4 decembrie 2021

Companiile aeriene avertizează că riscurile legate de 5G sunt prea mari pentru a fi ignorate

17 min read

 digitaltrends

Industria de telefonie mobilă se pregătește să implementeze 5G în toată lumea, iar 6G este deja în curs de dezvoltare – dar milioane de oameni, numai în Statele Unite, nu au nici măcar acces la internet la ei acasă.

Această diferență de acces se numește „inegalitate digitală”, iar Comisia Federală pentru Comunicații (FCC) urmărește să o reducă.

O parte a planului său constă în a permite companiilor de telefonie mobilă să utilizeze spectrul de difuzare în banda 3,7-3,98 GHz, denumită în mod obișnuit „banda C”. Cu o licență de utilizare a benzii C, companiile de telefonie mobilă pot furniza servicii 5G prin intermediul unor celule relativ mici. Aceasta ar facilita aducerea 5G în zonele rurale, unde furnizarea de internet prin fibră optică necesită o infrastructură vastă și costisitoare pentru un număr relativ mic de clienți. Verizon, AT&T și T-Mobile au cheltuit peste 80 de miliarde de dolari la licitație pentru a obține aceste licențe în banda C.

FCC a emis oficial modificările de politică în martie 2020. Raportul și ordinul (R&O) a fost rezultatul a aproape trei ani de reflecție, timp în care membrii publicului au fost invitați să facă observații pe această temă. A existat o gamă largă de părți interesate, de la NPR la Biserica Mormonă, dar grupurile din industria aviației au fost printre cele mai implicate.

Industria aeronautică își spune punctul de vedere

Preocupările industriei aviatice se referă mai ales la un echipament numit altimetru radar (sau radioaltimetru). Altimetrul radar este utilizat de toate tipurile de aeronave pentru a măsura altitudinea, adică distanța dintre aeronavă și sol. Acesta funcționează prin transmiterea unui semnal către sol, apoi determină altitudinea pe baza timpului necesar pentru ca semnalul să se reflecte pe sol și să revină la aeronavă.

Așadar, care este problema? Radarul altimetru funcționează în banda de frecvență de 4,2-4,4 GHz. R&O ar plasa serviciile 5G, inclusiv dispozitivele pe care pasagerii le poartă în mod obișnuit la bord (cum ar fi telefoanele mobile și tabletele), în banda adiacentă. În august 2021, grupurile din industria aviației au avertizat FCC că, dacă serviciile din banda C interferează cu altimetrele radar, ne putem aștepta la „perturbări majore ale călătoriilor aeriene de pasageri, ale transportului comercial și ale serviciilor critice cu elicopterul”.

Grupurile din industria aeronautică sunt foarte conștiente de cât de sensibile sunt altimetrele radar la interferențe. Într-o scrisoare adresată în 2017 către FCC, Institutul pentru Sisteme de Vehicule Aerospațiale (AVSI) a explicat că planurile anterioare de utilizare a benzii C pentru telecomunicații au fost anulate deoarece studiile anterioare au constatat că interferențele sunt prea imprevizibile.

Remarca industriei aviatice este de înțeles”, a declarat într-un e-mail Avi Greengart, analist la Techsponential. Având în vedere că guvernul a alocat deja frecvențe în banda C pentru 5G, eventuale probleme, în special cu sistemele radar mai vechi sau care nu corespund specificațiilor, va impune costuri suplimentare consistente industriei aviatice pentru îmbunătățirea performanței.”

R&O a stabilit limite de putere și de emisie pentru stațiile de bază 5G pentru a preveni interferențele. Tamponul de 220 de megahertzi între banda de 3,7-3,98 GHz și banda de 4,2-4,4 GHz utilizată de altimetrele radar este dublu față de tamponul menționat într-o scrisoare din 2018 a companiei Boeing. Chiar și cu aceste măsuri de precauție, R&O a fost de acord cu AVSI că sunt necesare studii suplimentare. Grupurile din industria aeronautică și mobilă au fost încurajate să înființeze un grup format din mai multe părți interesate pentru a afla cum să procedeze pentru siguranța zborurilor.

După cum s-a dovedit, mai multe studii nu ar face decât să complice problema.

