WEBVTT

00:00.125 --> 00:01.320
Тепер стає цікаво.

00:01.320 --> 00:06.117
Критерій: чим вища частота, тим більша передана енергія.

00:06.117 --> 00:14.020
Дехто, можливо, знає, що радіосигнал — це хвиля,
але водночас він схожий на маленьку гарматну кулю.

00:14.020 --> 00:19.041
І чим вища частота, тим більша енергія, що міститься в цій речі.

00:19.041 --> 00:25.450
Гаразд, тоді я нарешті хотів би представити першого доповідача.

00:25.450 --> 00:32.915
Він відомий на всю країну не лише в нашому колі, а й далеко за
його межами, адже мій надзвичайно приємний і всіма улюблений

00:32.915 --> 00:39.106
колега по правлінню MWGFD, фізик, професор Вернер Бергхольц,
також є експертом у складі різних слідчих

00:39.106 --> 00:45.994
комісій — наприклад, щодо аналізу ситуації з
коронавірусом у федеральних землях Бранденбург і Тюрінгія.

00:45.994 --> 00:52.172
Він є колишнім професором електротехніки в Університеті Джейкобса
в Бремені, а також протягом 17 років працював

00:52.172 --> 00:58.017
у компанії «Siemens» у Мюнхені та
Регенсбурзі як експерт з управління якістю та ризиками.

00:58.017 --> 01:05.484
Ми з нетерпінням чекаємо, шановний Вернере, на те, що ти
розповіси нам у своїй вступній доповіді на сьогоднішню тему

01:05.484 --> 01:15.648
під назвою «Технологія мобільного зв’язку: фізичні основи та
технічні переваги 5G», і з цими словами я передаю тобі слово.

01:15.648 --> 01:19.351
Щиро дякую, дорогий Ронні, за ці приємні слова.

01:19.351 --> 01:27.030
Я ж писав: «Фізичні основи та технічні
переваги». Але — крапка, крапка, крапка...

01:27.030 --> 01:39.225
Спочатку я розповім про основи, і, як я вже
зазначив у прес-релізі, почну з Адама та Єви.

01:39.225 --> 01:52.224
А тепер я покажу вам коротке відео, на якому камінь
кидають у воду, і можна побачити, як поширюється хвиля.

01:52.224 --> 01:58.090
Саме так можна уявити собі радіохвилі, і
я одразу ж скажу дещо з цього приводу.

01:58.090 --> 02:00.361
Давайте подивимося, чи це спрацює.

02:00.361 --> 02:06.688
Отже, ще раз короткий огляд: Що таке
радіохвиля — щоб трохи зрозуміти суть.

02:06.688 --> 02:11.052
У чому ж полягає різниця між радіомовленням — яке,
зрештою, існує вже понад 100 років — та мобільним

02:11.052 --> 02:14.548
зв’язком, і чому для нього потрібні такі високі частоти?

02:14.548 --> 02:22.940
І найголовніше: чому ці властивості високих
частот не обов’язково є лише нешкідливими?

02:22.940 --> 02:27.119
І про це детальніше розкажуть наступні доповідачі.

02:27.119 --> 02:30.629
Отже, ось-ось камінь впаде.

02:39.970 --> 02:45.282
Отже, ми побачили дві речі. Хвиля поширюється.

02:45.282 --> 02:53.007
У цьому випадку це, так би мовити,
двовимірна хвиля. Це рух речовини.

02:53.007 --> 02:57.811
А на цьому знімку ще видно й інші хвилі.

02:57.811 --> 03:03.654
І це цілком відповідає дійсності,
що й становить частину небезпеки.

03:03.654 --> 03:11.336
Якщо у мене є мобільний телефон у такій кімнаті — і давайте
припустимо, що ми зараз не на лекції — то, можливо,

03:11.336 --> 03:18.419
20 або більше людей саме користуються своїми
смартфонами, а це означає, що утворюється «хаос хвиль».

03:18.419 --> 03:20.394
Це схоже на вечірку.

03:20.394 --> 03:28.290
Усі мають підвищити інтенсивність,
але зараз це не обов’язково є бажаним.

