WEBVTT

00:00.125 --> 00:01.320
Teď to začne být zajímavé.

00:01.320 --> 00:06.117
Kritérium: Čím vyšší je
frekvence, tím vyšší je přenášená energie.

00:06.117 --> 00:14.020
Někdo z vás možná ví, že rádiový signál je vlna,
ale zároveň je to i něco jako malá dělová koule.

00:14.020 --> 00:19.041
A čím vyšší je frekvence, tím větší
je energie, kterou ta věc obsahuje.

00:19.041 --> 00:25.450
Dobře, tak teď bych ale konečně rád
představil prvního přednášejícího.

00:25.450 --> 00:32.412
Je známý jako „barevný pes“, a to nejen v našem prostředí, ale i
daleko za jeho hranicemi, protože můj nesmírně sympatický a všemi

00:32.412 --> 00:38.785
oblíbený kolega z představenstva MWGFD, fyzik a profesor Werner
Bergholz, je také odborným členem různých vyšetřovacích

00:38.785 --> 00:45.994
komisí – například komisí zabývajících se vyhodnocením situace
kolem koronaviru v spolkových zemích Braniborsko a Durynsko.

00:45.994 --> 00:53.430
Je bývalým profesorem elektrotechniky na Jacobs University
v Brémách a 17 let působil také ve společnosti Siemens v

00:53.430 --> 00:58.017
Mnichově a Řezně jako odborník na řízení kvality a rizik.

00:58.017 --> 01:06.049
Jsme zvědaví, milý Wernere, co nám řekneš ve svém úvodním
příspěvku k dnešnímu tématu s názvem „Mobilní

01:06.049 --> 01:15.648
komunikační technologie: fyzikální základy a
technické výhody 5G“, a tímto ti předávám slovo.

01:15.648 --> 01:19.351
Mockrát děkuji, drahý Ronny, za tato milá slova.

01:19.351 --> 01:27.030
Jak jsem už napsal: „Fyzikální základy a
technické výhody“. Ale – tečka, tečka, tečka...

01:27.030 --> 01:39.225
Nejprve se budu věnovat základům a, jak jsem
uvedl v tiskové zprávě, začnu u Adama a Evy.

01:39.225 --> 01:52.224
A teď vám ukážu krátké video, ve kterém někdo
hodí kámen do vody a je vidět, jak se vlna šíří.

01:52.224 --> 01:58.090
Přesně tak si lze představit
rádiové vlny, a hned k tomu něco řeknu.

01:58.090 --> 02:00.361
Uvidíme, jestli to bude fungovat.

02:00.361 --> 02:06.688
Takže ještě jednou v kostce: Co je to rádiová
vlna – aby si člověk udělal nějakou představu.

02:06.688 --> 02:10.981
Jaký je vlastně rozdíl mezi rozhlasovým vysíláním –
které přece máme už 100 let a déle – a mobilním

02:10.981 --> 02:14.548
vysíláním? Proč se vlastně používají tak vysoké frekvence?

02:14.548 --> 02:22.940
A co je nejdůležitější: Proč nejsou tyto
vlastnosti vysokých frekvencí nutně jen neškodné?

02:22.940 --> 02:27.119
A o tom pak více řeknou následující přednášející.

02:27.119 --> 02:30.629
Tak, kámen už brzy spadne.

02:39.970 --> 02:45.282
Tak, viděli jsme dvě věci. Vlna se šíří.

02:45.282 --> 02:53.007
V takovém případě se jedná o takřka
dvourozměrnou vlnu. Jedná se o pohyb hmoty.

02:53.007 --> 02:57.811
A jak je teď vidět na snímku, jsou tam i další vlny.

02:57.811 --> 03:03.654
A to přesně odpovídá skutečnosti, což je do
jisté míry i důvodem, proč je to tak nebezpečné.

03:03.654 --> 03:11.095
Když mám v takové místnosti mobil – a teď předpokládejme, že
zrovna nejsme na přednášce –, pak by možná 20

03:11.095 --> 03:18.419
lidí nebo i více právě používalo svůj smartphone, a
to by znamenalo, že by tam panoval signální chaos.

03:18.419 --> 03:20.394
Je to podobné jako na večírku.