Raportul RTCA

Actualizarea altimetrelor radar era deja o prioritate pentru industria aeronautică. În decembrie 2019 RTCA, o organizație non-profit cu sediul în SUA, a format Comitetul special 239 (SC-239) pentru a studia această chestiune. RTCA elaborează standarde și orientări tehnice pentru autoritățile guvernamentale de reglementare. Membrii RTCA provin din organizații guvernamentale și private din întreaga lume și au expertiză în industria aviatică.

Ca răspuns la apelul FCC de a forma grupuri cu mai multe părți interesate, SC-239 a devenit SC-239 5G Task Force. Oricine cu expertiză relevantă a putut contribui, inclusiv reprezentanți din industria serviciilor de telefonie mobilă. Scopul său a fost de a studia interferențele potențiale ale semnalelor de telecomunicații 5G și de a actualiza standardele pentru altimetrele radar pentru a elimina riscurile.

Semnale amestecate

Înainte de a analiza rezultatele, merită să înțelegem elementele de bază ale problemei. Altimetrele radar funcționează la un nivel scăzut de putere și recepționează semnale relativ slabe. La altitudinea de croazieră, semnalul parcurge peste nouă mii de metri între avion și sol.

În ceea ce privește celulele și dispozitivele mobile 5G, acestea vor emite de obicei semnale în banda de 3,7-3,98 GHz. Acestea se numesc „transmisiuni fundamentale” și se află în afara lățimii de bandă normale a radioaltimetrelor, astfel încât pot fi filtrate. Dar chiar și cu un filtru, este posibil ca un semnal puternic să copleșească receptorul radar al altimetrului, în ceea ce se numește „interferență de blocare”.

Gândiți-vă la aceste semnale puternice ca la o mâncare picantă. Atunci când mâncați ceva picant, papilele gustative încep să vă amorțească. Nu veți avea gust la următoarea îmbucătură. Acesta este efectul interferențelor de blocare asupra altimetrelor radar. Semnalul mai slab este spulberat de cel mai puternic.

De asemenea, aceste surse 5G pot crea semnale poluante. Acestea sunt semnale nedorite în banda de 4,2-4,4 GHz. Deoarece aceste semnale se află în aceeași lățime de bandă pe care ar trebui să o recepționeze altimetrele radar, ele nu pot fi filtrate. Altimetrul radar nu are cum să le deosebească de semnalul de întoarcere, astfel că poate determina altitudinea în mod incorect.

Semnalul mai slab este spulberat de semnalul mai puternic.

Un raport de altitudine fals este o eroare gravă care poate determina mai multe alte sisteme să răspundă în mod necorespunzător. Altimetrele radar funcționează pe toată durata zborului, iar datele nu sunt afișate doar pentru pilot.

Datele de altitudine alimentează sisteme importante, cum ar fi Sistemul de Evitare a Coliziunilor de Trafic și Sistemul de Transmisiuni de Supraveghere Automată Dependentă, care monitorizează spațiul aerian pentru a preveni coliziunile în aer. În octombrie 2020, raportul RTCA a făcut lumină asupra pericolului reprezentat de rapoartele false de altitudine în timpul aterizării.

Houston, avem o problemă.

Raportul RTCA a utilizat două scenarii pentru a crea un model de evaluare. Aceste scenarii utilizează traiectorii de zbor reale pentru a vedea cum ar putea fi afectate aeronavele în timpul aterizării de interferențele cauzate de celulele rețelelor de telefonie mobilă LTE din apropiere, în cazul în care aceste celule ar fi modernizate la 5G. Unul dintre scenariile modelului prezintă elicoptere care zboară spre Centrul Medical din Houston, Texas, iar celălalt scenariu prezintă abordarea pistei 27L de la Aeroportul Internațional O’Hare din Chicago.

Trasee de abordare cu celule de telefonie mobilă marcate cu ace albastre. Sursa: RTCA

Să începem cu elicopterele. Centrul Medical Texas din Houston este plin. Există 21 de spitale pe o suprafață de trei kilometri pătrați, iar multe dintre ele au heliporturi pe acoperiș. Complexul medical are, de asemenea, celule de rețele de telefonie mobilă în toată zona.

