.640
И именно при средните вълни честотният диапазон е малък, тъй като
по същество се предаваха реч или музика със скромно качество.

07:47.640 --> 07:51.973
И това ни води до един въпрос:

07:51.973 --> 08:00.201
Когато искам да предам информация – реч,
музикални файлове или видео – това става не само с

08:00.201 --> 08:05.152
една честота, а с определена честотна лента.

08:05.152 --> 08:06.625
Значи трябва да платя за това.

08:06.625 --> 08:19.896
Когато става дума за мобилни комуникации, не говорим
за килохерци, в началото – за мегахерци, а сега –

08:19.896 --> 08:27.687
за гигахерци – това е обхватът до 6 или 8 GHz при 5G.

08:27.687 --> 08:31.406
Скоро ще се спра на това защо високите честоти са толкова важни.

08:31.406 --> 08:39.708
И така, сега за мобилната връзка – ясно е, имаме предавател,
базовата станция, обикновено на разстояние от един километър или

08:39.708 --> 08:46.880
няколко километра – при 5G това може да са и само 100
метра – много телефони като приемници и много телефони

08:46.880 --> 08:51.684
едновременно като предаватели, това вече го споменах накратко.

08:51.684 --> 08:56.036
Получава се хубава „вълнова салата“,
когато всички правят нещо едновременно.

08:56.036 --> 09:02.239
А аз винаги се нуждая от по-голяма честотна
лента и по-висока скорост на предаване на данни.

09:02.239 --> 09:06.543
Между другото, това може да се представи по
същия начин, както при федералния бюджет:

09:06.543 --> 09:16.753
Това беше навремето, около 1950 г., когато се
родих — в диапазона от 100 милиона, стотици милиони.

09:16.753 --> 09:20.074
Така успях да финансирам проекти на стойност 2–3 милиона.

09:20.074 --> 09:27.346
Сега става дума за милиарди, така че, разбира се, ще
ми трябват около 500 милиарда от държавния бюджет.

09:27.346 --> 09:33.260
Тук ситуацията е подобна – ако искам да прехвърлям големи обеми
данни, ми е необходима много по-голяма пропускателна способност.

09:33.260 --> 09:42.272
Ето един типичен пример: при оригиналната
аналогова телевизия честотната лента беше около 5 MHz.

09:42.272 --> 09:47.712
В цифров режим остава само около 1 MHz и малко повече.

09:47.712 --> 09:53.035
При GHz всичко зависи от това, коя честотна
лента използвам и колко данни искам да

09:53.035 --> 09:58.969
прехвърля в момента, като това се извършва динамично.

09:58.969 --> 10:04.584
И така, да се върнем отново на темата за честотния диапазон –
всъщност току-що вече споменах, че аналоговото

10:04.584 --> 10:11.226
радиоразпръскване е податливо на смущения, докато цифровата
телевизия и радиоразпръскването са устойчиви на смущения.

10:11.226 --> 10:21.608
Но аз просто споменах между другото, че
цифровата телевизия има малки системни грешки.

10:21.608 --> 10:28.965
Ако сред нас има футболни фенове, обърнете внимание: когато
играчът е нисък, може би носи нещо червено и

10:28.965 --> 10:35.428
тича по зелената трева, той винаги е
обграден с тънка линия, ако се вгледате внимателно.

10:35.428 --> 10:38.375
Това е грешка, но тя не се забелязва особено.

10:38.375 --> 10:43.700
От математическа гледна точка това е т.нар.
феномен на Гибс – повече няма да кажа по този въпрос.

10:43.700 --> 10:47.756
И така, що се отнася до предаването – защо
точно такива високи честоти, вече обясних.

10:47.756 --> 10:55.919
Всяко предаване изисква определен
честотен ресурс, т.е. честотна лента.

10:55.919 --> 10:58.778
Това не трябва да се припокрива с останалите.

