Teraz to začína byť zaujímavé.
Kritérium: Čím vyššia je frekvencia, tým väčšia je prenášaná energia.
Niektorí z vás možno vedia, že rádiový signál je vlna, ale zároveň je to akoby malá delová guľa.
A čím vyššia je frekvencia, tým väčšia je energia, ktorú tá vec obsahuje.
Dobrá, tak teraz by som konečne chcel uviesť prvého rečníka.
Je známy ako pestrý pes, nielen v našej bubline, ale aj ďaleko za jej hranicami, pretože môj mimoriadne sympatický a všeobecne
obľúbený kolega z predstavenstva MWGFD, fyzik a profesor Werner Bergholz, je tiež odborným členom v rôznych vyšetrovacích
komisiách – napríklad v komisiách zameraných na vyhodnotenie situácie v súvislosti s koronavírusom
v spolkových krajinách Brandenbursko a Durínsko.
Je bývalým profesorom elektrotechniky na Jacobsovej univerzite v Brémach a 17 rokov pôsobil aj v spoločnosti Siemens v
Mníchove a Regensburgu ako odborník na riadenie kvality a rizík.
Sme zvedaví, milý Werner, čo nám povieš vo svojej úvodnej prednáške na dnešnú tému s názvom „Technológia
mobilnej komunikácie: fyzikálne základy a technické výhody 5G“, a týmto ti odovzdávam slovo.
Ďakujem ti veľmi pekne, drahý Ronny, za tieto milé slová.
Napísal som predsa: „Fyzikálne základy a technické výhody“. Ale – bodka, bodka, bodka...
Najprv budem hovoriť o základoch a, ako som napísal v tlačovej správe, začnem od Adama a Evy.
A teraz vám ukážem krátke video, v ktorom niekto hodí kameň do vody a vidno, ako sa vlna šíri.
Presne takto si možno predstaviť rádiové vlny, a hneď k tomu niečo poviem.
Uvidíme, či to bude fungovať.
Takže ešte raz v skratke: Čo je to rádiová vlna – aby ste si o tom urobili aspoň približnú predstavu.
Aký je vlastne rozdiel medzi rozhlasovým vysielaním – ktoré máme už 100 rokov a viac – a mobilným
vysielaním? Prečo sa vlastne používajú také vysoké frekvencie?
A čo je najdôležitejšie: Prečo nie sú tieto vlastnosti vysokých frekvencií nutne len neškodné?
A o tom budú podrobnejšie hovoriť nasledujúci rečníci.
Tak, kameň už každú chvíľu spadne.
Tak, videli sme dve veci. Vlna sa šíri.
V takom prípade ide o takmer dvojrozmernú vlnu. Ide o pohyb hmoty.
A na tom statickom obrázku sú vidieť aj ďalšie vlny.
A to presne zodpovedá skutočnosti, čo je do istej miery aj zdrojom nebezpečenstva.
Ak mám v takej miestnosti mobil – a teraz predpokladajme, že práve nie sme na prednáške –, potom by možno 20
ľudí alebo viac práve používalo svoje smartfóny, čo by znamenalo, že by tam vládol zmätok v signáloch.
Je to podobné ako na párty.
Všetci musia zvýšiť svoju intenzitu, čo však v tejto chvíli nie je nevyhnutne žiaduce.
No dobre, tak sme hodili kameň do vody a videli sme, že sa voda pohla.
S rádiovými vlnami je to podobné.
Anténa vyžaruje, avšak teraz už nie dvojrozmerne, ale sféricky.
A čo je najdôležitejšie, neobsahuje žiadnu hmotu, funguje to aj vo vákuu.
A zvyčajne nič nevidno, nič nepočuť.
A to, že niečo také vôbec existuje a že sa tým zaoberala veda, vďačíme fyzikovi Heinrichovi Hertzovi, ktorý –
náhle vypol silný prúd, potom zostavil prijímač a tam to trochu iskrilo, a preto sa tomu hovorí „iskrí“.
