A quinta geração da tecnologia celular, 5G, é o próximo grande salto em velocidade para dispositivos sem fio. Essa velocidade inclui a taxa que os usuários móveis podem baixar dados para seus dispositivos e a latência, ou atraso, entre o envio e o recebimento de informações.
O 5G tem como objetivo fornecer taxas de dados 10 a 100 vezes mais rápidas que as redes 4G atuais. Os usuários devem esperar ver velocidades de download na ordem de gigabits por segundo (Gb / s), muito maiores que as dezenas de megabits por segundo (Mb / s) de 4G.
"Isso é significativo porque permitirá novas aplicações que hoje não são possíveis", disse Harish Krishnaswamy, professor associado de engenharia elétrica da Universidade Columbia, em Nova York. "Apenas por exemplo, com taxas de dados de gigabits por segundo, você pode baixar um filme para o seu telefone ou tablet em questão de segundos. Esse tipo de taxa de dados pode permitir aplicativos de realidade virtual ou carros autônomos".
Além de exigir altas taxas de dados, as tecnologias emergentes que interagem com o ambiente do usuário, como realidade aumentada ou carros autônomos, também exigem latência extremamente baixa. Por esse motivo, o objetivo do 5G é alcançar latências abaixo da marca de 1 milissegundo. Os dispositivos móveis poderão enviar e receber informações em menos de um milésimo de segundo, aparecendo instantaneamente para o usuário. Para atingir essas velocidades, o lançamento do 5G requer novas tecnologias e infraestrutura.
A nova rede
Desde a primeira geração de telefones celulares, as redes sem fio operam nas mesmas bandas de radiofrequência do espectro eletromagnético. Porém, à medida que mais usuários lotam a rede e demandam mais dados do que nunca, essas estradas de ondas de rádio ficam cada vez mais congestionadas com o tráfego celular. Para compensar, os provedores de celular desejam expandir-se para as frequências mais altas de ondas milimétricas.
As ondas milimétricas usam frequências de 30 a 300 gigahertz, que são 10 a 100 vezes mais altas que as ondas de rádio usadas hoje em redes 4G e WiFi. Eles são chamados de milímetros, porque seus comprimentos de onda variam entre 1 e 10 milímetros, onde as ondas de rádio são da ordem de centímetros.
A frequência mais alta de ondas milimétricas pode criar novas faixas na via de comunicação, mas há um problema: as ondas milimétricas são facilmente absorvidas pela folhagem e pelos edifícios e exigirão muitas estações base espaçadas, chamadas células pequenas. Felizmente, essas estações são muito menores e requerem menos energia do que as torres celulares tradicionais e podem ser colocadas no topo de edifícios e postes de luz.
A miniaturização de estações base também permite outra inovação tecnológica para o 5G: MIMO maciço. MIMO significa saída múltipla de entrada múltipla e refere-se a uma configuração que tira proveito das antenas menores necessárias para ondas milimétricas, aumentando drasticamente o número de portas de antena em cada estação base.
"Com uma quantidade enorme de antenas - dezenas a centenas de antenas em cada estação base - você pode atender a muitos usuários diferentes ao mesmo tempo, aumentando a taxa de dados", disse Krishnaswamy. No laboratório de IC de alta velocidade e ondas milimétricas (COSMIC) da Columbia, Krishnaswamy e sua equipe projetaram chips que permitem as tecnologias MIMO e ondas milimétricas. "Ondas milimétricas e MIMO maciço são as duas maiores tecnologias que o 5G usará para fornecer taxas de dados mais altas e menor latência que esperamos ver".
O 5G é perigoso?
Embora o 5G possa melhorar nossa vida cotidiana, alguns consumidores manifestaram preocupação com os possíveis riscos à saúde. Muitas dessas preocupações são sobre o uso da radiação de ondas milimétricas de energia mais alta do 5G.
"Muitas vezes há confusão entre radiação ionizante e não ionizante porque o termo radiação é usado para ambos", disse Kenneth Foster, professor de bioengenharia da Universidade Estadual da Pensilvânia. "Toda luz é radiação porque é simplesmente energia movendo-se através do espaço. É radiação ionizante que é perigosa porque pode quebrar ligações químicas".
A radiação ionizante é a razão pela qual usamos protetor solar do lado de fora porque a luz ultravioleta de comprimento de onda do céu tem energia suficiente para derrubar elétrons de seus átomos, danificando as células da pele e o DNA. As ondas milimétricas, por outro lado, não são ionizantes porque possuem comprimentos de onda mais longos e energia insuficiente para danificar diretamente as células.
"O único risco estabelecido de radiação não ionizante é o aquecimento excessivo", disse Foster, que estuda os efeitos na saúde das ondas de rádio há quase 50 anos. "Em altos níveis de exposição, a energia de radiofrequência (RF) pode realmente ser perigosa, produzindo queimaduras ou outros danos térmicos, mas essas exposições normalmente ocorrem apenas em ambientes ocupacionais perto de transmissores de radiofrequência de alta potência, ou às vezes em procedimentos médicos que dão errado. "
Muitos dos protestos do público sobre a adoção do eco 5G preocupam-se com as gerações anteriores de tecnologia celular. Os céticos acreditam que a exposição à radiação não ionizante ainda pode ser responsável por uma série de doenças, desde tumores cerebrais a dores de cabeça crônicas. Ao longo dos anos, houve milhares de estudos investigando essas preocupações.
Em 2018, o Programa Nacional de Toxicologia divulgou um estudo de uma década que encontrou algumas evidências de um aumento nos tumores cerebrais e das glândulas supra-renais em ratos machos expostos à radiação de RF emitida por telefones celulares 2G e 3G, mas não em camundongos ou fêmeas. Os animais foram expostos a níveis de radiação quatro vezes superiores ao nível máximo permitido para a exposição humana.
Muitos oponentes ao uso de ondas de RF escolhem os estudos que apóiam seus argumentos e geralmente ignoram a qualidade dos métodos experimentais ou a inconsistência dos resultados, disse Foster. Embora ele discorde de muitas das conclusões que os céticos têm sobre as gerações anteriores de redes celulares, Foster concorda que precisamos de mais estudos sobre os possíveis efeitos sobre a saúde das redes 5G.
"Todo mundo que eu conheço, inclusive eu, está recomendando mais pesquisas sobre 5G, porque não há muitos estudos toxicológicos com essa tecnologia", disse Foster.
Para os defensores do 5G, muitos acreditam que os benefícios que o 5G pode oferecer à sociedade superam em muito as incógnitas.
"Acho que o 5G terá um impacto transformacional em nossas vidas e permitirá coisas fundamentalmente novas", disse Krishnaswamy. "Quais serão esses tipos de aplicativos e qual será esse impacto, não podemos dizer com certeza no momento. Pode ser algo que nos surpreenda e realmente mude algo para a sociedade. Se a história nos ensinou alguma coisa, o 5G irá outro exemplo do que a rede sem fio pode fazer por nós ".