10:58.778 --> 11:04.338
А ако имам много канали, тогава просто ми
трябва много по-голяма пропускателна способност, а

11:04.338 --> 11:07.461
ако искам да прехвърлям много данни – още повече.

11:07.461 --> 11:13.976
И така, видеото, както вече казах, е в
MHz, с голям обем данни – от 10 до 100 MHz.

11:13.976 --> 11:16.735
Вероятно може и повече, в зависимост от обстоятелствата.

11:16.735 --> 11:23.952
При 6G със сигурност – но това винаги зависи
и от това какви изисквания имаш в момента.

11:26.571 --> 11:32.609
Добре, вече накратко споменах това устно, и то умишлено,
защото когато просто разказвам нещо, хората обръщат повече

11:32.609 --> 11:37.500
внимание, отколкото когато едновременно с това виждат нещо.

11:37.500 --> 11:44.891
И така: 100 MHz съответства приблизително на
това, че ми е необходим бюджет от милиарди евро

11:44.891 --> 11:49.554
или ми е необходим честотен бюджет от гигахерци.

11:49.554 --> 12:03.191
А на графиката, там вдясно, са показани честотните ленти, които
например UMTS е използвал – това беше 3G,

12:03.191 --> 12:14.974
след това LTE вече използваше значително
повече, а сега 5G се нуждае от още много повече.

12:14.974 --> 12:22.935
И, както казах, всичко зависи от конкретния случай, подходът е
гъвкав, но това е приблизително как може да си го представите.

12:22.935 --> 12:33.348
Е, сега вече имаме, така да се каже, основите, а
това, което следва, нека го наречем „критичните моменти“.

12:33.348 --> 12:38.925
Това бяха засега основните принципи. Ето отново спектрите.

12:38.925 --> 12:48.714
Както се вижда, 5G изисква значително повече от 4G или LTE.
Между другото, LTE е съкращение от „Long Term Evolution“.

12:48.714 --> 12:54.831
Доста безсмислено нещо, има и различни етапи.

12:54.831 --> 13:03.571
Сега нещата стават интересни от гледна
точка на биологията или потенциалните вреди.

13:03.571 --> 13:13.473
Има един критерий: колкото по-висока е
честотата, толкова по-голяма е предаваната енергия.

13:13.473 --> 13:24.476
Някои от вас може би знаят, че радиосигналът е вълна,
но в същото време той е и нещо като малко оръдейно

13:24.476 --> 13:31.282
ядро или фотон – при светлината го наричаме също фотон.

13:31.282 --> 13:38.380
И колкото по-висока е честотата, толкова
по-голяма е енергията, която се съдържа в това нещо.

13:38.380 --> 13:53.709
И ако тази 5G вълна се абсорбира от кожата ми или от очите ми, тя
има определена дълбочина на проникване и се абсорбира напълно.

13:53.709 --> 14:03.558
И ако сега, да речем, говоря за 100 MHz в сравнение с
8 GHz, това означава, че енергията на всеки енергиен

14:03.558 --> 14:09.067
пакет, който въздейства върху мен, е 80 пъти по-голяма.

14:09.067 --> 14:15.555
То е едновременно вълна и нещо като пакет,
в зависимост от това как го разглеждаме.

14:17.329 --> 14:19.962
И това е най-лошото от всичко.

14:19.962 --> 14:27.078
Чух в една лекция или презентация:
„Да, това е чудесно“, или какво виждаме?

14:27.078 --> 14:36.389
Тук виждаме, че колкото по-висока е честотата,
толкова по-малка е дълбочината на проникване.

14:36.389 --> 14:41.693
Това е дълбочината на проникване, това е
честотата – и двете са логаритмични графики.

14:41.693 --> 14:47.673
В противен случай нищо не би се виждало, ако беше
линейно, и трябва да запомним само едно: колкото по-висока е

14:47.673 --> 14:51.720
честотата, толкова по-малка е дълбочината на проникване.