Existuje ešte jeden obrovský rozdiel, ktorý je v praxi veľmi dôležitý: ako sme
videli, vodné vlny sa šírili rýchlosťou 20 cm/s.
Zvukové vlny, tie poznáme tiež, 300 m/s – každý to už zažil počas búrky.
Vidíte blesk a v závislosti od toho, kde sa blesk objavil, trvá to jednu až desať – alebo
aj viac – sekúnd, kým počujete hrom, 300 m/s.
Elektromagnetické vlny sa šíria o niečo rýchlejšie, a to nie rýchlosťou 300 m/s, ale 300 000 km/s.
Teda 300 000 000 m/s, miliónkrát rýchlejšie.
To je samozrejme veľmi dôležité pre praktické využitie.
Ale aby sme to uviedli do súvisu: Ak niekto na Mesiaci zapne laser, trvá to približne jednu sekundu, kým to tu uvidíme.
Keby sa to isté stalo na Slnku, trvalo by to osem minút.
Toto je teda príklad toho, aké veľké sú vzdialenosti vo vesmíre.
Teraz je to jediný vzorec: Dĺžka vlny súvisí s rýchlosťou svetla c, 300 000 km/s delená frekvenciou.
Takto to možno približne znázorniť – toľko a toľko vĺn prejde okolo človeka.
To znamená, že čím vyššia je frekvencia, tým kratšia je vlnová dĺžka.
Takže súčasné 5G, to sú vlnové dĺžky v tomto rozsahu , a stredné vlny sa kedysi ešte používali, tie
mali vlnovú dĺžku 1 000 metrov alebo 1 600 metrov.
Tzv. krátke vlny mali napríklad dĺžku 49 metrov, čo bolo ešte v rozsahu kilohertzov (kHz).
A až pri UKW – ultrakrátkych vlnách, ako sa tomu vtedy hovorilo (dnes by to samozrejme bolo ešte stále
pomerne dlhé) – sa prešlo do megahertzového rozsahu (MHz), teda do 1 milióna kmitov za sekundu.
Tak, to by bolo zatiaľ k pár základným veciam.
Takže si zapamätajme: elektromagnetické vlny nie je možné počuť ani vidieť.
Niektorí to cítia, väčšina nie, ja tiež nie.
A šíria sa neuveriteľne rýchlo, pričom vlnová dĺžka alebo frekvencia nie je úplne bezvýznamná.
No, rozhlas už máme „celú večnosť a tri dni“.
Existovala jedna centrálna stanica – „navždy a tri dni“ znamenajú približne 100 rokov –, veľa prijímačov, ale,
ako som už spomínal, len jedna stanica, a tok informácií prebiehal iba v jednom smere.
A práve v prípade stredných vĺn je šírka pásma malá, pretože sa v podstate vysielala reč alebo hudba v skromnej kvalite.
A to nás teraz privádza k jednej veci:
Ak chcem prenášať informácie – reč, hudobné súbory alebo video –, nie je to možné len pomocou jednej
frekvencie, ale vyžaduje si to určitú šírku pásma.
Takže za to musím zaplatiť.
V oblasti mobilnej komunikácie sa nehovorí o kilohertzoch, spočiatku sa hovorilo o megahertzoch a teraz o
gigahertzoch – v prípade 5G ide o rozsah až do 6 alebo 8 GHz.
Hneď sa vrátim k tomu, prečo sú vysoké frekvencie také dôležité.
Takže teraz k mobilnej komunikácii, je to jasné, máme vysielač, základňovú stanicu, zvyčajne vzdialenú jeden kilometer alebo pár
kilometrov – v prípade 5G to môže byť aj len 100 metrov –, veľa telefónov ako prijímačov a veľa
telefónov súčasne ako vysielačov, to som už krátko spomenul.
