Теперь становится интересно.
Критерий: чем выше частота, тем больше передаваемая энергия.
Кто-то, возможно, знает, что радиосигнал — это волна, но в то же время он похож на маленький пушечный ядро.
И чем выше частота, тем больше энергии содержится в этом предмете.
Хорошо, тогда я бы хотел наконец-то представить первого докладчика.
Он известен как «красочная личность» не только в нашем кругу, но и далеко за его пределами, ведь мой чрезвычайно симпатичный и
всеми любимый коллега по правлению MWGFD, физик, профессор Вернер Бергхольц, также является экспертом в составе различных
следственных комиссий — например, по анализу ситуации с коронавирусом в федеральных землях Бранденбург и Тюрингия.
Он является бывшим профессором электротехники в Университете Джейкобса в Бремене, а также в течение 17 лет
работал в компании «Сименс» в Мюнхене и Регенсбурге в качестве эксперта по управлению качеством и рисками.
Дорогой Вернер, нам очень интересно, о чём ты расскажешь нам в своём вступительном докладе по сегодняшней теме под названием
«Технологии мобильной связи: физические основы и технические преимущества 5G», и с этими словами я передаю тебе слово.
Большое спасибо, дорогой Ронни, за эти теплые слова.
Я ведь написал: «Физические основы и технические преимущества». Но — точка, точка, точка...
Сначала я расскажу об основах, и, как я уже написал в пресс-релизе, начну с Адама и Евы.
А сейчас я покажу вам короткое видео, в котором камень бросают в воду, и видно, как распространяется волна.
Именно так и можно представить себе радиоволны, и я сразу же скажу об этом несколько слов.
Давайте посмотрим, сработает ли это.
Итак, еще раз кратко: Что такое радиоволна — чтобы немного составить об этом представление.
В чём же заключается разница между радиовещанием — которое существует уже более 100 лет — и мобильной
связью? Почему для неё используются такие высокие частоты?
И самое главное: почему эти свойства высоких частот не всегда безобидны?
И об этом подробнее расскажут следующие докладчики.
Итак, камень вот-вот упадет.
Итак, мы заметили две вещи. Волна распространяется.
В этом случае речь идет о квазидвумерной волне. Это движение материи.
И если присмотреться к этому снимку, то можно заметить, что там есть и другие волны.
И это в точности соответствует действительности, что и составляет, в некоторой степени, всю опасность.
Если у меня с собой мобильный телефон в такой комнате — и давайте предположим, что мы сейчас не на лекции, — то, возможно, 20
человек или больше в этот момент пользуются своими смартфонами, а это означает, что возникает «радиочастотный хаос».
Это похоже на вечеринку.
Здесь всем придется повысить интенсивность, а это сейчас не обязательно стоит делать.
Ладно, итак, камень упал в воду — мы это видели, и вода задвигалась.
С радиоволнами дело обстоит примерно так же.
Антенна излучает, однако теперь не в двухмерном пространстве, а в виде сферического излучения.
И самое главное — здесь нет никакой материи, это работает даже в вакууме.
И обычно ничего не видно, ничего не слышно.
А то, что такое вообще существует и было научно изучено, мы обязаны физику Генриху Герцу, который — внезапно отключил
сильный ток, а затем соорудил приемник, и там произошло небольшое искрение, и именно поэтому это называется «искрение».
Есть ещё одно огромное различие, которое очень важно для практики: как мы видели, волновые
явления в воде распространяются со скоростью 20 см/с.
Звуковые волны — мы их тоже знаем, скорость 300 м/с — каждый когда-нибудь слышал их во время грозы.
Видишь вспышку, и в зависимости от того, где она произошла, проходит от одной до десяти — а то и
больше — секунд, прежде чем услышишь гром: 300 м/с.
Скорость электромагнитных волн немного выше: не 300 м/с, а 300 000 км/с.
То есть 300 000 000 м/с, в миллион раз быстрее.
Конечно, это очень важно для практического применения.
Но чтобы понять масштаб: если кто-то на Луне включит лазер, то пройдет примерно секунда, прежде чем это станет видно отсюда.
Если бы то же самое произошло на Солнце, на это ушло бы восемь минут.