Ipoteticele celule de telefonie mobilă au provocat interferențe dăunătoare la toate abordările de pe fiecare heliport. Interferențele au fost suficiente pentru a face ca altimetrele radar să fie inoperabile în unele cazuri. În afară de celulele de telefonie mobilă, echipamentele utilizatorilor, cum ar fi telefoanele mobile, au provocat „un risc semnificativ de interferență dăunătoare” pentru altimetrele radar de pe elicoptere.

Pe scurt, implementarea 5G ar putea avea un impact serios asupra capacității elicopterelor de a naviga prin orașe, unde este necesar să se deplaseze cu atenție în apropierea unei varietăți de obstacole, inclusiv a altor aeronave.

Celălalt scenariu implică avioanele care abordează pista 27L a aeroportului O’Hare. Interferența de la celulele de telefonie mobilă a fost peste pragul de siguranță pentru avioanele mici (categoria 2) în timpul unei mari părți a abordării, dar a scăzut pe măsură ce avioanele au coborât în altitudine. Aceasta ar putea cauza mai multe probleme în timpul aterizării, dar de fapt nu este cea mai îngrijorătoare parte a raportului.

Potențial de catastrofă

Avioanele mai mari din categoria 1, cum ar fi avioanele comerciale sau de pasageri, au un prag de siguranță mai ridicat pentru interferențe. În graficul de mai jos, linia continuă reprezintă pragul, iar marja de siguranță este în roșu. Un tip de celulă 5G a provocat suficiente interferențe pentru a fi depășit pragul, și numai în anumite situații rare – dar aceste cazuri rare sunt deosebit de periculoase.

Semnalele de interferență la aeronavele din categoria 1. Sursa: RTCA

Observați vârful mare de interferență la aproximativ 84m. Majoritatea avioanelor de pasageri au două altimetre radar, iar interferențele peste prag ar putea duce la o funcționare defectuoasă a ambelor. Deoarece este posibil ca acestea să nu funcționeze defectuos în același mod, raportul prezintă patru cazuri:

  1. Ambele altimetre radar nu mai funcționează;
  2. Unul dintre ele nu mai funcționează, iar celălalt raportează altitudinea în mod inexact;
  3. Ambele furnizează indicații de altitudine inexacte, dar indicațiile sunt diferite;
  4. Ambele furnizează citiri inexacte ale altitudinii care sunt identice.

În primul caz, echipajul de zbor este necesar să decidă dacă poate ateriza în siguranță. Vârful de interferență a avut loc la aproximativ 84m, lăsând echipajului de zbor ipotetic aproximativ 20 de secunde până la aterizare.

Dacă vizibilitatea este redusă, este posibil ca pilotul să nu poată vedea nimic în apropierea pistei care să îl ajute să estimeze înălțimea reală deasupra solului. Această situație este riscantă, indiferent dacă aterizează sau nu – și este de fapt cel mai bun scenariu.

În al doilea caz este mai dificil. A avea două altimetre radar nu este important numai pentru cazul în care unul se strică. Este util și pentru a determina dacă unul dintre ele este deja stricat. Dacă sistemele de autopilot și echipajul de zbor primesc două citiri diferite, este clar că cel puțin una dintre ele nu este corectă. La unele dintre aceste avioane, „este posibil ca această situație să nu ducă la alertarea pilotului pentru a anula aterizarea”. Cu o altitudine incorectă, echipajul va configura probabil aterizarea fie prea devreme, fie prea târziu, ceea ce va duce la o aterizare forțată sau la „un impact catastrofal cu solul”.

Acum trecem la cel de-al treilea caz. Atunci când altimetrele radar raportează două altitudini diferite, sistemele de pilot automat vor identifica neconcordanța. Acesta este practic aceeași situație ca în primul caz, în care pilotul este necesar să decidă dacă poate ateriza în siguranță avionul fără un altimetru radar. Cu toate acestea, raportul subliniază faptul că, la unele aeronave, sistemul de pilot automat va continua să utilizeze date incorecte. Dacă pilotul nu își dă seama la timp de aceasta, este posibil ca rezultatele să fie catastrofale, așa cum s-a petrecut în cazul prăbușirii zborului Turkish Airlines 1951 în 2009.

Al patrulea caz este de departe cel mai periculos. Atunci când ambele altimetre radar furnizează aceleași citiri de altitudine, sistemul de pilot automat și echipajul de zbor nu vor avea cum să știe că acestea sunt incorecte. Acest lucru va avea ca rezultat faptul că „sistemul de aterizare automată va executa manevrele specifice la momentul incorect”. Dacă avionul este prea jos, se va prăbuși direct în sol.