Keď všetci naraz niečo robia, vznikne z toho pekný zmätok.
A ja vždy potrebujem väčšiu šírku pásma a vyššiu prenosovú rýchlosť.
To si, mimochodom, možno predstaviť podobne ako v prípade federálneho rozpočtu:
To bolo kedysi okolo roku 1950, keď som sa narodil, v rozmedzí 100 miliónov, stovky miliónov.
Vďaka tomu som mohol financovať projekty v hodnote 2–3 miliónov.
Teraz hovoríme o miliardách, a na to samozrejme potrebujem federálny rozpočet vo výške 500 miliárd alebo tak nejako.
Tu je to podobné – ak chcem prenášať veľké objemy dát, potrebujem oveľa väčšiu šírku pásma.
Typický príklad: v prípade pôvodnej analógovej televízie to bola šírka pásma približne 5 MHz.
V digitálnom režime už len približne 1 MHz a ešte trochu viac.
Pri GHz záleží na tom, akú šírku pásma používam a koľko dát práve chcem preniesť, a to sa rieši dynamicky.
Takže ešte raz k šírke pásma – vlastne som to už spomínal: analógové rozhlasové vysielanie je náchylné na rušenie,
zatiaľ čo digitálna televízia a rozhlas sú odolné voči rušeniu.
Ale len tak mimochodom som spomenul, že digitálna televízia má malé systematické chyby.
Ak sú medzi nami futbaloví fanúšikovia, všimnite si, že keď je hráč malý, má na sebe možno niečo červené a beží po zelenom
trávniku, vždy má okolo seba malú čiaru, ak si to všimnete.
Je to chyba, ale nie je to nijako zvlášť nápadné.
Z matematického hľadiska ide o takzvaný Gibbsov jav – viac k tomu nepoviem.
Takže, čo sa týka prenosu, prečo práve také vysoké frekvencie, to som už vysvetlil.
Každý prenos vyžaduje určitý frekvenčný rozpočet, teda frekvenčné pásmo.
To sa nesmie prekrývať s ostatnými.
A ak mám veľa staníc, potrebujem jednoducho oveľa väčšiu šírku pásma, a ak chcem prenášať veľké množstvo dát, tak ešte väčšiu.
Takže video, ako som už spomínal, MHz, veľké množstvo údajov od 10 do 100 MHz.
Pravdepodobne je možné dosiahnuť ešte viac, záleží na okolnostiach.
Pokiaľ ide o 6G, určite – záleží to vždy aj na tom, aké požiadavky práve máte.
Dobre, už som to predtým krátko naznačil ústne, a to zámerne, lebo keď len niečo rozprávam, ľudia tomu
venujú väčšiu pozornosť, ako keď to zároveň vidia.
Takže: 100 MHz zodpovedá približne tomu, že potrebujem rozpočet v miliardách eur alebo
potrebujem frekvenčný rozpočet v gigahertzoch.
A na grafe, tam vpravo, sú uvedené šírky pásma, ktoré napríklad potreboval UMTS – to bola technológia 3G –, potom LTE
už malo výrazne viac a teraz 5G potrebuje ešte oveľa viac.
A ako som už povedal, záleží na tom, rieši sa to flexibilne, ale tak si to približne môžete predstaviť.
Tak a teraz máme, takpovediac, základy a to, čo príde teraz, povedzme, že sú to kľúčové veci.
To boli zatiaľ základy. Tu sú ešte raz znázornené spektrá.
Ako vidno, 5G si vyžaduje podstatne viac ako 4G alebo LTE. LTE je, mimochodom, skratka pre „Long Term Evolution“.
Celkom bezvýznamná vec, má aj rôzne fázy.
Teraz to začína byť zaujímavé z hľadiska biológie alebo možného poškodenia.
Existuje jedno kritérium: Čím vyššia je frekvencia, tým vyššia je prenášaná energia.