Вот это — для наглядности, чтобы показать, насколько велики расстояния в космосе.
Теперь это единственная формула: длина волны зависит от скорости света c, равной 300 000 км/с, деленной на частоту.
Вот так, мимо проплывает столько-то волн — примерно так можно себе это представить.
То есть, чем выше частота, тем короче длина волны.
Итак, современный 5G — это волны длиной примерно в этом диапазоне , а средние волны раньше ещё
использовались — их длина составляла 1 000 или 1 600 метров.
Так называемые короткие волны, например, составляли 49 метров, то есть частоты ещё находились в диапазоне килогерц (кГц).
И только с появлением UKW — ультракоротких волн, как тогда говорили (хотя сегодня это, конечно, тоже считалось бы
относительно длинной длиной волны), — перешли в диапазон мегагерц (МГц), то есть в диапазон 1 млн колебаний в секунду.
Итак, это пока что по поводу нескольких основных моментов.
Итак, запомним: электромагнитные волны нельзя ни услышать, ни увидеть.
Некоторые её чувствуют, большинство — нет, я — нет.
И они распространяются с невероятной скоростью, причем длина волны или частота играют не последнюю роль.
Ну что ж, у нас радио уже «целую вечность и три дня».
Существовал один центральный передатчик — «вечность и три дня» составляют примерно 100 лет, — много приемников,
но, как уже было сказано, только один передатчик, и поток информации шел только в одном направлении.
И именно на средних волнах полоса пропускания была небольшой, ведь в основном передавали
речь или музыку не самого высокого качества.
И это подводит нас к одному вопросу:
Если я хочу передать информацию — речь, музыкальные файлы или видео — то для этого требуется не
просто частота, а определённая полоса пропускания.
Значит, мне придется за это заплатить.
В сфере мобильной связи мы не говорим о килогерцах, сначала речь шла о мегагерцах, а сейчас — о
гигагерцах: в случае 5G это диапазон до 6 или 8 ГГц.
Я сейчас сразу же объясню, почему высокие частоты так важны.
Итак, теперь о мобильной связи, всё ясно, у нас есть передатчик, базовая станция, обычно расположенная на расстоянии одного или
нескольких километров — в случае 5G это может быть всего 100 метров — много телефонов в качестве
приемников и много телефонов одновременно в качестве передатчиков, об этом я уже кратко упоминал.
Получается красивый волнистый салат, когда все они одновременно что-то делают.
И мне всегда требуется большая пропускная способность и более высокая скорость передачи данных.
Кстати, это можно представить себе так же, как и в случае с федеральным бюджетом:
Это было раньше, около 1950 года, когда я родился, — порядка 100 миллионов, сотни миллионов.
Тогда я смог профинансировать проекты стоимостью 2–3 млн.
Теперь речь идет о миллиардах, и, конечно, для этого мне понадобится федеральный
бюджет в размере 500 миллиардов или около того.
Здесь ситуация примерно такая: если я хочу передавать данные с высокой скоростью, мне
требуется гораздо большая пропускная способность.
Вот типичный пример: в эпоху аналогового телевидения полоса пропускания составляла примерно 5 МГц.
В цифровом формате осталось всего около 1 МГц и чуть больше.
Что касается ГГц, то здесь всё зависит от того, какую полосу пропускания я использую и какой объём данных хочу
передать в данный момент, и это происходит динамически.
Итак, вернёмся к вопросу о пропускной способности — я, собственно, только что уже об этом говорил:
аналоговое радиовещание подвержено помехам, а цифровое телевидение и радиовещание устойчивы к помехам.
Но я просто вскользь упомянул, что в цифровом телевидении есть небольшие систематические ошибки.
Если среди нас есть футбольные фанаты, обратите внимание: если игрок невысокого роста, возможно, одет во что-то
красное и бежит по зеленому газону, то, если присмотреться, вокруг него всегда видна тоненькая линия.
Это ошибка, но она не бросается в глаза.
С математической точки зрения это так называемый феномен Гиббса — больше я об этом не скажу.
Итак, что касается передачи, я уже объяснил, почему используются такие высокие частоты.
