Авіакомпанії попереджають, що ризики від 5G занадто великі, щоб їх ігнорувати, але чи все це пусті слова?

Індустрія мобільного бездротового зв’язку готується до розгортання 5G по всій країні, а 6G вже розробляється – але мільйони людей в США навіть не мають доступу до домашнього інтернету.

• Авіаційна індустрія висловлюється
• Звіт RTCA
• Група мобільної індустрії оскаржує висновки звіту
• Авіаційна галузь підтримує звіт RTCA
• Хіба не всі користуються С-діапазоном?
• Менше перешкод, більше співпраці
• І що це нам дає? Показати ще 2 пункти

Ця різниця в доступі називається “цифровим розривом”, і Федеральна комісія зв’язку США (FCC) намагається його подолати.

Частина її плану полягає в тому, щоб дозволити мобільним бездротовим компаніям використовувати радіочастотний спектр в діапазоні 3,7-3,98 ГГц, який зазвичай називають “С-діапазоном”. Маючи ліцензію на використання С-діапазону, бездротові компанії можуть надавати послуги 5G через відносно невеликі базові станції. Це полегшило б надання послуг 5G у сільській місцевості, де забезпечення Інтернету через оптоволокно вимагає великої, дорогої інфраструктури для відносно невеликої кількості клієнтів. Verizon, AT&T і T-Mobile витратили понад 80 мільярдів доларів на аукціоні, щоб отримати ці ліцензії на С-діапазон.

• Чіпсет MediaTek T800 забезпечить надшвидкий 5G для більшої кількості пристроїв, ніж будь-коли
• На дворі кінець 2022 року, а Verizon і AT&T все ще не можуть перемогти мережу 5G від T-Mobile
• Новий захищений телефон і планшет Samsung заявляють про 5G і 5 років оновлень

FCC офіційно опублікувала зміни в політиці в березні 2020 року. Звіт та розпорядження (R&O) стали результатом майже трирічного розгляду, під час якого представникам громадськості було запропоновано висловити свої зауваження з цього питання. Було представлено широке коло зацікавлених сторін, від NPR до Мормонської церкви, але групи авіаційної промисловості були одними з найбільш залучених.

Авіаційна індустрія висловлюється

Занепокоєння авіаційної галузі пов’язане з обладнанням, яке називається радіолокаційним висотоміром (або радіовисотоміром). Радіолокаційний висотомір використовується всіма видами літаків для вимірювання висоти, відстані між літаком і землею. Він працює шляхом передачі сигналу в напрямку землі, а потім визначає висоту на основі часу, необхідного для відбиття сигналу від землі і повернення до літака.

Так в чому ж проблема? Радіолокаційні висотоміри працюють в діапазоні частот 4,2-4,4 ГГц. R&O перемістить послуги 5G, включаючи пристрої, які пасажири зазвичай носять з собою на борту (наприклад, мобільні телефони та планшети), в сусідній діапазон. У серпні 2021 року групи авіаційної промисловості попередили FCC, що якщо послуги С-діапазону будуть створювати перешкоди для радіолокаційних висотомірів, можна очікувати “серйозних перебоїв у пасажирських авіаперевезеннях, комерційному транспорті та критично важливих вертолітних послугах”.

Групи авіаційної промисловості добре усвідомлюють, наскільки вразливі радіолокаційні висотоміри до перешкод. У листі до FCC від 2017 року Інститут аерокосмічних транспортних систем (AVSI) пояснив, що попередні плани використання С-діапазону для телекомунікацій були скасовані, оскільки попередні дослідження показали, що перешкоди є настільки непередбачуваними.

“Заперечення авіаційної промисловості зрозуміле, – сказав в електронному листі аналітик Techsponential Аві Грінгарт. “Оскільки уряд вже виділив частоти С-діапазону для 5G, якщо виникнуть проблеми, особливо зі старими або нестандартними радіолокаційними системами, це призведе до витрат авіаційної галузі на поліпшення продуктивності”.

