Учен за 5G мрежата: Ще управляваме роботи и коли в реално време

Технологията от пето поколение 5G, която мнозина очакват с нетърпение да бъде въведена, вече чука на вратите ни. У нас вече се проведе и първият разговор през 5G мобилна мрежа. Демонстрацията беше част от серия практически тестове на телекомуникационна компания. Въвеждането на технологията е съпроводено с много въпроси, а и с някои спекулации, които набират популярност в социалните мрежи. По тази причина потърсихме отговори от науката.

Ето какво обясни за ФАКТИ доц. Петър Апостолов:

Какво представлява 5G мрежата? Как да си я представим ние неспециалистите?

През последните десетилетия лавинообразно нараснаха изискванията към обема на информацията, която се предава с мобилни комуникации. От една страна, нараства броят на потребителите на мобилни услуги, а от друга е подобряването на качеството и вида на услугите.

В комуникационната техника скоростта на предаване на информацията (обемът информация за единица време) е пряко свързана с честотата, на която работят мобилните устройства. Колкото е по-висока честотата, толкова е по-голяма скоростта.

Мобилните комуникации от второ поколение (2G) дават възможност за провеждане на телефонни разговори между мобилни абонати, кратки текстови съобщения SMS, съобщения с някаква картинка и мултимедийни съобщения MMS. 2G мрежата работи на честоти около 900 MHz и 1800 MHz.

3G мрежата работи на по-високата честота, като са въведени нови технически решения, които позволяват да се осъществяват видео разговори.

В момента се използва мобилна мрежа от четвърто поколение - 4G. Предполагам, че всички, които ползват смартфони, са наясно с нейните възможности.

Мобилната мрежа от пето поколение (5G) в момента е в проект. Предвижда се параметрите на мрежата да се приемат около средата на 2020 година. Това ще бъде мрежа с изключителни възможности. За тази цел тя ще работи на многократно по-високи честоти: от 30 GHz до 300 GHz. Характерно за електромагнитните вълни на тези честоти е, че те подобно на светлината не могат да преминават през стени и затихват много бързо в атмосферата. Връзката между две устройства се ограничава до около 150 метра при пряка видимост. Самата мрежа ще представлява нещо като паяжина от лъчи, като всеки лъч ще обслужва един абонат. Независимо от това, тези високи честоти дават огромни възможности за осъществяване на технически решения и комуникационни услуги, които са немислими при съществуващите до момента мрежи. Ще изброя само някои от тях:

- Един филм с висока резолюция ще може да се изтегля за около 2-3 секунди.

- Мрежата ще може да обслужва едновременно огромен брой абонати. Представете си един квадрат със страна 1000 метра. Той има площ от 1 милион квадратни метра. На всеки квадратен метър има по един абонат, който ще бъде обслужван със скорост на информацията от 0.1 до 1 Gbps (Гигабит за секунда).

- Операциите в мрежата ще се изпълняват с изключително бързо действие – 1/1000 от секундата. Това ще зарадва много мулти-плеър геймърите. Ще може в реално време да се управляват промишлени роботи, умни автомобили, умни къщи, умни часовници и т.н. Видео-конферентните връзки ще са с висока стабилност и висока резолюция на изображението.

- Мрежата ще е с подобрена сигурност срещу хакерство и др.

Най-общо казано, на смартфоните ви ще се появят много нови, невероятни приложения, които в момента са невъзможни.

Транспортният министър заяви преди дни, че „разгръщането на новата мрежа за 5G е свързано с изключително голяма инвестиционна, териториално-устройствена и административна работа“. Какво означава „териториално-устройствена“ работа в случая?

Искам да уточня, че 5G мрежата ще се изгражда само в населени места, вътре в сгради и важни транспортни пътища. Не мога си представя какво ще стане, ако в Рила започнат да се изграждат базови станции през 150 метра. 4G мрежата ще продължи да се използва успоредно с новата. В градовете новите базови станции ще се монтират на високи сгради, в улично осветление, рекламни билбордове, спирки на градския транспорт и др. Всички тези действия трябва да са под общ план, който да е съгласуван с градската администрация. В самите сгради ще има голям брой много малки клетки (с малка мощност), които ще се разполагат така, че да няма засенчване и мрежата да функционира нормално в цялата сграда.

Това, което вълнува най-много хората и е обект на множество спекулации е въпросът с отражението на 5G мрежата върху здравето ни. Някои от предупрежденията идват от официални източници като Световната здравна организация (СЗО). Какви са опасностите?

Този въпрос не е от вчера. Облъчването с радиовълни е от десетилетия. Ще припомня, че телевизорите с кинескопи имаха вредни излъчвания, като здравните власти у нас препоръчваха да се гледат на разстояние между 5 и 7 метра не повече от 2 часа. Мисля, че за децата беше половин или 1 час. Телевизионната кула на Копитото вече близо 4 десетилетия облъчва с телевизионен сигнал софиянци. Има и други локални предаватели на радиостанции, които са с по-малък обсег.