03:28.290 --> 03:33.992
Гаразд, отже, камінь у воду — ми це бачили, і вода рухається.

03:33.992 --> 03:36.391
З радіохвилями ситуація приблизно така сама.

03:36.391 --> 03:44.820
Антена випромінює сигнал, але тепер не у
двовимірному просторі, а у сферичному.

03:44.820 --> 03:53.056
І найголовніше — тут немає матерії, це працює навіть у вакуумі.

03:53.056 --> 03:58.380
І зазвичай нічого не видно, нічого не чути.

03:58.380 --> 04:10.383
А те, що таке взагалі існує і було науково досліджено, ми
завдячуємо фізику Генріху Герцу, який — раптово

04:10.383 --> 04:23.910
вимкнув сильний струм, а потім зібрав приймач, і там
трохи пробігла іскра, тому це й називається «funken».

04:23.910 --> 04:32.785
Є ще одна величезна відмінність, яка має
велике значення на практиці: як ми бачили,

04:32.785 --> 04:38.585
хвилі у воді поширювалися зі швидкістю 20 см/с.

04:38.585 --> 04:46.657
Звукові хвилі — ми їх теж знаємо, 300 м/с
— кожен хоч раз відчував їх під час грози.

04:46.657 --> 04:53.118
Людина бачить блискавку, і залежно від того, де вона
промайнула, проходить від однієї до десяти — або

04:53.118 --> 04:58.752
навіть більше — секунд, перш ніж почути грім, 300 м/с.

04:58.752 --> 05:11.776
Швидкість електромагнітних хвиль
дещо вища: не 300 м/с, а 300 000 км/с.

05:11.776 --> 05:19.916
Тобто 300 000 000 м/с, у мільйон разів швидше.

05:19.916 --> 05:24.704
Це, звичайно, дуже важливо для практичного застосування.

05:24.704 --> 05:41.055
Але щоб зрозуміти масштаб: якщо хтось на Місяці увімкне
лазер, то пройде приблизно секунда, перш ніж це буде видно тут.

05:41.055 --> 05:44.524
Якби те саме сталося на Сонці, на це знадобилося б вісім хвилин.

05:44.524 --> 05:50.366
Ось це — для ілюстрації того,
наскільки великі відстані у космосі.

05:50.366 --> 06:07.456
Це тепер єдина формула: довжина хвилі пов’язана зі
швидкістю світла c — 300 000 км/с, поділена на частоту.

06:07.456 --> 06:13.152
Ось так, коли повз тебе пропливає
стільки-то хвиль — приблизно так це можна уявити.

06:13.152 --> 06:20.089
Тобто, чим вища частота, тим коротша довжина хвилі.

06:20.089 --> 06:30.684
Отже, сучасний 5G — це довжини хвиль у цьому
діапазоні , а раніше ще використовували середні

06:30.684 --> 06:36.635
хвилі, довжина яких становила 1 000 або 1 600 метрів.

06:36.635 --> 06:43.240
Так звані короткі хвилі, наприклад, становили 49
метрів, тобто це ще був діапазон кілогерц (кГц).

06:43.240 --> 06:50.038
І лише з появою UKW — ультракоротких хвиль, як тоді казали (хоча
сьогодні це, звісно, теж вважається відносно

06:50.038 --> 06:57.968
довгою хвилею), — відбувся перехід у діапазон
мегагерц (МГц), тобто до 1 млн коливань за секунду.

06:57.968 --> 07:01.443
Отже, спочатку про кілька основних речей.

07:01.443 --> 07:07.808
Отже, запам’ятаємо: електромагнітні хвилі не чути і не видно.

07:07.808 --> 07:10.920
Дехто її відчуває, більшість — ні, я — теж ні.

07:10.920 --> 07:18.451
І вони поширюються надзвичайно швидко, причому
довжина хвилі або частота відіграють певну роль.

07:18.451 --> 07:22.763
Отже, радіо у нас вже «цілу вічність і три дні».

07:22.763 --> 07:29.933
Існував один центральний передавач — «вічно і три дні» дорівнюють
приблизно 100 рокам —, багато приймачів, але,

07:29.933 --> 07:36.904
як уже зазначалося, лише один передавач, і
потік інформації рухався лише в одному напрямку.