Каждая передача требует определенного частотного ресурса, то есть частотного диапазона.
Это не должно пересекаться с остальным.
А если у меня много каналов, то мне просто требуется гораздо большая пропускная способность, а если я
хочу передавать большой объем данных, то и того больше.
Итак, видео, как я уже говорил, МГц, большой объем данных — от 10 до 100 МГц.
Возможно, можно добиться и большего — в зависимости от обстоятельств.
Что касается 6G, то, безусловно, — всё зависит от того, какие требования у вас в данный момент.
Ладно, я уже кратко упомянул об этом в разговоре — и сделал это специально, потому что когда я просто
рассказываю, люди прислушиваются к моим словам больше, чем когда они одновременно видят то, о чём я говорю.
Итак: 100 МГц соответствует примерно… мне нужен бюджет в миллиарды евро или мне нужен частотный диапазон в гигагерцах.
А на графике, справа, показаны диапазоны частот, которые, например, использовал UMTS — это был 3G, затем LTE уже
использовал значительно больше, а теперь 5G требует ещё больше.
И, как уже говорилось, всё зависит от ситуации, подход гибкий, но в общем-то так это и можно себе представить.
Итак, теперь у нас, так сказать, есть основы, а далее мы рассмотрим, так сказать, что является наиболее важным.
Вот, в принципе, и все основные моменты. А вот ещё раз спектры.
Как видно, для 5G требуется гораздо больше, чем для 4G или LTE. Кстати, аббревиатура LTE означает «Long Term Evolution».
Довольно бессмысленная штука, у неё тоже есть разные стадии.
Теперь дело становится интересным с точки зрения биологии или возможного вреда.
Существует один критерий: чем выше частота, тем больше передаваемая энергия.
Кто-то, возможно, знает, что радиосигнал — это волна, но в то же время он похож на маленький пушечный ядро
или фотон — в случае со светом его тоже называют фотоном.
И чем выше частота, тем больше энергии содержится в этом предмете.
И если эта волна 5G поглощается моей кожей или глазами, она проникает на определённую глубину и поглощается полностью.
И если я сейчас, скажем, говорю о 100 МГц по сравнению с 8 ГГц, то это в 80 раз больше энергии на один
энергетический пакет, который на меня воздействует.
Это одновременно и волна, и некий пакет — в зависимости от того, как на это смотреть.
И это самое страшное из всего.
Я слышал в какой-то лекции или презентации: «Да, это же здорово», или что мы видим?
Здесь мы видим: чем выше частота, тем меньше глубина проникновения.
Вот глубина проникновения, вот частота — оба графика построены по логарифмической шкале.
В противном случае ничего бы не было видно, если бы это было линейным, и мы просто запомним: чем
выше частота, тем меньше глубина проникновения.
Было сказано: «Это же хорошо, тогда он не проникнет так глубоко».
Кроме прочего, я прошел подготовку в области радиационной безопасности, поскольку
много лет работал с радиоактивными веществами.
Там я узнал, что чем меньше глубина проникновения, тем хуже. Почему?
Плотность энергии — при этом не имеет значения, идет ли речь о радиоактивном
ионизирующем излучении или о неионизирующем излучении.
Чем меньше глубина проникновения, тем больше энергии накапливается в данном объеме.
И это, как мне кажется, вполне логично: чем больше энергии поступает в определенный объем, тем выше вероятность
того, что это может привести к проблемам и нанести ущерб.
На самом деле это прозвучало довольно наивно: да, ионизирующее излучение, конечно, наносит вред, но дело в том — и последующие
докладчики, несомненно, расскажут об этом более подробно — что с этим неионизирующим излучением тоже возникают проблемы.
Пожалуй, это самый важный слайд из всех.
Небольшая глубина проникновения — это не хорошо, а плохо.
Итак, слева мы видим схематическое изображение, характерное для 5G.
Не везде будет работать 5G — то есть в сельской местности его не будет, — но в густонаселённых районах это будет работать так:
вместо одной антенны будет использоваться так называемая антенная матрица, например, из 8x8 передатчиков, с
помощью которых посредством электротехнических манипуляций будет формироваться луч.
Но когда речь идет о луче, сразу приходят на ум фонарик или лазер, но это не то.