Регламент встановив обмеження на потужність і випромінювання для базових станцій 5G з метою запобігання перешкод. Буфер у 220 мегагерц між діапазонами 3,7-3,98 ГГц і 4,2-4,4 ГГц, які використовуються радіолокаційними висотомірами, вдвічі перевищує буфер, згаданий у листі Boeing від 2018 року. Навіть з урахуванням цих запобіжних заходів, R&O погодився з AVSI, що необхідне подальше дослідження. Групам авіаційної та мобільної промисловості було запропоновано створити багатосторонню групу зацікавлених сторін, щоб з’ясувати, як діяти безпечно.

Як виявилося, подальші дослідження лише ускладнили б справу.

Звіт RTCA

Оновлення радіолокаційних висотомірів вже було пріоритетом для авіаційної галузі. У грудні 2019 року американська некомерційна організація RTCA сформувала Спеціальний комітет 239 (SC-239) для вивчення цього питання. RTCA розробляє стандарти та технічні рекомендації для державних регуляторів. Члени RTCA представляють урядові та приватні організації з усього світу та мають досвід роботи в авіаційній галузі.

У відповідь на заклик FCC сформувати багатосторонні групи зацікавлених сторін, SC-239 стала Робочою групою SC-239 5G. До неї могли долучитися всі, хто має відповідний досвід, в тому числі представники бездротової індустрії. Її метою було вивчення потенційних перешкод телекомунікаційних сигналів 5G і оновлення стандартів радіолокаційних висотомірів для відображення цього ризику.

Змішані сигнали

Перш ніж дивитися на результати, варто розібратися в основах проблеми. Радіолокаційні висотоміри працюють на низькому рівні потужності, і вони приймають відносно слабкі сигнали. На крейсерській висоті сигнал пройде щонайменше 30 000 футів до землі і назад.

Що стосується базових станцій і мобільних пристроїв 5G, то вони зазвичай випромінюють сигнали в діапазоні 3,7-3,98 ГГц. Вони називаються “фундаментальними випромінюваннями” і знаходяться за межами нормальної смуги пропускання для радіовисотомірів, тому їх можна відфільтрувати. Але навіть з фільтром сильний сигнал може перекривати приймач радіолокаційного висотоміра, що називається “блокуючою перешкодою”.

Подумайте про ці сильні сигнали, як про гостру їжу. Коли ви їсте щось гостре, ваші смакові рецептори починають німіти. Ви не відчуєте смаку наступного шматочка. Це те, що блокувальні перешкоди роблять з радіолокаційними висотомірами. Слабший сигнал змивається сильнішим.

Ці джерела 5G також можуть створювати “паразитні викиди”. Це небажані сигнали в діапазоні 4,2-4,4 ГГц. Оскільки ці сигнали знаходяться в тій самій смузі частот, яку повинні приймати радіолокаційні висотоміри, вони не можуть бути відфільтровані. Радіолокаційний висотомір не має можливості відрізнити їх від зворотного сигналу, тому він може неправильно визначити висоту.

Слабший сигнал змивається сильнішим.

Помилковий звіт про висоту є серйозною помилкою, яка може спричинити неправильну реакцію кількох інших систем. Радіолокаційні висотоміри працюють протягом усього польоту, і дані не просто відображаються пілоту. Дані про висоту надходять до важливих систем, таких як Система запобігання зіткненням на дорогах та Система автоматичного залежного спостереження-трансляції, яка здійснює моніторинг повітряного простору для запобігання зіткненням у повітрі. У жовтні 2020 року Звіт RTCA пролив світло на небезпеку неправдивих повідомлень про висоту під час посадки.

Х’юстон, у нас проблема

У Звіті RTCA було використано два сценарії для моделювання їх оцінки. Ці сценарії використовують реальні траєкторії польоту, щоб побачити, як перешкоди від сусідніх базових станцій LTE можуть впливати на літаки під час посадки, якщо ці станції були модернізовані до 5G. Один сценарій моделює політ вертольотів до Техаського медичного центру в Х’юстоні, а інший – підхід до злітно-посадкової смуги 27L в міжнародному аеропорту О’Хара в Чикаго.