07:36.904 --> 07:43.281
І саме на середніх хвилях пропускна здатність
була невеликою, адже там, по суті,

07:43.281 --> 07:47.640
передавали мовлення або музику досить низької якості.

07:47.640 --> 07:51.973
І це підводить нас до одного питання:

07:51.973 --> 08:05.152
Якщо я хочу передати інформацію — мову, музику чи відео — то для
цього потрібна не лише частота, а й певна пропускна здатність.

08:05.152 --> 08:06.625
Отже, я мушу за це заплатити.

08:06.625 --> 08:20.112
У сфері мобільного зв’язку ми не говоримо про
кілогерци, спочатку йшлося про мегагерци, а зараз — про

08:20.112 --> 08:27.687
гігагерци: у мережі 5G це діапазон до 6 або 8 ГГц.

08:27.687 --> 08:31.406
Я зараз розповім, чому високі частоти такі важливі.

08:31.406 --> 08:39.478
Отже, що стосується мобільного зв’язку, то все зрозуміло: у нас є
передавач, базова станція, зазвичай на відстані одного або

08:39.478 --> 08:47.420
кількох кілометрів — у випадку 5G це можуть бути навіть лише
100 метрів — багато телефонів як приймачі та багато телефонів

08:47.420 --> 08:51.684
одночасно як передавачі, про це я вже коротко згадував.

08:51.684 --> 08:56.036
Виходить гарний «хвилястий» салат,
коли всі одночасно щось роблять.

08:56.036 --> 09:02.239
І мені завжди потрібна більша пропускна
здатність і вища швидкість передачі даних.

09:02.239 --> 09:06.543
До речі, це можна уявити собі так
само, як у федеральному бюджеті:

09:06.543 --> 09:16.753
Це було ще раніше, близько 1950 року, коли я
народився, — у межах 100 мільйонів, сотні мільйонів.

09:16.753 --> 09:20.074
Тоді я міг фінансувати проекти вартістю 2–3 млн.

09:20.074 --> 09:27.346
Тепер мова йде про мільярди, і для цього мені, звісно, знадобиться
федеральний бюджет у розмірі 500 мільярдів чи щось таке.

09:27.346 --> 09:33.260
Тут ситуація приблизно така: якщо я хочу передавати великі
обсяги даних, мені потрібна набагато більша пропускна здатність.

09:33.260 --> 09:42.272
Отже, типовий приклад: у оригінальному аналоговому
телебаченні пропускна здатність становила приблизно 5 МГц.

09:42.272 --> 09:47.712
У цифровому режимі залишилося
лише приблизно 1 МГц і трохи більше.

09:47.712 --> 09:53.542
Що стосується ГГц, то все залежить від того, яку
пропускну здатність я використовую, скільки даних я хочу

09:53.542 --> 09:58.969
передати в даний момент, і це відбувається динамічно.

09:58.969 --> 10:06.951
Отже, ще раз щодо пропускної здатності — я, власне, щойно вже
про це розповідав: аналогове радіомовлення схильне до перешкод,

10:06.951 --> 10:11.226
а цифрове телебачення та радіомовлення стійкі до перешкод.

10:11.226 --> 10:21.608
Але я лише мимохідь зазначив, що цифрове
телебачення має невеликі систематичні помилки.

10:21.608 --> 10:28.338
Якщо серед нас є вболівальники футболу, зверніть увагу: якщо
гравець невисокий, можливо, одягнений у щось

10:28.338 --> 10:35.428
червоне, і біжить по зеленому газону, то, якщо
придивитися, навколо нього завжди видніється тоненька лінія.

10:35.428 --> 10:38.375
Це помилка, але вона не дуже кидається в очі.

10:38.375 --> 10:43.700
З математичної точки зору це так зване
явище Гіббса — більше я про це не скажу.

10:43.700 --> 10:47.756
Отже, щодо передачі: чому саме такі
високі частоти — я щойно пояснив.

10:47.756 --> 10:55.919
Кожна передача вимагає певного
частотного ресурсу, тобто частотного діапазону.