03:20.394 --> 03:28.290
Všichni tam musí zvýšit svou intenzitu, a to
není zrovna to, o co by se teď mělo usilovat.

03:28.290 --> 03:33.992
Dobře, takže jsme viděli, jak se
kámen ponoří do vody, a voda se rozvíří.

03:33.992 --> 03:36.391
U rádiových vln je to podobné.

03:36.391 --> 03:44.820
Anténa vyzařuje, avšak nyní ne ve dvou rozměrech, nýbrž sféricky.

03:44.820 --> 03:53.056
A co je nejdůležitější, neobsahuje
žádnou hmotu, funguje to i ve vakuu.

03:53.056 --> 03:58.380
A obvykle nic nevidíte, nic neslyšíte.

03:58.380 --> 04:11.158
A to, že něco takového vůbec existuje a že se tím zabývali vědci,
vděčíme fyzikovi Heinrichu Hertzovi, který – náhle

04:11.158 --> 04:23.910
vypnul silný proud, poté sestavil přijímač a tam to
pak trochu jiskřilo, a proto se tomu říká „funken“.

04:23.910 --> 04:33.183
Existuje ještě jeden obrovský rozdíl, který je
z praktického hlediska velmi důležitý: jak jsme

04:33.183 --> 04:38.585
viděli, vodní vlny se šířily rychlostí 20 cm/s.

04:38.585 --> 04:46.657
Zvukové vlny známe také – 300 m/s –
každý je už někdy zažil při bouřce.

04:46.657 --> 04:58.752
Vidíme blesk a v závislosti na tom, kde se objevil, trvá jedna
až deset – nebo i více – sekund, než uslyšíme hrom, 300 m/s.

04:58.752 --> 05:11.776
Elektromagnetické vlny se šíří o něco rychleji,
a to nikoli rychlostí 300 m/s, ale 300 000 km/s.

05:11.776 --> 05:19.916
Tedy 300 000 000 m/s, milionkrát rychleji.

05:19.916 --> 05:24.704
To je samozřejmě pro praktické použití velmi důležité.

05:24.704 --> 05:34.820
Abychom to ale uvedli do správné
perspektivy: Pokud někdo na Měsíci zapne laser, trvá

05:34.820 --> 05:41.055
to asi jednu sekundu, než to tady uvidíme.

05:41.055 --> 05:44.524
Kdyby se totéž stalo na Slunci, trvalo by to osm minut.

05:44.524 --> 05:50.366
To je jen pro ilustraci, jak velké jsou vzdálenosti ve vesmíru.

05:50.366 --> 06:07.456
To je nyní jediný vzorec: Vlnová délka souvisí s
rychlostí světla c, tedy 300 000 km/s děleno frekvencí.

06:07.456 --> 06:13.152
Takhle to lze zhruba představit –
kolem člověka propluje tolik a tolik vln.

06:13.152 --> 06:20.089
To znamená, že čím vyšší je
frekvence, tím kratší je vlnová délka.

06:20.089 --> 06:31.017
Takže současná síť 5G využívá vlnové délky v tomto
rozsahu , a dříve se ještě používaly střední vlny,

06:31.017 --> 06:36.635
které měly vlnové délky 1 000 metrů nebo 1 600 metrů.

06:36.635 --> 06:43.240
Tzv. krátké vlny měly například délku 49 metrů,
což ještě spadalo do rozsahu kilohertzů (kHz).

06:43.240 --> 06:51.735
A teprve u UKW – ultrakrátkých vln, jak se tomu tehdy říkalo (dnes
by to samozřejmě bylo stále relativně dlouhé) – se přešlo do

06:51.735 --> 06:57.968
megahertzového rozsahu (MHz), tedy do 1 milionu kmitů za sekundu.

06:57.968 --> 07:01.443
Tak, to by prozatím bylo k několika základním věcem.

07:01.443 --> 07:07.808
Takže si zapamatujme:
elektromagnetické vlny nelze slyšet ani vidět.

07:07.808 --> 07:10.920
Někteří ji cítí, většina ne, já ne.

07:10.920 --> 07:18.451
A šíří se neuvěřitelně rychle, přičemž
vlnová délka či frekvence není úplně bez významu.

07:18.451 --> 07:22.763
No, rozhlas už máme „věčnost a tři dny“.