Niektorí z vás možno vedia, že rádiový signál je vlna, ale zároveň je to aj niečo ako malá delová guľa
alebo fotón – v prípade svetla sa tomu tiež hovorí fotón.
A čím vyššia je frekvencia, tým väčšia je energia, ktorú tá vec obsahuje.
A ak sa táto vlna 5G absorbuje do mojej kože alebo do mojich očí, má určitú hĺbku prenikania a je úplne absorbovaná.
A keď teraz hovorím, povedzme, o 100 MHz v porovnaní s 8 GHz, znamená to, že na mňa pôsobí
80-krát viac energie na jeden energetický balík.
Je to zároveň vlna aj akýsi balík, podľa toho, ako sa na to pozeráme.
A to je to najhoršie zo všetkého.
Počul som v nejakej prednáške alebo prezentácii: „Áno, to je skvelé“, alebo čo vidíme?
Tu vidíme, že čím vyššia je frekvencia, tým menšia je hĺbka prenikania.
Toto je hĺbka vniknutia, toto je frekvencia – v oboch prípadoch ide o logaritmické znázornenia.
Inak by sme nič nevideli, keby to bolo lineárne, a zapamätajme si len toľko: čím vyššia frekvencia, tým menšia hĺbka prenikania.
Bolo to vyjadrené takto: „To je predsa dobré, potom to predsa nezachádza až tak hlboko.“
Okrem iného som aj kvalifikovaný pracovník v oblasti radiačnej ochrany, pretože som
mnoho rokov pracoval s rádioaktívnymi látkami.
Tam som sa naučil, že čím menšia je hĺbka vniknutia, tým je to horšie. Prečo?
Energetická hustota – nezáleží na tom, či ide o rádioaktívne ionizujúce žiarenie, alebo o toto neionizujúce žiarenie.
Čím menšia je hĺbka vniknutia, tým viac energie sa ukladá v danom objeme.
A to je, myslím, logické: čím viac energie sa dostane do určitého objemu, tým väčšia je
pravdepodobnosť, že to môže spôsobiť problémy a škody.
Vlastne sa dosť naivne hovorilo: áno, ionizujúce žiarenie, to je jasné, že je škodlivé, ale je to tak – nasledujúci
rečníci to určite ešte podrobnejšie vysvetlia –, že aj pri tomto neionizujúcom žiarení existujú problémy.
Tak toto je snáď vôbec najdôležitejšia snímka.
Malá hĺbka vniknutia nie je dobrá, ale zlá.
Tak, vľavo vidíme schematické znázornenie, ktoré je typické pre 5G.
Nie v celom rozsahu 5G – teda na vidieku to 5G nemá – ale v husto zastavaných oblastiach to bude fungovať tak, že sa lúč nevytvorí
pomocou jednej antény, ale pomocou tzv. anténnej matice, napr. 8x8 vysielačov, a to
prostredníctvom elektrotechnickej manipulácie.
Ale keď sa povie „lúč“, človek si predstaví baterku alebo laser, ale to nie je ono.
Pri príprave na túto prednášku som sa to najprv musel naučiť aj ja.
Aj ja som si to tak nejako predstavoval.
Ale nie, nie je to tak, nazývajú sa aj „ceruzkové lúče“, skôr je to takto: Toto je takzvaný polárny diagram.
To ukazuje, akým smerom smeruje intenzita pri takom a takom počte samostatných antén, ktoré vysielajú koordinovane, a vidíme smer
0 stupňov – to je hlavný lúč; tieto veci sa tiež nazývajú lúče.
Nie je to až tak lokalizované a zamerané, ale pre danú aplikáciu je to samozrejme oveľa lepšie, ako keby išlo o všesmerové
vyžarovanie, ako sme to videli v prípade guľových vĺn.
Je to zamerané konkrétne na toho, kto to potrebuje, a trochu aj na jeho okolie, zatiaľ čo ostatní si toho už toľko nevšimnú.