Самите антенни системи, като че ли плашат хората с вида си. Антената е част от комуникационното техническо средство, както да речем, автомобилната гума е част от превозното средство. Световната здравна организация не е излизала с категорична директива, че 5G мрежата е опасна за здравето и че тя не трябва да бъде изграждана.

Трябва да отбележа, че от голямо значение е мощността на лъчението, на което се подлага човек. Мобилните мрежи работят с много малки мощности, в противен случай от отраженията, които се получават от сгради и други обекти в урбанизираните среди, те няма да могат да изпълняват предназначението си.

По тази причина, оторизираните здравни организации са въвели допустими норми на облъчване, които строго се спазват от производителите на комуникационни средства. Те се определят с размерността „мощност на облъчване на килограм живо тегло“.

Научните изследвания за вредата от електромагнитните излъчвания датират от преди повече от 40 години.

Усилията на учените се съсредоточават върху части от човешкото тяло, които са съизмерими с дължината на електромагнитната вълна и могат да се разглеждат като вид приемателни антени. Например, израелски учени са установили, че такива са спираловидните каналчета на потните жлези в кожата и тя ще абсорбира по-голяма енергия от излъчванията в 5G мрежата. Това само по себе си не означава, че кожата ни ще изгори, защото мощностите които попадат по цялото ни тяло са много малки, а и спираловидните антени не са с голямо усилване. Накрая авторите заключават, че „Пълните последствия от това, което представляват тези открития в човешкото състояние, все още са много неясни, но е очевидно, че усвояването на електромагнитната енергия зависи от топологията на кожата, особено на потния канал“.

По тази логика ушната мида на ухото може да се разглежда като рупорна антена, която е съизмерима с 3G и 4G мрежата, но до момента не са ми известни някакви вредни ефекти от това, въпреки че тези стандарти се използват вече от десетилетие. Ще добавя, че рупорните антени имат значително по-голямо усилване от спиралните.

Вредните честоти са тези на йонизиращите лъчения от ултравиолетово излъчване нагоре. Тези честоти са над 10 хиляди пъти по-високи от тези, които ще се използват за 5G мрежа.

За да дам обобщен отговор на зададените въпроси използвах последните публикации по темата на научното издателство Elsevier. В най-цялостен вид те са в статията на проф. Martin L. Pall „Wi-Fi is an important threat to human health“. В статията са формулирани 7 вредни ефекта върху човешкото здраве, които се причиняват от безжичната Wi-Fi връзка на компютрите с Интернет, и е придружена с богата библиография. С риск да поизплаша хората ще ги изброя:

- Клетъчни ДНК повреди;

- Изменения на формата на мъжките тестиси и състава на семеотделителната течност;

- Неврологични/невропсихични ефекти;

- Повишени нива на калция;

- Апоптозис (измиране на клетки);

- Ефекти върху щитовидната жлеза;

- Оксадитивен стрес/загуба на свободни радикали.

Отбелязано е, че най-значим ефект върху здравето е повишеното ниво на калция, което води до повишение на кръвното налягане, докато останалите не са толкова съществени. Дадена е препоръка да се взимат лекарствени препарати от рода на Нифедипин. Според мен изводът за кръвното налягане е доста обтекаем, защото то се повишава и от много други фактори. Достатъчно е да пресечеш София с автомобила си, за да ти се вдигне кръвното.

Същият автор в книгата си „5G: Great risk for EU, U.S. and International Health! Compelling Evidence for Eight Distinct Types of Great Harm Caused by Electromagnetic Field (EMF) Exposures and the Mechanism that Causes Them“ от 2018 година, екстраполира тези ефекти върху 5G мрежата, макар че тя все още е в проект. Книгата е с още по-солидна библиография, а за по-голяма пълнота на изложението в една от главите даже е цитиран и Владимир Путин.

Като човек, който от дълго време се занимава с наука, видя ли удивителен знак в заглавието ми „светва една лампичка“. Нямам самочувствието, че знам всичко и често си повтарям една сентенция на Бъртранд Ръсел: „Ако някой ти каже, че знае точната истина за нещо, това не е точен човек“. Няма да водя спорове, но в мен спонтанно възникнаха въпроси. Тези учени не ползват ли в работата си мобилни телефони, мобилен Интернет, електронна поща? Колко от тях се разболяха? Не ползват ли компютри? Всеки компютър или лаптоп, ако не е специално екраниран, излъчва в широк честотен спектър. Излъчват процесорът, видеоблокът, хард-дискът, екранът, импулсното захранване, интерфейсните кабели, и понеже работим в непосредствена близост се подлагаме на лъчение. Трябва ли да спрем навигационните спътници? Трябва ли да спрем предавателя на върха на Айфеловата кула, и още, и още, и още…

Следвайки тези мисли, в мен се затвърди мнението, че ако някой трябваше да пострада от електромагнитните излъчвания, това трябваше да съм аз. През цялата си трудова дейност съм се облъчвал, но нито аз, нито някой от колегите ми в Института за специална техника сме получавали гореизброените симптоми и заболявания. С изключение на двама-трима стари ергени, всички имаме деца.