07:22.763 --> 07:31.621
Existovala jedna ústřední stanice – „věčnost a tři dny“ to je
zhruba 100 let –, mnoho přijímačů, ale jak již bylo řečeno, pouze

07:31.621 --> 07:36.904
jedna stanice, a tok informací probíhal pouze jedním směrem.

07:36.904 --> 07:47.640
A právě u středních vln byla šířka pásma malá, protože
se v podstatě vysílala řeč nebo hudba v průměrné kvalitě.

07:47.640 --> 07:51.973
A to nás teď přivádí k jedné věci:

07:51.973 --> 07:59.989
Pokud chci přenášet informace – řeč, hudební
soubory nebo video –, není k tomu zapotřebí

07:59.989 --> 08:05.152
pouze jedna frekvence, ale určitá šířka pásma.

08:05.152 --> 08:06.625
Takže za to musím zaplatit.

08:06.625 --> 08:19.021
V mobilní komunikaci se nemluví o kilohertzech,
zpočátku se mluvilo o megahertzech a nyní o

08:19.021 --> 08:27.687
gigahertzech – u 5G se jedná o rozsah až do 6 nebo 8 GHz.

08:27.687 --> 08:31.406
Za chvilku se k tomu vrátím a vysvětlím,
proč jsou vysoké frekvence tak důležité.

08:31.406 --> 08:40.206
Takže teď k mobilní komunikaci, to je jasné, máme vysílač,
základnovou stanici, obvykle vzdálenou jeden nebo několik

08:40.206 --> 08:47.262
kilometrů – u 5G to může být i jen 100 metrů –
mnoho telefonů jako přijímačů a mnoho telefonů

08:47.262 --> 08:51.684
současně jako vysílačů, to jsem už krátce zmínil.

08:51.684 --> 08:56.036
Když všichni dělají něco najednou, vznikne z toho pěkný zmatek.

08:56.036 --> 09:02.239
A já pořád potřebuji větší šířku
pásma a vyšší přenosovou rychlost.

09:02.239 --> 09:06.543
To si ostatně lze představit podobně jako u federálního rozpočtu:

09:06.543 --> 09:16.753
To bylo kdysi kolem roku 1950, kdy jsem se
narodil, v řádu 100 milionů, stovek milionů.

09:16.753 --> 09:20.074
Díky tomu jsem pak mohl
financovat projekty v hodnotě 2–3 milionů.

09:20.074 --> 09:27.346
Teď už mluvíme o miliardách, a k tomu samozřejmě
potřebuji státní rozpočet ve výši 500 miliard nebo tak nějak.

09:27.346 --> 09:33.260
Tady je to podobné – když chci přenášet velké
objemy dat, potřebuji mnohem větší šířku pásma.

09:33.260 --> 09:42.272
Typický příklad: u původního analogového
televizního vysílání to byla šířka pásma přibližně 5 MHz.

09:42.272 --> 09:47.712
V digitálním vysílání už jen asi 1 MHz a ještě trochu víc.

09:47.712 --> 09:58.969
U GHz záleží na tom, jakou šířku pásma používám a
kolik dat právě chci přenášet, a to se řídí dynamicky.

09:58.969 --> 10:06.693
Takže ještě jednou k šířce pásma – vlastně jsem to už právě
zmínil: analogové rozhlasové vysílání je náchylné k rušení,

10:06.693 --> 10:11.226
zatímco digitální televize a rozhlas jsou vůči rušení odolné.

10:11.226 --> 10:21.608
Ale jen tak mimochodem jsem zmínil, že
digitální televize má malé systematické chyby.

10:21.608 --> 10:29.123
Pokud jsou mezi námi fotbaloví fanoušci, všimněte si, že když je
hráč malý, má třeba na sobě něco červeného a

10:29.123 --> 10:35.428
běží po zeleném trávníku, vždycky ho
obklopuje malá čára, pokud se na to dobře podíváte.

10:35.428 --> 10:38.375
Je to chyba, ale nijak zvlášť nevadí.

10:38.375 --> 10:43.700
Z matematického hlediska se jedná o
tzv. Gibbsův jev – víc k tomu neřeknu.

10:43.700 --> 10:47.756
Takže, co se týče přenosu, už jsem
vysvětlil, proč jsou ty frekvence tak vysoké.