14:51.720 --> 14:56.473
Беше казано: „Това е добре, така няма да влезе толкова навътре.“

14:56.473 --> 15:02.626
Освен всичко друго, имам и квалификация по
радиационна безопасност, тъй като дълги

15:02.626 --> 15:06.411
години съм работил с радиоактивни вещества.

15:06.411 --> 15:14.223
Там научих, че колкото по-малка е
дълбочината на проникване, толкова по-лошо. Защо?

15:14.223 --> 15:22.860
Енергийната плътност – без значение дали става дума за
радиоактивно йонизиращо лъчение или за нейонизиращо лъчение.

15:22.860 --> 15:30.722
Колкото по-малка е дълбочината на проникване,
толкова повече енергия се натрупва в даден обем.

15:30.722 --> 15:37.546
И това, мисля, е логично: колкото повече енергия
постъпва в даден обем, толкова по-голяма е

15:37.546 --> 15:42.674
вероятността това да доведе до проблеми и да причини щети.

15:42.674 --> 15:53.385
Всъщност се каза доста наивно: да, ионизиращото лъчение, разбира
се, е вредно, но просто е така – следващите

15:53.385 --> 16:05.256
оратори със сигурност ще го обяснят по-подробно – че и
при това нейонизиращо лъчение също има проблеми.

16:05.256 --> 16:08.960
Е, това може би е най-важният слайд от всички.

16:08.960 --> 16:14.170
Малката дълбочина на проникване не е добра, а лоша.

16:14.170 --> 16:21.360
Ето, отляво виждаме схематично изображение, типично за 5G.

16:21.360 --> 16:33.451
Не става дума за цялата 5G мрежа – т.е. в отдалечените селски
райони това няма да се случи – но в гъсто застроените райони ще

16:33.451 --> 16:42.640
се използва не една-единствена антена, а т.нар.
антенна матрица, например 8x8 предавателя, чрез

16:42.640 --> 16:48.089
електротехническа манипулация, за да се генерира лъч.

16:48.089 --> 16:54.697
Но когато чуем думата „лъч“, си представяме
фенерче или лазер, а всъщност не е точно това.

16:54.697 --> 16:58.902
Докато се подготвях за тази
лекция, първо трябваше и аз да го науча.

16:58.902 --> 17:01.011
И аз си го представях нещо такова.

17:01.011 --> 17:14.303
Но не, не е точно така, наричат ги още „лъчи на
молив“, а по-скоро е така: това е т.нар. полярна диаграма.

17:14.303 --> 17:22.858
Това показва в каква посока е интензивността при толкова и
толкова отделни антени, които излъчват

17:22.858 --> 17:32.447
координирано помежду си, и виждаме в посока 0 градуса – това
е главният лъч; тези неща се наричат още „лъчи“.

17:32.447 --> 17:40.294
Това не е толкова локализирано и насочено, но, разбира се, за
практическото приложение е много по-добро, отколкото ако

17:40.294 --> 17:44.516
имаше всестранно излъчване, както видяхме при сферичните вълни.

17:44.516 --> 17:50.576
То се насочва конкретно към този, който се нуждае
от него, и донякъде към заобикалящата го среда,

17:50.576 --> 17:53.539
а останалите вече не го забелязват толкова много.

17:53.539 --> 17:59.930
Това вече е нещо положително, но този, който се намира в
зоната на облъчване – а това не е само той, а може би и някой,

17:59.930 --> 18:03.560
който случайно стои до него – естествено също ще бъде засегнат.

18:03.560 --> 18:12.624
Но както вече казах, всъщност по-голямата опасност
е самото устройство, поне когато го държиш така .

18:12.624 --> 18:17.880
Когато ползваш функцията за свободно говорене
и държиш телефона в ръка по този начин, е

18:17.880 --> 18:21.764
много по-удобно, затова го препоръчвам горещо.

18:21.764 --> 18:36.684
Добре, значи 5G е с честота 700 MHz, а тук пише „до 26
GHz“, така че според моите познания 5G достига само

18:36.684 --> 18:44.832
до 8 GHz – точно както казват в Радио Ериван: „Зависи!“

18:44.832 --> 18:50.947
Така че, ако имам селска местност, там използвам ниските честоти.