Для простоти почнемо з гелікоптерів. Техаський медичний центр у Х’юстоні переповнений. На площі в дві квадратні милі розташована 21 лікарня, і багато з них мають вертолітні майданчики на дахах. Медичний комплекс також має мобільні базові станції по всій території.

Гіпотетичні базові станції створювали шкідливі перешкоди при кожному заході на посадку на кожному вертолітному майданчику. Перешкод було достатньо, щоб у деяких випадках вивести з ладу радіолокаційні висотоміри. Окрім базових станцій, користувацьке обладнання, таке як мобільні телефони, спричиняло “значний ризик шкідливих перешкод” для радіолокаційних висотомірів на гелікоптерах. Коротше кажучи, розгортання 5G може серйозно вплинути на здатність гелікоптерів орієнтуватися в містах, де їм доводиться обережно рухатися поблизу різноманітних перешкод, в тому числі інших літаків.

Інший сценарій включає в себе літаки, що наближаються до злітно-посадкової смуги 27L аеропорту О’Хара. Перешкоди від баз перевищували безпечний поріг для малих літаків (категорія 2) протягом більшої частини підльоту, але зменшувалися зі зниженням висоти літаків. Це може спричинити деякі проблеми під час посадки, але насправді це не є найбільш тривожною частиною звіту.

Потенціал катастрофи

Більші літаки категорії 1, такі як комерційні або пасажирські літаки, мають вищий безпечний поріг для перешкод. На графіку нижче суцільна лінія – це поріг, а запас міцності – червоним кольором. Один тип базової станції 5G викликав достатньо перешкод, щоб перетнути поріг, і лише в певних ситуаціях – але ці рідкісні випадки є особливо небезпечними.

Зверніть увагу на великий сплеск перешкод на висоті близько 275 футів. Більшість пасажирських літаків мають два радіолокаційних висотоміра, і перешкоди, що перевищують поріг, можуть призвести до виходу з ладу обох. Оскільки вони можуть виходити з ладу не однаково, у звіті описано чотири варіанти розвитку подій:

1. Обидва радіолокаційні висотоміри перестають працювати;
2. Один перестає працювати, а інший повідомляє неточну висоту;
3. Обидва надають неточні показання висоти, але показання відрізняються;
4. Обидва дають неточні показання висоти, які є однаковими.

У першому випадку екіпаж повинен вирішити, чи безпечно садити літак. Сплеск перешкод стався на висоті близько 275 футів, залишаючи гіпотетичному екіпажу близько 20 секунд до приземлення. Якщо видимість низька, пілот може не побачити нічого поблизу злітно-посадкової смуги, що може допомогти йому оцінити свою фактичну висоту над землею. Така ситуація є ризикованою незалежно від того, приземлиться літак чи ні – і це в найкращому випадку.

Другий випадок складніший. Наявність двох радіолокаційних висотомірів важлива не лише на випадок, якщо один зламається. Це також корисно для визначення того, чи зламався один з них. Якщо системи автопілота і екіпаж отримують два різних показання, зрозуміло, що принаймні одне з них не є правильним. У деяких з цих літаків “така ситуація може не призвести до того, що пілот не отримає попередження про припинення посадки”. При неправильній висоті екіпаж, ймовірно, налаштується на посадку або занадто рано, або занадто пізно, що призведе до жорсткої посадки або до “катастрофічного зіткнення із землею”.

Тепер про третій випадок. Коли радіолокаційні висотоміри повідомляють про дві різні висоти, системи автопілота виявляють невідповідність. Це в основному те ж саме, що і в першому випадку, коли пілот повинен вирішити, чи може він безпечно посадити літак без радіолокаційного висотоміра. Однак у звіті зазначається, що на деяких літаках система автопілота продовжуватиме використовувати неправильні дані. Якщо пілот не усвідомлює цього вчасно, то результати, швидше за все, будуть катастрофічними. Саме це стало причиною катастрофи рейсу 1951 авіакомпанії “Турецькі авіалінії” у 2009 році.

