セルラーテクノロジーの第5世代である5Gは、ワイヤレスデバイスの次の飛躍的なスピードです。この速度には、モバイルユーザーがデバイスにデータをダウンロードできる速度と、情報の送信と受信の間で発生するレイテンシ、つまり遅延の両方が含まれます。
5Gは、現在の4Gネットワークよりも10〜100倍速いデータレートを提供することを目的としています。ユーザーは、数十メガビット/秒（Mb / s）の速度4Gをはるかに上回る、毎秒ギガビット（Gb / s）のオーダーのダウンロード速度を期待する必要があります。
「これは、今日では不可能である新しいアプリケーションを可能にするため、重要です」と、ニューヨークのコロンビア大学の電気工学の准教授であるハリッシュクリシュナスワミーは言いました。 「ちょうど一例として、ギガビット/秒のデータレートでは、ほんの数秒で映画を携帯電話やタブレットにダウンロードできる可能性があります。これらのタイプのデータレートは、バーチャルリアリティアプリケーションや自動運転車を実現できます。」
高いデータレートを必要とするだけでなく、拡張現実や自動運転車などのユーザーの環境と相互作用する新しいテクノロジーも、非常に低いレイテンシを必要とします。そのため、5Gの目標は、1ミリ秒未満のレイテンシを達成することです。モバイルデバイスは、1/1000秒未満で情報を送受信でき、ユーザーに瞬時に表示されます。これらの速度を実現するために、5Gの展開には新しいテクノロジーとインフラストラクチャが必要です。
新しいネットワーク
携帯電話の初期の世代以来、無線ネットワークは電磁スペクトルの同じ無線周波数帯で動作してきました。しかし、これまで以上に多くのユーザーがネットワークに集まり、より多くのデータを要求するようになると、これらの電波ハイウェイはセルラートラフィックでますます混雑します。これを補うために、携帯電話プロバイダーはミリ波のより高い周波数に拡大したいと考えています。
ミリ波は、30〜300ギガヘルツの周波数を使用します。これは、4GおよびWiFiネットワークで現在使用されている電波よりも10〜100倍高い周波数です。電波はセンチメートルのオーダーなので、波長は1〜10ミリメートルの間で変化するため、ミリ波と呼ばれます。
ミリ波の周波数が高くなると、通信ハイウェイで新しい車線が作成される可能性がありますが、問題は1つあります。ミリ波は、葉や建物に吸収されやすく、スモールセルと呼ばれる近接した多数の基地局が必要です。幸いなことに、これらのステーションは従来のセルタワーよりもはるかに小さく、必要な電力も少なく、建物や電柱の上に配置できます。
基地局の小型化は、5Gのもう1つの技術革新であるMassive MIMOを可能にします。 MIMOは複数入力複数出力の略で、各基地局のアンテナポートの数を劇的に増やすことで、ミリ波に必要な小さいアンテナを利用する構成を指します。
「膨大な量のアンテナ（各基地局に数十から数百のアンテナ）を使用すると、多くの異なるユーザーに同時にサービスを提供でき、データレートが向上します。コロンビアの高速ミリ波IC（COSMIC）ラボで、クリシュナスワミーと彼のチームは、ミリ波とMIMOの両方のテクノロジーを可能にするチップを設計しました。 「ミリ波と大規模MIMOは、5Gが使用する2つの最大のテクノロジーであり、予想されるより高いデータレートと低いレイテンシを実現します。」
5Gは危険ですか？
5Gは私たちの日常生活を改善する可能性がありますが、一部の消費者は潜在的な健康被害について懸念を表明しています。これらの懸念の多くは、5Gによる高エネルギーのミリ波放射の使用を超えています。
ペンシルバニア州立大学の生物工学の教授であるケネス・フォスター氏は、「放射線という用語は両方に使用されているため、電離放射線と非電離放射線の間にはしばしば混乱がある」と述べた。 「それは単に空間を移動するエネルギーであるため、すべての光は放射線です。化学結合を破壊する可能性があるため、危険なのは電離放射線です。」
電離放射線は、空からの短波長紫外線が原子から電子をノックして皮膚細胞やDNAに損傷を与えるのに十分なエネルギーを持っているため、日焼け止めを屋外で着用する理由です。一方、ミリ波は波長が長く、細胞に直接損傷を与えるのに十分なエネルギーがないため、非電離波です。
「非電離放射線の唯一の確立された危険は、過度の加熱です」とフォスター氏は述べ、50年近くにわたって電波の健康への影響を研究してきました。 「高い曝露レベルでは、無線周波数（RF）エネルギーは確かに危険であり、火傷や他の熱損傷を引き起こす可能性がありますが、これらの曝露は通常、高出力無線周波数送信機の近くの職業環境でのみ発生します。 」
5Gの採用に対する国民の抗議の多くは、前世代の携帯電話技術に対する懸念を反映しています。懐疑論者は、非電離放射線への暴露が脳腫瘍から慢性頭痛までのさまざまな病気の原因である可能性があると信じています。長年にわたり、これらの懸念を調査する何千もの研究がありました。
2018年に、National Toxicology Programは10Gにわたる研究を発表しました。2Gおよび3G携帯電話から放射されたRF放射線に曝露された雄ラットの脳および副腎腫瘍の増加の証拠が見つかりましたが、マウスまたは雌ラットでは発見されませんでした。動物は、人間への曝露が許容される最大レベルより4倍高いレベルの放射線に曝露されました。
フォスター氏は、RFの使用に反対する人の多くは、彼らの主張を支持するチェリーピック研究を支持し、実験方法の質や結果の不一致を無視することが多いと述べた。彼は懐疑論者が以前の世代の携帯電話ネットワークについて持っている多くの結論に同意しませんが、フォスターは5Gネットワークの潜在的な健康への影響についてさらに研究が必要であることに同意します。
「私を含め、私が知っているすべての人が、5Gに関するより多くの研究を推奨しています。このテクノロジーを使用した毒性学の研究はあまりないためです」とフォスター氏は語った。
5Gの支持者にとって、5Gが社会に提供できる利点は未知数をはるかに上回ると多くの人が信じています。
「5Gは私たちの生活に変革をもたらし、根本的に新しいものを可能にするだろう」とクリシュナスワミー氏は語った。 「これらのタイプのアプリケーションはどのようなものであり、その影響は何なのか、現時点でははっきりとは言えません。それは私たちを驚かせ、本当に社会に何かを変えるものかもしれません。歴史が私たちに教えてくれたとしたら、5Gはワイヤレスが私たちにできることのもう1つの例です。」