18:50.947 --> 19:02.941
Защо? Защото те практически не се абсорбират от
въздуха, така че за тази зона не ми е нужна базова станция.

19:02.941 --> 19:10.815
Ако искам да работя с насочен лъч, т.е. с най-високите честоти,
тогава, ако се съди по приблизителна преценка, вероятно ще ми

19:10.815 --> 19:14.205
трябват 100 по-малки базови станции. А това е много по-скъпо.

19:14.205 --> 19:17.856
И освен това има средна зона и по-тясна зона.

19:17.856 --> 19:25.333
И така трябва да си го представите. Във Вилсбибург,
който не е особено голям, мисля, че е по-скоро средно голям.

19:25.333 --> 19:33.538
А когато сме в по-голям град, там 5G – най-вероятно, дали вече
днес или някой ден в близко бъдеще – 5G, това

19:33.538 --> 19:41.020
все пак отнема известно време, докато всичко
това бъде реализирано от техническа гледна точка.

19:41.020 --> 19:43.518
Все пак това струва малко пари.

19:43.518 --> 19:52.114
Добре, така че това са – да речем – засега само
техническите аспекти, които изложих, и донякъде

19:52.114 --> 19:56.185
вече намекнах къде биха могли да възникнат проблеми.

19:56.185 --> 20:03.254
Като цяло ми липсва така нареченият принцип на предпазливост.

20:03.254 --> 20:12.232
Всъщност досега в ЕС беше обичайна практика нова технология да се
въвежда едва след като чрез адекватен анализ

20:12.232 --> 20:19.940
на риска и адекватна оценка на риска се
стигне до убеждението, че тя всъщност е безопасна.

20:19.940 --> 20:22.183
В САЩ нещата стоят малко по-различно.

20:22.183 --> 20:30.300
Първо се действа, после се наблюдава дали ще се случи
нещо, и ако се случи, се реагира, за да се предотврати.

20:32.252 --> 20:39.869
Нашият скъп водещ Рони спомена по-рано и
ваксината срещу коронавируса – в този случай

20:39.869 --> 20:45.120
принципът на предпазливост далеч не се е спазвал.

20:45.120 --> 20:50.165
Дори бившият ни федерален канцлер
каза: „Всички ние сме опитни зайци“.

20:50.165 --> 20:57.756
Но съм сигурен, че не много от тези, които седят тук,
са се съгласили да бъдат използвани като опитни зайци.

20:57.756 --> 21:10.759
И така, що се отнася до мобилната телефония, считам,
че някъде принципът на предпазливост не е бил спазен.

21:10.759 --> 21:14.212
И аз спазих 20-те си минути почти точно.

21:14.212 --> 21:23.860
И така, да обобщим още веднъж: радиовълните не се
виждат, разпространяват се във вакуум, но с огромна скорост.

21:23.860 --> 21:28.149
И мобилната връзка без съмнение има
полезно приложение, както вече спомена и Рони.

21:28.149 --> 21:33.709
Но, както вече казах, всъщност важи принципът на предпазливостта.

21:33.709 --> 21:40.690
Колкото по-висока е честотата, толкова
по-голям е притокът на енергия, а при гъсто

21:40.690 --> 21:45.179
застроени райони има или ще има насочено излъчване.

21:45.179 --> 21:52.548
От една страна, това е добре, че общото натоварване се
намалява малко, но от друга страна не е толкова добре –

21:52.548 --> 21:57.538
който се намира в лъча, той просто е малко по-натоварен.

21:57.538 --> 22:00.796
Да, това е всичко. Благодаря.

22:05.105 --> 22:10.754
Излъчванията от мобилни телефони и Wi-Fi
вредят на хората, животните и околната среда.

22:10.754 --> 22:13.578
Нуждаем се от зони без излъчване! asza.org