10:55.919 --> 10:58.778
Це не повинно перетинатися з іншими.

10:58.778 --> 11:04.443
І якщо у мене багато каналів, то мені, звісно,
потрібна набагато більша пропускна здатність, а якщо я

11:04.443 --> 11:07.461
хочу передавати великий обсяг даних — то ще більша.

11:07.461 --> 11:13.976
Отже, відео, як я вже казав, МГц,
великий обсяг даних — від 10 до 100 МГц.

11:13.976 --> 11:16.735
Ймовірно, можна досягти ще більшого, залежно від обставин.

11:16.735 --> 11:23.952
Щодо 6G — це, звичайно, завжди залежить від
того, які саме вимоги у вас на даний момент.

11:26.571 --> 11:32.586
Гаразд, я вже коротко згадував про це усно, і це було
навмисно, бо коли я просто розповідаю, люди приділяють

11:32.586 --> 11:37.500
цьому більше уваги, ніж коли вони одночасно щось бачать.

11:37.500 --> 11:49.554
Отже: 100 МГц відповідає приблизно… мені потрібен бюджет у
мільярди євро або мені потрібен частотний бюджет у гігагерцах.

11:49.554 --> 12:05.835
А на графіку, праворуч, показані діапазони частот, які,
наприклад, використовував UMTS — це був 3G, потім LTE вже мав

12:05.835 --> 12:14.974
значно ширший діапазон, а тепер 5G потребує ще набагато ширшого.

12:14.974 --> 12:22.935
І, як уже було сказано, все залежить від обставин,
підхід є гнучким, але приблизно так це і можна собі уявити.

12:22.935 --> 12:33.348
Отже, тепер ми, так би мовити, маємо основи, а
далі, скажімо так, розглянемо найважливіші моменти.

12:33.348 --> 12:38.925
Ось, по-перше, основні поняття. А ось ще раз зображення спектрів.

12:38.925 --> 12:48.714
Як бачимо, для 5G потрібно значно більше, ніж для 4G або
LTE. До речі, LTE розшифровується як «Long Term Evolution».

12:48.714 --> 12:54.831
Досить ні про що не свідчить, але має різні стадії.

12:54.831 --> 13:03.571
Тепер це стає цікавим з точки зору біології або можливого шкоди.

13:03.571 --> 13:13.473
Існує такий критерій: чим вища
частота, тим більша передана енергія.

13:13.473 --> 13:24.627
Можливо, хтось із вас знає, що радіосигнал — це хвиля, але
водночас він також схожий на маленьку гарматну кулю або

13:24.627 --> 13:31.282
фотон — у випадку зі світлом його також називають фотоном.

13:31.282 --> 13:38.380
І чим вища частота, тим більша енергія, що міститься в цій речі.

13:38.380 --> 13:53.709
І якщо ця хвиля 5G поглинається моєю шкірою або очима,
вона має певну глибину проникнення і поглинається повністю.

13:53.709 --> 14:03.612
І якщо я зараз, скажімо, говорю про 100 МГц у
порівнянні з 8 ГГц, то це в 80 разів більше енергії на

14:03.612 --> 14:09.067
кожен енергетичний пакет, який на мене там впливає.

14:09.067 --> 14:15.555
Це одночасно і хвиля, і такий собі пакет
— залежно від того, як на це дивитися.

14:17.329 --> 14:19.962
І це найгірше, що може бути.

14:19.962 --> 14:27.078
Я чув у якійсь лекції чи презентації:
«Так, це ж чудово», або що ми бачимо?

14:27.078 --> 14:36.389
Звідси бачимо: чим вища частота, тим менша глибина проникнення.

14:36.389 --> 14:41.693
Ось глибина проникнення, ось частота — обидва
графіки побудовані за логарифмічною шкалою.

14:41.693 --> 14:51.720
Інакше нічого б не було видно, якби це було лінійним, і ми просто
запам’ятаємо: чим вища частота, тим менша глибина проникнення.

14:51.720 --> 14:56.473
Було сказано: «Це ж добре, тоді він не заходить так глибоко».