Готовясь к этой лекции, мне сначала тоже пришлось этому научиться.
Я тоже как-то так себе это представлял.
Но нет, дело не в этом, их ещё называют «лучами карандаша», а скорее в следующем: это так называемая полярная диаграмма.
Это показывает, в каком направлении при наличии такого-то количества отдельных антенн, излучающих скоординированно,
наблюдается наибольшая интенсивность, и мы смотрим в направлении 0 градусов — это главный
лепесток; эти элементы также называют лепестками.
Оно не настолько локализовано и не настолько направленно, но, конечно, для практического применения это гораздо
лучше, чем если бы излучение было всенаправленным, как мы видели в случае с сферическими волнами.
Внимание сосредоточено именно на том, кому это нужно, и немного на его окружение, а остальные уже не так много замечают.
Это, конечно, уже хорошо, но тот, кто находится в зоне облучения — а это не только он сам, но, возможно, и тот, кто случайно
стоит рядом с ним, — естественно, тоже получает дозу облучения.
Но, как я уже говорил, на самом деле большую опасность представляет собственное устройство,
по крайней мере, если им пользоваться вот так .
Если пользоваться функцией громкой связи, держа устройство в руке и удерживая его именно так, это
гораздо удобнее, поэтому я могу только порекомендовать.
Ладно, значит, у 5G частота 700 МГц, а здесь указано до 26 ГГц, так что, насколько я понимаю, 5G работает только до 8
ГГц — как в передаче «Радио Ереван»: «Смотря как посмотреть!»
То есть, если у меня есть сельская местность, то там я использую низкие частоты.
Почему? Потому что они практически не поглощаются воздухом, поэтому мне не нужна базовая станция для этой зоны.
Если я хочу работать с направленным лучом, то есть на самых высоких частотах, то, судя по приблизительным
расчетам, мне, вероятно, понадобится 100 небольших базовых станций. А это, конечно, гораздо дороже.
А ещё есть средняя зона и более узкая зона.
Вот как это нужно себе представить. Так вот, Вильсбибург — это не особо большой город, я думаю, он скорее средних размеров.
А если мы окажемся в крупном городе, то там, скорее всего, уже сегодня или в ближайшем будущем появится 5G — ведь на
техническую реализацию всего этого уходит некоторое время.
Это ведь тоже стоит немного денег.
Хорошо, итак, это теперь — как бы сказать — я только что изложил техническую сторону вопроса и уже
немного намекнул, где могут возникнуть проблемы.
В целом, мне не хватает так называемого принципа предосторожности.
В ЕС до сих пор, по сути, было принято вводить новую технологию только после того, как на основе тщательного анализа
рисков и их оценки убеждались, что она действительно безопасна.
В США ситуация немного обратная.
Сначала просто делаешь, потом смотришь, что из этого выйдет, а если что-то происходит, то сбавляешь обороты.
Наш уважаемый ведущий Ронни недавно также упомянул о прививке от коронавируса — в этом случае
принцип предосторожности уже давно не применялся.
Ведь даже наш бывший канцлер сказал: «Мы все — подопытные кролики».
Но я уверен, что немногие из тех, кто здесь сидит, согласились стать подопытными кроликами.
И вот, что касается мобильной связи, я считаю, что где-то здесь не был соблюден принцип предосторожности.
И я почти точно уложился в свои 20 минут.
Итак, подведем итог: радиоволны — их не видно, они распространяются в вакууме, причем с огромной скоростью.
И мобильная связь, без сомнения, находит полезное применение — об этом уже говорил Ронни.
Но, как уже было сказано, принцип предосторожности всё-таки действует.
Чем выше частота, тем выше приток энергии, а в условиях плотной застройки наблюдается
или будет наблюдаться направленное излучение.
С одной стороны, это хорошо, что общая нагрузка немного снижается, но с другой — не так уж и хорошо: тот, кто
оказывается в луче, просто получает чуть большую нагрузку.
Да, вот и всё. Спасибо.
Излучение мобильных телефонов и Wi-Fi наносит вред людям, животным и окружающей среде. Нам
нужны зоны, свободные от излучения! asza.org