Четвертий випадок – найнебезпечніший на сьогоднішній день. Коли обидва радіолокаційні висотоміри дають однакові показники висоти, система автопілота і екіпаж літака не матимуть можливості дізнатися, що вони невірні. Це призведе до того, що “система автоматичної посадки виконає маневр з використанням сигнальної ракети і уповільненням автомата газу в неправильний час”. Якщо літак буде занадто низько, він вріжеться прямо в землю. Якщо літак насправді вище, ніж очікувалося, він все одно вріжеться в землю, але спочатку заглохне.

Саме це стало причиною катастрофи рейсу 1951 “Турецьких авіаліній” у 2009 році.

У звіті підкреслюється, що хоча така ситуація може бути не дуже ймовірною, вона особливо небезпечна, оскільки радіолокаційні висотоміри рідко виходять з ладу під час посадки. Тепер розгортання 5G може додати ще один ризик до стресового процесу посадки в умовах поганої видимості. Перешкоди, які впливали на пасажирські літаки, були викликані фундаментальними випромінюваннями, які можуть бути заблоковані фільтрами. Встановлення смугових обвідних фільтрів на кожному літаку зайняло б роки, але вони не можуть бути єдиним рішенням. Фільтри не можуть блокувати паразитні викиди, які перевищували безпечну межу для літаків і вертольотів категорії 2. На думку RTCA, авіаційна промисловість та індустрія мобільного бездротового зв’язку повинні працювати разом, щоб знайти рішення.

Група мобільної індустрії оскаржує висновки звіту

CTIA є торговою асоціацією для членів індустрії бездротового зв’язку. Незабаром після подання звіту RTCA, CTIA оскаржила багато технічних аспектів звіту, включаючи рівні потужності 5G, використані в моделі, запас міцності та найгірший сценарій посадки. CTIA також стверджує, що “бездротова індустрія не мала уявлення про розробку звіту RTCA”, що залишило їх “без можливості переглянути та зрозуміти дані”.

Метою Звіту RTCA було надання FCC “технічної позиції авіаційної галузі”, але представники бездротової індустрії надали деякі дані. Звіт включає обмін інформацією з Технічною робочою групою 3 (TWG-3). RTCA і CTIA були представлені в TWG-3, яка була сформована Багатосторонньою групою зацікавлених сторін С-діапазону. Їх обмін інформацією складається з питань і відповідей, датованих 12 червня 2020 року по 16 серпня 2020 року, і доступний в повному обсязі в Додатку B. ЦГ-3 була розпущена в листопаді 2020 року, оскільки її члени не змогли досягти консенсусу.

Додаток С (вище) включає всі коментарі, надані під час процесу публічного обговорення до публікації звіту. Деякі з 30 коментарів CTIA були включені до звіту, але не всі. SC-239 надала конкретну причину кожного разу, коли вона відхиляла рекомендацію, незалежно від того, чи вона була від CTIA, чи від іншої сторони.

CTIA також не погоджується з висновками звіту RTCA з тієї причини, яку вона вважає здоровим глуздом: 5G розгортається по всьому світу без видимих проблем з перешкодами. У своєму листі від 4 березня 2021 року CTIA припускає, що 90 000 базових станцій 5G в Японії, які працюють на частоті до 4,1 ГГц, є доказом проти висновків RTCA.

Інші погоджуються з цією точкою зору. “Не ясно, чи буде широкомасштабна проблема”, – говорить Грінгарт. “Американські військові працювали поблизу цих частот протягом десятиліть без інцидентів, а інші країни вже експлуатують мережі 5G в сусідніх частотних діапазонах, знову ж таки, без явних проблем з перешкодами для авіоніки”.

“Ми не маємо жодного уявлення про те, чи є ці проблеми реальними чи ні, – каже Саша Сеган, провідний аналітик PCMag. “Одна сторона каже, що так, інша – що ні. Але я зазначу, що перевізники тестують С-діапазон вже кілька місяців, і жодного реального вертольота з неба не впало”.

Сеган залишається оптимістом щодо планів мобільного зв’язку. “Якщо є проблеми, їх можна вирішити в рамках розбудови мережі – наприклад, встановити зони заборони навколо аеропортів і направити антенні панелі вниз. Єдиний спосіб, який я бачу, як це може уповільнити розвиток 5G, – це використання меншої кількості великих макро-сайтів (великих веж стільникового зв’язку) і більшої кількості малих сайтів на будівлях”.