10:47.756 --> 10:55.919
Každý přenos vyžaduje určitý
frekvenční rozměr, tedy frekvenční pásmo.

10:55.919 --> 10:58.778
To se nesmí překrývat s ostatními.

10:58.778 --> 11:07.461
A když mám hodně stanic, potřebuji prostě mnohem větší šířku
pásma, a když chci přenášet velké množství dat, tak ještě větší.

11:07.461 --> 11:13.976
Takže video, jak jsem už říkal, MHz, spousta dat, 10 až 100 MHz.

11:13.976 --> 11:16.735
Pravděpodobně by to šlo i víc, záleží na okolnostech.

11:16.735 --> 11:23.952
U 6G určitě – záleží samozřejmě vždy
na tom, jaké požadavky zrovna máte.

11:26.571 --> 11:32.613
Dobře, už jsem to krátce naznačil ústně, a to
záměrně, protože když jen něco vyprávím, lidé tomu

11:32.613 --> 11:37.500
věnují větší pozornost, než když to zároveň vidí.

11:37.500 --> 11:44.806
Takže: 100 MHz odpovídá přibližně tomu, že
potřebuji rozpočet v řádu miliard eur, nebo že

11:44.806 --> 11:49.554
potřebuji frekvenční rozpočet v řádu gigahertzů.

11:49.554 --> 12:05.723
A na tom grafu, tam vpravo, jsou uvedeny šířky pásma, které
například potřebovalo UMTS – to byla 3G –, pak LTE už

12:05.723 --> 12:14.974
potřebovalo výrazně více a nyní 5G potřebuje ještě mnohem více.

12:14.974 --> 12:22.935
A jak už bylo řečeno, záleží na konkrétní situaci, přistupuje
se k tomu flexibilně, ale takhle si to zhruba můžete představit.

12:22.935 --> 12:33.348
Tak a teď máme, řekněme, základy a to, co
přijde teď, jsou, řekněme, ty klíčové věci.

12:33.348 --> 12:38.925
To byly prozatím základy. Zde jsou
ještě jednou znázorněna spektra.

12:38.925 --> 12:48.714
Je vidět, že 5G vyžaduje podstatně více než 4G nebo
LTE. LTE mimochodem znamená „Long Term Evolution“.

12:48.714 --> 12:54.831
Docela nic neříkající věc, má i různá stádia.

12:54.831 --> 13:03.571
Teď to začíná být zajímavé z
hlediska biologie nebo možného poškození.

13:03.571 --> 13:13.473
Existuje jedno kritérium: Čím vyšší je
frekvence, tím vyšší je přenášená energie.

13:13.473 --> 13:24.213
Někteří z vás možná vědí, že rádiový signál je
vlna, ale zároveň je to něco jako malá dělová

13:24.213 --> 13:31.282
koule nebo foton – u světla se tomu také říká foton.

13:31.282 --> 13:38.380
A čím vyšší je frekvence, tím větší
je energie, kterou ta věc obsahuje.

13:38.380 --> 13:53.709
A pokud je tato vlna 5G absorbována mou kůží nebo
očima, má určitou hloubku proniknutí a je zcela absorbována.

13:53.709 --> 14:03.386
A když teď mluvím, řekněme, o 100 MHz ve
srovnání s 8 GHz, znamená to, že na mě tam působí

14:03.386 --> 14:09.067
80krát více energie na jeden energetický balíček.

14:09.067 --> 14:15.555
Je to zároveň vlna i takový
balíček, podle toho, jak se na to díváte.

14:17.329 --> 14:19.962
A to je to nejhorší ze všeho.

14:19.962 --> 14:27.078
Slyšel jsem v nějaké přednášce nebo
prezentaci: „Jo, to je super“, nebo co vidíme?

14:27.078 --> 14:36.389
Zde vidíme, že čím vyšší je
frekvence, tím menší je hloubka pronikání.

14:36.389 --> 14:41.693
Toto je hloubka proniknutí, toto je frekvence –
v obou případech se jedná o logaritmické grafy.

14:41.693 --> 14:51.720
Jinak by nebylo nic vidět, kdyby to bylo lineární, a zapamatujme
si jen toto: čím vyšší frekvence, tím menší hloubka pronikání.