Dacă avionul este de fapt la o înălțime mai mare decât cea așteptată, tot se va prăbuși la sol, dar va intra mai întâi în pierdere de viteză.

Raportul subliniază că, deși această situație nu este foarte probabil să apară, este deosebit de periculoasă, deoarece altimetrele radar rareori se defectează în timpul aterizării. Implementarea 5G ar putea introduce un risc în plus la procesul de aterizare în condiții de vizibilitate redusă.

Interferențele care au afectat avioanele de pasageri au fost cauzate de semnalele transmisiilor fundamentale, care pot fi blocate prin filtre. Instalarea filtrelor de bypass de bandă pe fiecare aeronavă ar dura ani de zile, dar acestea nu pot fi singura soluție. Filtrele nu pot bloca și semnalele transmisiilor poluante, care erau peste limita de siguranță pentru avioanele și elicopterele de categoria 2. Potrivit RTCA, industria aeronautică și industria de comunicații mobile este necesar să colaboreze pentru a găsi soluții.

Grupul industriei de telefonie mobilă contestă concluziile

CTIA este o asociație comercială pentru membrii industriei comunicațiilor mobile. La scurt timp după depunerea raportului RTCA, CTIA a contestat multe dintre aspectele tehnice ale raportului, inclusiv nivelele de putere 5G utilizate în model, marja de siguranță și scenariul de aterizare în cel mai rău caz. CTIA susține, de asemenea, că „industria de telefonie mobilă nu a avut acces la procesul de întocmire a raportului RTCA”, lăsându-i „fără posibilitatea de a revizui și înțelege datele”.

Scopul raportului RTCA a fost de a furniza către FCC „poziția tehnică a industriei aeronautice”, dar reprezentanții industriei de comunicații mobile au furnizat unele date. Raportul include un schimb de informații cu Grupul de lucru tehnic 3 (TWG-3). Atât RTCA, cât și CTIA au fost reprezentate în TWG-3, care a fost format de către Grupul multilateral de părți interesate în banda C. Schimbul lor de informații este alcătuit din întrebări și răspunsuri datate între 12 iunie 2020 și 16 august 2020. TWG-3 s-a dizolvat în noiembrie 2020, deoarece membrii nu au reușit să ajungă la un consens.

Observațiile CTIA nesoluționate din Apendicele C. Sursa: RTCA

Apendicele C (de mai sus) include toate comentariile făcute în cadrul unui proces de consultare publică înainte de publicarea raportului. Unele dintre cele 30 de comentarii ale CTIA au fost încorporate în raport, dar nu toate. SC-239 a oferit un motiv specific ori de câte ori a respins o recomandare, indiferent dacă aceasta venea de la CTIA sau de la o altă parte.

De asemenea, CTIA nu este de acord cu concluziile raportului RTCA din ceea ce consideră a fi un motiv de bun simț: 5G este implementat în întreaga lume fără probleme aparente de interferență. În scrisoarea sa din 4 martie 2021, CTIA sugerează că cele 90.000 de celule 5G din Japonia, care funcționează până la 4,1 GHz, reprezintă o dovadă împotriva concluziilor RTCA.

Alții sunt de acord cu acest aspect. „Nu este clar că va exista o problemă generalizată”, spune Greengart. „Armata americană a operat în apropierea acestor frecvențe timp de decenii fără incidente, iar alte țări au operat deja rețele 5G în benzile de frecvență din apropiere, din nou fără probleme clare de interferență cu sistemele de navigație aeriană.”

Nu avem nicio idee dacă aceste probleme sunt reale sau nu”, spune Sascha Segan, analistul principal al PCMag. „O parte spune că sunt, o parte spune că nu sunt. Dar voi remarca faptul că transportatorii testează banda C de câteva luni și niciun elicopter nu a căzut din cer.

Segan rămâne optimist în ceea ce privește planurile industriei mobile. „Dacă există probleme, acestea pot fi rezolvate în cadrul construcțiilor de rețele – amenajarea unor zone de excludere în jurul aeroporturilor și orientarea panourilor de antene în jos, de exemplu. Singurul mod în care aș putea vedea scăderea interferentelor 5G presupune utilizarea mai puțin a marilor turnuri de celule și utilizarea a mai multor amplasamente mici pe clădiri.