Как ни влияят мобилните телефони и Wi-Fi, които вече са неизменна част от живота ни.

Без съмнение мобилните комуникации и Интернет създават комфорт в бита ни. Възможността да се чуеш и видиш с твои приятели на другия край на света в реално време, огромните бази от данни, бързото намиране на интересуващата те информация, социалните мрежи, електронната поща, реклами, електронна търговия, банкиране, он-лайн игрите за геймърите и др. са голямо удобство и забавление. 5G мрежата ще въведе още такива екстри.

Това, което ме безпокои е, че се получава нещо като информационна зависимост. Създава се една илюзия, че всичко става с кликване на мишката. Наблюдавал съм млади хора да изпадат в паника, ако им се изтощи батерията на телефона или нямат достъп до Интернет, и не знаят какво да правят. Животът не е виртуален и трябва да го живеем пълноценно. Спортът, общуването с природата, четенето на книги, усещането за добре свършена работа, посещение на един хубав концерт или изложба, среща с любимия човек не могат да бъдат заменени с друго.

Ще се усили ли електромагнитното лъчение в атмосферата и доколко то влияе на глобалното затопляне?

Установено е, че влиянието на комуникационната индустрия има дял под 1% в отделяне на въглеродни емисии в атмосферата. Несъмнено, усвояването на новите честотни обхвати ще доведе до нови базови станции за 5G мрежата, които ще излъчват електромагнитна енергия. Ще се опитам да обясня този процес с един пример.

Най-голямата клетка на мобилната мрежа има диаметър около 3 километра и според спецификацията се обслужва от базова станция с мощност от 60 Вата. Нека приемем, че тя има коефициент на полезно действие 60%, което означава, че общо станцията консумира мощност от 100 Вата. В крайна сметка цялата тази мощност се преобразува в топлина в атмосферата. Заменяме базовата станция с една електрическа крушка с нажежаема жичка от 100 Вата и я включваме да свети. Тя ще излъчва енергия 5% (светлината е смес от електромагнитни вълни с много високи честоти) и топлина 95%. Сега си представете какъв ще е „приносът“ на тази крушка в затоплянето на атмосферата в този периметър. Той е нищожен.

Независимо от това, в проекта за 5G стандарт има насоки за прилагане на „зелена енергия“ от слънце, вятър и вибрации, както и на технически средства с ниска консумация на енергия. Ще има т.нар. „зелени метрики“, които ще бъдат задължителни за всяко техническо средство на 5G мрежата. Това е по настояване на самите телекомуникационни компании, тъй като в последните години те отчитат повишени разходи за електроенергия. Предвиждат се нови архитектури на клетъчната мрежа, клетки с променлива геометрия, както и „умно“ използване на клетките според тяхното натоварване. Базовите станции, в които няма трафик, просто ще преминават в „чакащ режим“ до възникването на нов.

Работи се и в други насоки. Наскоро, при електрохимични изследвания на нови енергийни източници е установено, че захарта може да бъде отличен източник на енергия, който предлага около 10 пъти повече енергия от еквивалентната литиево-йонна батерия в смартфоните.

Накрая искам да дам някои препоръки, които не са задължителни. Телефонът излъчва най-голяма мощност, когато се свързва с базовата станция за провеждане на разговор. При слаба връзка с базовата станция (това може да се види на индикаторчето на дисплея), телефонът излъчва по-голяма мощност. При използване на хендс-фри слушалки не се облъчва главата ви. Като включите микровълновата фурна да затоплите нещо, не надничайте в прозорчето да гледате какво става вътре.

Не се доверявайте на всичко, което се качва в социалните мрежи. В момента върви някаква фейк истерия срещу 5G мрежата, с умрели врабчета, пчелички, болни от рак деца, което е много грозно. Имайте вяра в научно-техническия прогрес.

Биография

Доц. дтн. инж. Петър Стоянов Апостолов работи близо три десетилетия като конструктор в Института за специална техника - София. Има над 30 внедрени конструктивни разработки в областта на радиотехниката, автор е на 2 монографии и над 100 публикации в списания и доклади на научни конференции. В момента преподава дисциплини “Антенно-фидерни устройства“, „Разпространение на електромагнитните вълни“, „Оптични комуникационни системи“, „Цифрова телевизия“ и „Радиовълни и радиолинии“ в катедра “Комуникационна и компютърна техника” в Югозападен университет „Неофит Рилски“ – Благоевград.