14:56.473 --> 15:02.752
Я, серед іншого, також маю кваліфікацію
фахівця з радіаційного захисту, оскільки багато

15:02.752 --> 15:06.411
років працював з радіоактивними речовинами.

15:06.411 --> 15:14.223
Там я дізнався, що чим менша
глибина проникнення, тим гірше. Чому?

15:14.223 --> 15:18.930
Енергетична щільність — незалежно від того,
чи йдеться про радіоактивне іонізуюче

15:18.930 --> 15:22.860
випромінювання, чи про неіонізуюче випромінювання.

15:22.860 --> 15:30.722
Чим менша глибина проникнення, тим більше
енергії накопичується в певному об’ємі.

15:30.722 --> 15:37.471
І це, на мою думку, цілком зрозуміло: чим більше
енергії надходить у певний об’єм, тим більша

15:37.471 --> 15:42.674
ймовірність, що це може спричинити проблеми та завдати шкоди.

15:42.674 --> 15:52.882
Насправді це було сказано досить наївно: так, іонізуюче
випромінювання, звісно, завдає шкоди, але справа в тому — про

15:52.882 --> 16:05.256
що наступні доповідачі, безсумнівно, розкажуть детальніше —
що й з цим неіонізуючим випромінюванням також існують проблеми.

16:05.256 --> 16:08.960
Мабуть, це найважливіший слайд із усіх.

16:08.960 --> 16:14.170
Невелика глибина проникнення — це не добре, а погано.

16:14.170 --> 16:21.360
Отже, ліворуч ми бачимо схематичне зображення, характерне для 5G.

16:21.360 --> 16:32.827
Не у всьому 5G — тобто у сільській місцевості 5G цього не
передбачає — але в густозаселених районах це працюватиме так, що

16:32.827 --> 16:42.602
для формування променя використовуватиметься не одна
антена, а так звана антенна матриця, наприклад, 8x8

16:42.602 --> 16:48.089
передавачів, за допомогою електротехнічних маніпуляцій.

16:48.089 --> 16:54.697
Але коли чуєш слово «промінь», то спадає
на думку ліхтарик чи лазер, але це не те.

16:54.697 --> 16:58.902
Готуючись до цієї доповіді, мені
теж спочатку довелося це вивчити.

16:58.902 --> 17:01.011
Я теж так собі це уявляв.

17:01.011 --> 17:14.303
Але ні, це не так, їх також називають «променями
олівця», а скоріше це так: це так звана полярна діаграма.

17:14.303 --> 17:22.959
Це показує, у якому напрямку при такій-то кількості окремих
антен, що координовано випромінюють сигнал, спостерігається

17:22.959 --> 17:28.996
найбільша інтенсивність, і ми бачимо, що в
напрямку 0 градусів знаходиться головний

17:28.996 --> 17:32.447
пелюсток — ці елементи ще називають пелюстками.

17:32.447 --> 17:39.003
Це не настільки локалізовано і не настільки спрямовано, але,
звісно, для застосування це набагато краще,

17:39.003 --> 17:44.516
ніж у випадку всенаправленого
випромінювання, як ми бачили на прикладі сферичних хвиль.

17:44.516 --> 17:53.539
Вона спрямована саме на того, хто її потребує, і трохи
на його оточення, а решта вже не так багато помічає.

17:53.539 --> 17:58.675
Це, звичайно, позитивний момент, але той, хто перебуває в зоні
опромінення, — а це не тільки він сам, а,

17:58.675 --> 18:03.560
можливо, й той, хто випадково стоїть поруч із
ним, — звичайно ж, теж отримає дозу опромінення.

18:03.560 --> 18:12.624
Але, як я вже казав, насправді більшу небезпеку становить саме
власний пристрій, принаймні якщо ним користуватися ось так .

18:12.624 --> 18:17.611
Якщо користуватися функцією «вільного
розмови», тримаючи пристрій у руці саме так, це

18:17.611 --> 18:21.764
набагато зручніше, тому я можу тільки рекомендувати.

18:21.764 --> 18:36.920
Гаразд, отже, 5G працює на частоті 700 МГц, а тут
вказано — до 26 ГГц, тож, наскільки я розумію, 5G працює лише

18:36.920 --> 18:44.832
до 8 ГГц — як у передачі «Радіо Єреван»: «Це залежить!»