În aprilie, CTIA și reprezentanți ai AT&T, T-Mobile, U.S. Cellular și Verizon au reiterat că „a stabilit în mod corect comisia că banda C – 5G poate funcționa fără a provoca interferențe, cu atât mai puțin interferențe dăunătoare, serviciilor vecine din benzile apropiate”. Aceștia „au îndemnat comisia să nu țină cont de raportul RTCA”.

Industria aeronautică susține raportul RTCA

În luna mai, 20 de grupuri de aviație au depus un răspuns la încercarea CTIA de a discredita raportul RTCA. Aceste grupuri (Organizations Supporting Aviation Safety, sau OSAS) includ asociații comerciale, cel mai mare sindicat al piloților, companii precum Garmin și Honeywell care produc echipamente pentru aviație și altele. Organizațiile susțin că afirmațiile CTIA „arată o lipsă de înțelegere în ceea ce privește proiectarea, certificarea, fabricarea și operațiunile din domeniul aviației și aerospațial, inclusiv elementele fundamentale ale analizei siguranței aviației”.

După ce luăm în considerare unele dintre corecții, este greu să nu fim de acord cu acest fapt. Ca un singur exemplu, CTIA a declarat că rezultatele sunt influențate în jos de un altimetru radar care „nu ar fi putut fi certificat de către comisie în ultimii 40 de ani”. OSAS a subliniat că altimetrul radar în cauză a fost fabricat în 2020 și că modelul este utilizat pe scară largă. Aparent, CTIA a confundat data de autorizare a modelului cu vârsta acelei unități.

Lăsând la o parte aspectele tehnice ale criticii CTIA, OSAS a făcut două observații care merită reținute. Prima este că CTIA nu contestă constatările privind transmisiile 5G generatoare de semnale poluante, care au cauzat cele mai semnificative interferențe pentru avioanele și elicopterele de categoria 2. În al doilea rând, argumentul CTIA conform căruia „lipsa rapoartelor privind interferențele altimetrice răspândite” infirmă raportul RTCA este, prin definiție, un argument fără dovezi. Lipsa rapoartelor nu este o dovadă că nu vor exista interferențe.

Nu toată lumea folosește banda C?

În SUA, banda C nu este încă utilizată pentru 5G. Un număr mai mare de celule de telefonie mobilă va oferi mai multe cazuri de testare în lumea reală și un potențial mai mare de interferențe periculoase. Iar o privire asupra benzilor de spectru care sunt utilizate pentru 5G în întreaga lume dezvăluie o altă lacună în argumentul CTIA. O prezentare de la Qualcomm din decembrie 2020 oferă o imagine de ansamblu a alocărilor din banda C în mai multe țări.

Grafic care prezintă spectrul 5G alocat. Sursa: Qualcomm

Acest fapt este în concordanță cu informațiile furnizate de FCC. În cea mai mare parte a Europei, licențele respectă orientările Grupului pentru politica în domeniul spectrului radio al Comisiei Europene, care prevede că 3,4-3,8 GHz va fi prima bandă primară pentru 5G. În timp ce Australia investighează posibilitatea de a utiliza spectrul de 3,7-4,2 GHz pentru 5G, nu a emis încă licențe în această bandă. Aparent, nici măcar Coreea de Sud și Taiwan nu au emis licențe în partea superioară a acestui spectru, iar acestea sunt la egalitate pentru cele mai rapide viteze 5G din lume.

O diagramă care prezintă alocarea spectrului de frecvențe în funcție de țară. Sursa: CTIA/ Analysys Mason

Graficul de mai sus provine dintr-un raport pregătit pentru CTIA. Dacă SUA continuă cu planul său de a emite licențe peste limitele superioare ale altor țări, atunci alocarea spectrului de frecvențe din alte țări nu poate fi folosită pentru a argumenta că nu există niciun risc de interferență. În ambele cazuri, avertismentele din țări precum Franța și Emiratele Arabe Unite sugerează că încrederea bazată pe lipsa problemelor de interferență de până acum ar putea fi nejustificată.

