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

digital trends: Airlines warn risks from 5G are too big to ignore, but is it all hot air?

Companiile aeriene avertizează că riscurile legate de 5G sunt prea mari pentru a fi ignorate, dar sunt doar vorbe în vânt?

De Sandra Stafford, 05 Septembrie 2021, digitaltrends

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

Această diferență de acces se numește ‘inegalitate digitală’, iar Comisia Federală pentru Comunicații (FCC) încearcă 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. Acest lucru 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 învârt în jurul unui 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 în siguranță.

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, RTCA Inc

De dragul simplității, 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 trebuie 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. Acest lucru 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 trebuie să decidă dacă este sigur să aterizeze avionul. 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, doar în cazul în care unul se strică. Este util și pentru a determina dacă unul dintre ele este stricat. Dacă sistemele de autopilot și echipajul de zbor primesc două citiri diferite, este clar că cel puțin unul dintre ele nu este corect. 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 același lucru ca în primul caz, în care pilotul trebuie 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 acest lucru, este posibil ca rezultatele să fie catastrofale. Aceasta este cauza 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.