18:44.832 --> 18:50.947
Отже, якщо у мене є сільська
місцевість, там я використовую низькі частоти.

18:50.947 --> 19:02.941
Чому? Тому що вони практично не поглинаються повітрям,
тому мені не потрібна базова станція для цієї території.

19:02.941 --> 19:10.711
Якщо я хочу працювати з спрямованим променем, тобто на найвищих
частотах, то, судячи з приблизних розрахунків, мені, ймовірно,

19:10.711 --> 19:14.205
знадобиться 100 менших базових станцій. А це ж набагато дорожче.

19:14.205 --> 19:17.856
А ще є середня зона та вузька зона.

19:17.856 --> 19:25.333
Ось як це треба уявити. Отже, Вілсбібург — це не надто
велике місто, я думаю, воно скоріше середнього розміру.

19:25.333 --> 19:33.365
А якщо ми перебуваємо у великому місті, то там 5G — що,
найімовірніше, стане реальністю вже сьогодні

19:33.365 --> 19:41.020
або найближчим часом — 5G, адже на технічну
реалізацію всього цього знадобиться певний час.

19:41.020 --> 19:43.518
Це ж теж коштує трохи грошей.

19:43.518 --> 19:56.185
Гаразд, отже, це зараз — скажімо так — я лише виклав технічну
сторону питання і трохи натякнув, де можуть виникнути проблеми.

19:56.185 --> 20:03.254
Якщо говорити в загальному, мені бракує так
званого принципу попереджувального підходу.

20:03.254 --> 20:12.232
У ЄС досі, власне, було прийнято, що нову технологію впроваджують
лише після того, як на основі обґрунтованого

20:12.232 --> 20:19.940
аналізу ризиків та обґрунтованої оцінки
ризиків переконаються, що вона насправді безпечна.

20:19.940 --> 20:22.183
У США все трохи навпаки.

20:22.183 --> 20:30.300
Спочатку просто робиш, потім дивишся, чи щось
відбувається, а якщо щось трапляється — то гальмуєш.

20:32.252 --> 20:40.233
Наш шановний ведучий Ронні щойно також згадав
про вакцинацію від коронавірусу — у цьому випадку

20:40.233 --> 20:45.120
принцип обережності вже давно не застосовувався.

20:45.120 --> 20:50.165
Адже навіть наш колишній федеральний
канцлер сказав: «Ми всі — піддослідні кролики».

20:50.165 --> 20:57.756
Але я впевнений, що небагато хто з тих, хто тут
сидить, погодився стати піддослідним кроликом.

20:57.756 --> 21:10.759
Отже, що стосується мобільного зв’язку, я вважаю, що десь
тут не було дотримано принципу попереджувального підходу.

21:10.759 --> 21:14.212
І я майже точно вклався у свої 20 хвилин.

21:14.212 --> 21:23.860
Отже, ще раз підсумуємо: радіохвилі — їх не видно,
вони поширюються у вакуумі, але з величезною швидкістю.

21:23.860 --> 21:28.149
І мобільний зв'язок, без сумніву, має
корисне застосування, про що вже згадував Ронні.

21:28.149 --> 21:33.709
Але, як уже було сказано, принцип обережності все-таки діє.

21:33.709 --> 21:40.439
Чим вища частота, тим більший приплив енергії,
а в районах з щільною забудовою вже

21:40.439 --> 21:45.179
спостерігається або з’явиться спрямоване випромінювання.

21:45.179 --> 21:52.467
З одного боку, це добре, що загальне навантаження трохи
зменшується, але з іншого боку, це не дуже добре: той, хто

21:52.467 --> 21:57.538
опиниться під струменем, зазнає трохи більшого навантаження.

21:57.538 --> 22:00.796
Так, це все. Дякую.

22:05.105 --> 22:10.716
Випромінювання мобільних телефонів та Wi-Fi
шкодить людям, тваринам та навколишньому середовищу. Нам

22:10.716 --> 22:13.578
потрібні зони, вільні від випромінювання! asza.org