Mai puțină interferență, mai multă cooperare

CTIA afirmă că „un singur raport cu deficiențe” nu este suficient pentru a dovedi că banda C – 5G va cauza interferențe dăunătoare în benzile din apropiere. Poate că acest aspect este adevărat, dar la fel este și argumentul industriei aviatice conform căruia raportul RTCA este „singurul studiu de siguranță amănunțit susținut de expertiza în materie de aviație”. În condițiile în care industriile trag în două direcții diferite, singurul aspect care este clar este nevoia de mai multe informații.

Atunci când grupurile din industria aviatică au discutat cu FCC în august, acestea și-au repetat avertismentul: Altimetrele radar furnizează multe servicii critice, iar interferențele pot avea consecințe în cascadă. Există măsuri pe care industria aviatică le poate lua pe cont propriu, cum ar fi instalarea de filtre de deviere a benzii, dar finalizarea acestui proiect înainte ca serviciul 5G în banda C să înceapă în decembrie este „o imposibilitate practică”. Cu alte cuvinte, și industria de telefonie mobilă este cazul să ia unele măsuri de precauție pentru a reduce „decalajul de atenuare”.

Cum ar arăta închiderea decalajului de atenuare? A fost întrebat Mike Dano, directorul editorial al 5G și al strategiilor mobile pentru Light Reading, o publicație destinată profesioniștilor din industria telecomunicațiilor. „Dacă se consideră necesar, industria 5G ar putea fi obligată să își reducă difuzarea în spectrul în cauză, pentru a preveni interferențele. Ar fi bine să evităm accidentele de avion, dar dacă se petrece aceasta, [ar reprezenta], de asemenea, un eșec al agențiilor guvernamentale de reglementare de a prevedea acest tip de problemă”, spune el. „Sarcina Administrației Federale a Aviației, a FCC și a Administrației Naționale pentru Telecomunicații și Informații este de a rezolva aceste aspecte mai întâi, înainte de a scoate la licitație spectrul pentru 5G.

Dano spune că o altă soluție ar fi înlocuirea altimetrelor radar cu modele care nu sunt la fel de sensibile la interferențe. „Evident, aceasta ar necesita timp și ar fi costisitor. Dar licitația pentru spectrul în banda C a strâns 81 de miliarde de dolari în oferte câștigătoare. Și bănuiesc că industria aeronautică este foarte conștientă de această sumă.

În ciuda tuturor acestor aspecte, totuși reprezentanții industriei aviatice insistă asupra faptului că împărtășesc obiectivul de a fi introdusă tehnologia 5G. La urma urmei, și ei folosesc servicii mobile.

Industria aviatică a cerut FCC să se alăture FAA și să lucreze la implementarea unor soluții.

Dar Segan de la PCMag crede că aceasta este o încercare de a transfera vina. „FCC a modificat deja planul pentru banda C pentru a ține cont de preocupările industriei aviatice; problema este că, în opinia industriei aviatice, nu a fost modificat suficient. Toată această ‘lucrați cu FAA’ este doar o încercare de a muta discuția în ceea ce ei percep ca fiind o instanță mai favorabilă pentru ei.” El continuă adăugând: „Se face prea mult tămbălău, iar scepticul din mine se întreabă cu adevărat dacă nu cumva industria aeronautică încearcă să convingă transportatorii să plătească pentru altimetre noi.”

Așadar, care este concluzia?

RTCA elaborează standarde și orientări care se află la baza reglementărilor FAA și care fac ca fiecare zbor să fie cât mai sigur posibil. Atunci când vă îmbarcați într-un avion, aveți toate motivele să credeți că vă va transporta în siguranță. Dar, după cum spune Dano: Este dificil de știut dacă 5G va afecta avioanele. Aceasta este o întrebare care va fi dezbătută de inginerii de radiofrecvență. FAA, FCC și NTIA vor fi arbitrii acestei dezbateri. Voi spune că, în calitate de călător, cu siguranță nu vreau ca 5G să facă avioanele să se prăbușească. Asta ar fi rău.”

Dezbaterea are deja loc. Industria aeronautică susține că tehnologia 5G implică riscuri serioase, iar industria de comunicații mobile spune că măsurile de protecție sunt suficiente. Cel puțin, s-ar cuveni să ne așteptăm ca măcar autoritățile să ajungă la un consens.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *