5G网络是如何工作的,它将给我们带来什么改变?

第五代移动通讯技术(5G)是无线设备速度的下一个飞跃。这种速度包括移动用户向设备下载数据的速度,以及他们在发送和接收信息之间经历的延迟。

5G的目标是提供比目前4G网络快10至100倍的数据传输速率。5G用户下载速度将达到每秒千兆比特(Gb/s),比4G的每秒几十兆比特(Mb/s)的速度要快得多。

每秒千兆比特的数据传输速率,将使今天不可能实现的新应用成为可能,比如,虚拟现实应用程序或自动驾驶汽车等等。

除了要求高数据传输速率之外,增强现实或自动驾驶汽车等用户环境相互作用的新兴技术也需要极低的延迟。

因此,5G的目标是实现1毫秒以下的延迟。移动设备将能够在不到千分之一秒的时间内发送和接收信息,对用户来说是即时的。

为了实现这些速度,5G的推出需要新的技术和基础设施。

新的网络

自从第一代移动电话问世以来,无线网络一直在电磁频谱的相同射频波段上运行。

但是,随着越来越多的用户涌入网络,并要求比以往任何时候都多的数据,这些无线电波路线变得越来越拥挤。

为了弥补这一缺陷,手机运营商需要扩展到更高频率的毫米波。

毫米波的频率在30至300千兆赫之间,是目前4G和WiFi网络使用的无线电波的10至100倍。

它们之所以称作毫米波是因为它们的波长在1到10毫米之间变化,而无线电波的波长在厘米左右。

较高的毫米波频率可能会在通信高速公路上形成新的车道,但有一个问题:毫米波很容易被树叶和建筑物吸收,所以就需要许多间隔很近的基站,即所谓的小基站。

幸运的是,这些基站比传统的基站要小得多,所需电力也更少,而且可以安装在建筑物和电线杆上。

基站的小型化也使5G的另一个技术突破成为可能:大规模MIMO(多入多出技术)。

MIMO代表多输入多输出,指的是一种通过显著增加每个基站的天线端口数量来利用毫米波所需的较小天线的配置。

有了大量的天线(每个基站都有数十至数百个天线),就可以同时为许多不同的用户提供服务,从而提高了数据速率。

毫米波和大规模MIMO是5G将使用的两项最大的技术,它们将提供给我们更高的数据速率和更低的延迟。

是5 g危险吗?

尽管5G可能会改善我们的日常生活,但一些消费者对潜在的健康危害表示担忧。其中许多担忧是关于5G使用更高能量的毫米波辐射。

宾夕法尼亚州立大学生物工程学教授肯尼斯·福斯特说:“人们常常混淆电离辐射和非电离辐射,因为这两个词都被称为辐射。”“所有的光都是辐射,因为它只是能量在空间中移动。电离辐射很危险,因为它会破坏化学键。”

电离辐射是我们在户外涂防晒霜的原因,因为来自天空的短波紫外线有足够的能量将电子从原子中撞出,破坏皮肤细胞和DNA。

另一方面,毫米波是非电离辐射,因为它们的波长较长,没有足够的能量直接损伤细胞。

目前,非电离辐射唯一确定的危害是温度过高,在高辐射水平下,会造成烧伤或其他热损伤。

但这些辐射通常只发生在高功率射频发射器附近的职业环境中,有时也会发生在医疗程序出错的情况下。

许多公众对采用5G的呼声都与前几代蜂窝技术有关。持怀疑态度的人认为,暴露在非电离辐射下可能仍然会导致一系列的疾病,从脑肿瘤到慢性头痛。

多年来,有成千上万的研究调查了这些问题。

2018年,美国国家毒理学计划(National Toxicology Program)发布了一项历时10年的研究,发现一些证据表明,暴露在2G和3G手机发出的射频辐射下的雄性大鼠的大脑和肾上腺肿瘤有所增加,但小鼠和雌性大鼠没有。

不过,这些动物受到的辐射量是人类所允许的最大辐射量的四倍。

福斯特说:许多反对使用射频波进行选择性研究的人支持有危害的论点,他们往往忽视实验方法的质量或结果的不一致性。

尽管福斯特不同意怀疑论者对前几代手机网络的许多结论,但他同意,我们需要对5G网络的潜在健康影响进行更多研究。

最后

对于5G的支持者来说,许多人认为5G能为社会带来的好处远远超过未知因素。

他们认为5G将对我们的生活产生革命性的影响,并带来根本性的新事物,这些类型的应用将会是什么,会产生什么影响,现在还不能确定。

编译:sks

文:5G Network: How It Works, and Is It Dangerous?. livescience