У квітні CTIA і представники AT&T, T-Mobile, U.S. Cellular і Verizon підтвердили, що “комісія правильно визначила, що C-Band 5G може працювати, не створюючи перешкод, не кажучи вже про шкідливі перешкоди, для сусідніх служб в сусідніх діапазонах”. Вони “закликали комісію проігнорувати звіт RTCA”.

Авіаційна галузь підтримує звіт RTCA

У травні 20 авіаційних груп подали відповідь на спробу CTIA дискредитувати Звіт RTCA. До цих груп (“Організації з підтримки безпеки польотів”, або OSAS) входять професійні асоціації, найбільша профспілка пілотів, компанії Garmin та Honeywell, які виробляють обладнання для авіації, та інші. Організації стверджують, що претензії CTIA “демонструють відсутність розуміння щодо авіаційного та аерокосмічного проектування, сертифікації, виробництва та експлуатації, включаючи основи аналізу авіаційної безпеки”.

Ознайомившись з деякими зауваженнями, з цим важко не погодитись. Як лише один з прикладів, CTIA заявила, що результати знижуються радіолокаційним висотоміром, який “не міг бути сертифікований комісією за останні 40 років”. OSAS вказала, що радіолокаційний висотомір, про який йдеться, був виготовлений у 2020 році, і що ця модель широко використовується. Очевидно, CTIA помилково прийняла дату авторизації моделі за вік цього приладу.

Залишаючи осторонь технічні аспекти критики CTIA, OSAS звернула увагу на два моменти, які заслуговують на увагу. По-перше, CTIA не заперечує висновків щодо паразитних випромінювань 5G, які спричинили найбільш значні перешкоди для літаків та вертольотів категорії 2. По-друге, аргумент CTIA про те, що “відсутність повідомлень про широкомасштабні перешкоди висотомірам” спростовує Звіт RTCA, за визначенням, є аргументом без доказів. Відсутність повідомлень не є доказом того, що перешкод не буде.

Хіба не всі користуються С-діапазоном?

У США С-діапазон ще не використовується для 5G. Більша кількість базових станцій забезпечить більше реальних тестових кейсів і більший потенціал для небезпечних перешкод. А погляд на те, які діапазони спектру використовуються для 5G у всьому світі, виявляє ще один недолік в аргументації CTIA. Презентація від Qualcomm, датована груднем 2020 року, містить огляд виділених кількома країнами частот у С-діапазоні.

Це узгоджується з інформацією, наданою FCC. Ліцензії в більшій частині Європи видаються відповідно до рекомендацій Групи з питань політики радіочастотного спектру Європейської комісії, яка передбачає, що 3,4-3,8 ГГц будуть першим основним діапазоном для 5G. Хоча Австралія вивчає можливість використання спектру 3,7-4,2 ГГц для 5G, вона ще не видала ліцензії в цьому діапазоні. Судячи з усього, навіть Південна Корея і Тайвань не видали ліцензії у верхній частині цього спектру, а вони йдуть нога в ногу за найшвидшими швидкостями 5G у світі.

Наведена вище діаграма взята зі звіту, підготовленого для CTIA. Якщо США продовжать реалізацію свого плану з видачі ліцензій, що перевищують верхні межі, встановлені іншими країнами, то розподіл спектру іншими країнами не може бути використаний для аргументації відсутності ризику втручання. У будь-якому випадку, застереження з боку таких країн, як Франція та Об’єднані Арабські Емірати, свідчать про те, що впевненість, яка ґрунтується на відсутності проблем із втручанням, може бути невиправданою.

Менше перешкод, більше співпраці

CTIA стверджує, що “одного недосконалого звіту” недостатньо, щоб довести, що 5G в діапазоні С спричинятиме шкідливі перешкоди для сусідніх діапазонів. Це може бути правдою, але авіаційна галузь також стверджує, що звіт RTCA є “єдиним ретельним дослідженням безпеки, підтриманим експертизою в галузі авіації”. Оскільки галузі тягнуться в двох різних напрямках, єдине, що ясно – це потреба в додатковій інформації.