14:51.720 --> 14:56.473
Bylo řečeno: „To je přece dobře, pak to nezajde tak hluboko.“

14:56.473 --> 15:02.629
Jsem mimo jiné také kvalifikovaný pracovník
v oblasti radiační ochrany, protože jsem

15:02.629 --> 15:06.411
mnoho let pracoval s radioaktivními látkami.

15:06.411 --> 15:14.223
Tam jsem se naučil, že čím menší je
hloubka proniknutí, tím horší to je. Proč?

15:14.223 --> 15:22.860
Energetická hustota – nezáleží na tom, zda se jedná o
radioaktivní ionizující záření, nebo o neionizující záření.

15:22.860 --> 15:30.722
Čím menší je hloubka proniknutí, tím
více energie se v daném objemu akumuluje.

15:30.722 --> 15:42.674
A to je, myslím, logické: čím více energie dopadne na určitý
objem, tím větší je šance, že to může způsobit problémy a škody.

15:42.674 --> 15:53.409
Vlastně se tu docela naivně říkalo: ano, ionizující záření – to
je jasné, že je samozřejmě škodlivé, ale je to prostě tak

15:53.409 --> 16:05.256
– což následující řečníci jistě ještě podrobněji vysvětlí
–, že i u tohoto neionizujícího záření existují problémy.

16:05.256 --> 16:08.960
No, tohle je možná vůbec nejdůležitější snímek.

16:08.960 --> 16:14.170
Malá hloubka proniknutí není dobrá, ale špatná.

16:14.170 --> 16:21.360
Tak, vlevo vidíme schématické
znázornění, které je typické pro 5G.

16:21.360 --> 16:34.819
Ne ve všech případech 5G – tedy na venkově to tak nebude – ale v
hustě zastavěných oblastech to bude fungovat tak, že se pomocí

16:34.819 --> 16:48.089
elektrotechnické manipulace vytvoří paprsek nikoli pomocí jedné
antény, ale pomocí tzv. anténní matice, např. 8×8 vysílačů.

16:48.089 --> 16:54.697
Ale když se řekne „paprsek“, člověk si
představí baterku nebo laser, ale o to tady nejde.

16:54.697 --> 16:58.902
Při přípravě na tuto přednášku
jsem se to také nejprve musel naučit.

16:58.902 --> 17:01.011
Tak nějak jsem si to taky představoval.

17:01.011 --> 17:14.303
Ale ne, tak to není, říká se jim také „tužkové paprsky“,
ale spíš je to takhle: Tohle je takzvaný polární diagram.

17:14.303 --> 17:24.120
To ukazuje, jaká je intenzita signálu při takovém a takovém počtu
jednotlivých antén, které vysílají koordinovaně,

17:24.120 --> 17:32.447
a když se podíváme ve směru 0 stupňů, vidíme
hlavní paprsek – těmto útvarům se také říká paprsky.

17:32.447 --> 17:40.253
Není to tak lokalizované a tak směrované, ale pro dané
použití je to samozřejmě mnohem lepší, než kdyby šlo o

17:40.253 --> 17:44.516
všesměrové vyzařování, jak jsme to viděli u sférických vln.

17:44.516 --> 17:53.539
Zaměřuje se konkrétně na toho, kdo to potřebuje, a trochu i
na jeho okolí, zatímco ostatní si toho už tolik nevšimnou.

17:53.539 --> 17:59.933
To je sice pozitivní věc, ale ten, kdo se nachází v
dosahu záření – a to není jen on, ale možná i někdo, kdo

17:59.933 --> 18:03.560
náhodou stojí vedle něj – tomu to samozřejmě také schytá.

18:03.560 --> 18:12.624
Ale jak jsem už řekl, větší nebezpečí vlastně představuje
vlastní zařízení, alespoň pokud s ním zacházíte takhle .

18:12.624 --> 18:21.764
Když telefonujete s volnou rukou a držíte ho v ruce
takhle, je to mnohem lepší, takže to mohu jen doporučit.

18:21.764 --> 18:36.817
No dobře, 5G má tedy 700 MHz, tady se píše až 26
GHz, takže podle mých informací dosahuje 5G jen do 8

18:36.817 --> 18:44.832
GHz – přesně jako v rádiu Jerevan: „Záleží na tom!“

18:44.832 --> 18:50.947
Takže pokud mám venkovskou oblast, tam využiji nízké frekvence.

18:50.947 --> 19:02.941
Proč? Protože je vzduch prakticky neabsorbuje,
takže pro tuto oblast nepotřebuji základnovou stanici.

19:02.941 --> 19:09.284
Pokud chci pracovat s usměrněným paprskem, tedy s nejvyššími
frekvencemi, pak podle „odhadu z hlavy“ budu

19:09.284 --> 19:14.205
pravděpodobně potřebovat 100 menších
základnových stanic. To je samozřejmě mnohem dražší.

19:14.205 --> 19:17.856
A pak je tu střední část a užší část.

19:17.856 --> 19:25.333
A tak si to musíte představit. Vilsbiburg není nijak
zvlášť velký, řekl bych, že spíš patří k těm středně velkým.

19:25.333 --> 19:33.280
A když jsme ve větším městě, tam se tomu říká 5G – s velkou
pravděpodobností, ať už dnes nebo někdy v

19:33.280 --> 19:41.020
blízké budoucnosti – 5G, protože to přece chvíli
trvá, než se to všechno technicky zrealizuje.

19:41.020 --> 19:43.518
Vždyť to taky něco stojí.

19:43.518 --> 19:52.049
Dobře, takže to je teď – řekněme – představil
jsem zatím jen technickou stránku věci a

19:52.049 --> 19:56.185
trochu jsem naznačil, kde by mohly být problémy.

19:56.185 --> 20:03.254
Obecně řečeno mi chybí takzvaná zásada předběžné opatrnosti.

20:03.254 --> 20:14.222
V EU bylo dosud vlastně běžné, že se nová technologie
zavádí teprve tehdy, když se na základě řádné analýzy rizik a

20:14.222 --> 20:19.940
řádného posouzení rizik ověří, že je skutečně v pořádku.

20:19.940 --> 20:22.183
V USA je to trochu naopak.

20:22.183 --> 20:30.300
Nejdřív to zkusíš, pak se podíváš, jestli se
něco stane, a když se něco stane, tak to zastavíš.

20:32.252 --> 20:40.153
Náš milý moderátor Ronny se před chvílí zmínil i
o vakcíně proti koronaviru – v tomto případě se

20:40.153 --> 20:45.120
zásada předběžné opatrnosti zdaleka neuplatňovala.

20:45.120 --> 20:50.165
Vždyť dokonce i náš bývalý spolkový
kancléř řekl: „Všichni jsme pokusní králíci.“

20:50.165 --> 20:57.756
Jsem si ale jistý, že málokdo z těch, kteří
tu sedí, se nechal využít jako pokusný králík.

20:57.756 --> 21:10.759
A pokud jde o mobilní komunikaci, domnívám se, že v
tomto ohledu nebylo dodrženo zásada předběžné opatrnosti.

21:10.759 --> 21:14.212
A těch 20 minut se mi podařilo dodržet téměř přesně.

21:14.212 --> 21:23.860
Takže ještě jednou shrnutí: rádiové vlny, nejsou
vidět, šíří se ve vakuu, ale opravdu obrovskou rychlostí.

21:23.860 --> 21:28.149
A mobilní komunikace má bezpochyby
užitečné využití, jak už zmínil i Ronny.

21:28.149 --> 21:33.709
Ale, jak už jsem řekl, zásada předběžné opatrnosti vlastně platí.

21:33.709 --> 21:40.807
Čím vyšší je frekvence, tím vyšší je přísun
energie, a v hustě zastavěných oblastech

21:40.807 --> 21:45.179
dochází nebo bude docházet k směrovému vyzařování.

21:45.179 --> 21:52.429
Na jednu stranu je to dobré, že se celkové zatížení trochu
sníží, ale na druhou stranu to zase není tak dobré – ten,

21:52.429 --> 21:57.538
kdo se ocitne v tom proudu, je pak prostě o něco více zatížen.

21:57.538 --> 22:00.796
Ano, to je vše. Děkuji.

22:05.105 --> 22:13.578
Záření z mobilních telefonů a Wi-Fi škodí lidem, zvířatům a
životnímu prostředí. Potřebujeme zóny bez záření! asza.org