To je síce pozitívna vec, ale ten, kto sa nachádza v dosahu žiarenia – a to nie je len on sám, ale možno aj niekto,
kto náhodou stojí vedľa neho – to samozrejme tiež pocíti.
Ale ako som už povedal, väčšie nebezpečenstvo vlastne predstavuje samotné zariadenie, aspoň ak sa s ním zaobchádza takto .
Keď telefonujete v režime hands-free a držíte ho v ruke práve takto, je to oveľa lepšie, takže to môžem len odporučiť.
No dobre, 5G má teda 700 MHz, tu sa uvádza až 26 GHz, takže podľa mojich informácií 5G dosahuje len do 8 GHz
– presne ako v relácii Rádio Jerevan: „Záleží na tom!“
Takže ak mám vidiecku oblasť, tam použijem nižšie frekvencie.
Prečo? Pretože ich vzduch prakticky neabsorbuje, takže pre túto oblasť nepotrebujem základňovú stanicu.
Ak chcem pracovať so zameraným lúčom, teda s najvyššími frekvenciami, potom podľa „odhadu z hlavy“
budem pravdepodobne potrebovať 100 menších základňových staníc. To je predsa oveľa drahšie.
A potom je tu stredná oblasť a užšia oblasť.
A tak si to treba predstaviť. Vilsbiburg nie je nijako zvlášť veľké mesto, myslím, že patrí skôr medzi stredne veľké.
A ak sme vo väčšom meste, tam sa to volá 5G – s veľkou pravdepodobnosťou, či už dnes, alebo niekedy v
blízkej budúcnosti – 5G, veď to predsa trvá určitý čas, kým sa to všetko technicky zrealizuje.
Veď to predsa stojí aj nejaké peniaze.
Dobrá, takže to sú teraz – povedal by som – len som vysvetlil technickú stránku veci a
trochu som naznačil, kde by mohli byť problémy.
Všeobecne povedané, chýba mi takzvaná zásada predbežnej opatrnosti.
V EÚ bolo doteraz vlastne bežné, že nová technológia sa zavádza až vtedy, keď sa na základe dôkladnej analýzy
rizík a dôkladného posúdenia rizík overí, že je v poriadku.
V USA je to trochu naopak.
Najprv to urobíte, potom sledujete, či sa niečo stane, a ak áno, tak to zabrzdíte.
Náš milý moderátor Ronny pred chvíľou spomenul aj vakcínu proti koronavírusu – v tomto prípade sa
zásada predbežnej opatrnosti zďaleka neuplatňovala.
Veď aj náš bývalý spolkový kancelár povedal: „Všetci sme pokusné králiky.“
Som si však istý, že len málokto z tých, ktorí tu sedia, sa nechal využiť ako pokusný králik.
A pokiaľ ide o mobilnú komunikáciu, som toho názoru, že v niektorých prípadoch
nebola dodržaná zásada predbežnej opatrnosti.
A tých 20 minút som dodržal takmer presne.
Takže ešte raz zhrnutie: Rádiové vlny nie sú viditeľné, šíria sa vo vákuu, ale s obrovskou rýchlosťou.
A mobilná komunikácia má bezpochyby užitočné využitie, ako už spomenul aj Ronny.
Ale, ako som už povedal, zásada predbežnej opatrnosti vlastne platí.
Čím vyššia je frekvencia, tým vyšší je prísun energie a v prípade hustej zástavby dochádza
alebo bude dochádzať k smerovému vyžarovaniu.
Na jednej strane je to dobré, že sa celkové zaťaženie trochu zníži, ale na druhej strane to zase nie je
až také dobré – ten, kto sa nachádza v lúči, je potom jednoducho o niečo viac zaťažený.
Áno, to je všetko. Ďakujem.
Žiarenie z mobilných telefónov a Wi-Fi poškodzuje ľudí, zvieratá a životné prostredie. Potrebujeme zóny bez žiarenia! asza.org