Коли групи авіаційної промисловості розмовляли з FCC в серпні, вони повторили своє попередження: Радіолокаційні висотоміри надають багато критично важливих послуг, і перешкоди можуть мати каскадні наслідки. Існують заходи, які авіаційна промисловість може вжити самостійно, наприклад, встановити обвідні фільтри, але завершити цей проект до того, як в грудні почнеться обслуговування 5G в C-діапазоні, є “практичною неможливістю”. Іншими словами, бездротова індустрія також повинна вжити певних запобіжних заходів, щоб закрити “розрив у пом’якшенні наслідків”.

Як би виглядало подолання “розриву у запобіганні зміні клімату”? Ми звернулися до Майка Дано, головного редактора видання для професіоналів телекомунікаційної галузі “5G та мобільні стратегії для легкого читання” (5G and Mobile Strategies for Light Reading). “Якщо це буде визнано необхідним, від індустрії 5G може знадобитися “приглушити” своє мовлення в спектрі, що розглядається, щоб запобігти перешкодам. Було б добре уникнути авіакатастроф, але якщо це станеться, це також буде означати нездатність державних регуляторних органів передбачити такого роду проблеми”, – говорить він. “Завдання [Федерального управління цивільної авіації], FCC і [Національної адміністрації з питань телекомунікацій та інформації] полягає в тому, щоб спочатку розібратися в цьому питанні, перш ніж виставляти на аукціон спектр для 5G”.

Дано каже, що іншим рішенням може бути заміна радіолокаційних висотомірів на моделі, які не так чутливі до перешкод. “Очевидно, що це займе багато часу і коштуватиме дорого. Але на аукціоні з продажу спектру С-діапазону було отримано 81 мільярд доларів у вигляді виграшних заявок. І я підозрюю, що авіаційна галузь дуже добре усвідомлює цю суму”.

Представники авіаційної галузі наполягають на тому, що вони поділяють мету просування 5G.

Авіаційна галузь звернулася до FCC з проханням приєднатися до FAA і працювати над реалізацією рішень. Представники авіаційної галузі наполягають на тому, що вони поділяють мету просування 5G. Зрештою, вони теж користуються бездротовими послугами.

Але Сеган з PCMag вважає, що це спроба перекласти провину на інших. “FCC вже змінила план використання С-діапазону, щоб врахувати занепокоєння авіаційної галузі; проблема в тому, що, на думку авіаційної галузі, він був змінений недостатньо. Вся лінія “роботи з FAA” – це просто спроба перевести дискусію в більш сприятливе для них русло”. Далі він додає: “Це багато шуму, і скептик в мені насправді просто задається питанням, чи не намагається авіаційна галузь змусити перевізників заплатити за нові висотоміри”.

Так що ж нам залишається?

RTCA розробляє стандарти і рекомендації, які складають основу правил FAA і роблять кожен політ максимально безпечним. Коли ви сідаєте на борт літака, у вас є всі підстави вважати, що літак доставить вас безпечно. Але, як каже Дано: “Важко сказати, чи вплине 5G на літаки. Це питання, яке буде обговорюватися запеклими радіочастотними інженерами. FAA, FCC і NTIA будуть арбітрами в цих дебатах. Я скажу, що, як мандрівник, я, звичайно, не хочу, щоб 5G призвів до аварій літаків. Це було б погано”.

Дебати вже відбуваються. Авіаційна індустрія каже, що існують серйозні ризики, а бездротова індустрія каже, що гарантії є достатніми. Як мінімум, слід очікувати, що FAA і FCC досягнуть консенсусу.

Рекомендації редакції

• Найдешевший безлімітний 5G-план Verizon щойно став ще дешевшим
• Чи небезпечний 5G для літаків? Ось що кажуть пілоти та FAA
• Ручна ігрова система Razer з підтримкою 5G виходить у відкритий доступ
• Кращі телефонні плани 5G у 2022 році
• Попередні замовлення OnePlus 10T починають діяти в США, і з великим виправленням 5G

Source: digitaltrends.com