Разгръщането на 5G е катастрофа в САЩ. Ето защо

След няколко седмици фалстартове и ужасяващи предупреждения от авиационната индустрия, днес се отбелязва денят, в който AT&T и Verizon стартират на живо с новия си C-band 5G спектър.

Днешното представяне бележи кулминацията на повече от година работа на Федералната комисия по комуникациите (FCC) и оператори да разпределят и продадат на търг новия спектър, след като AT&T и Verizon спечелиха рекордни оферти за осигуряване на големи парчета от него.

Това обаче беше и година на спорове между Федералната авиационна администрация (FAA), Министерството на транспорта на САЩ и служители от авиационната индустрия, много от които прогнозираха почти катастрофални последици за въздушния транспорт, ако новият спектър тръгни на живо.

Историята досега

Ако зависеше от FAA и Министерството на транспорта на САЩ, изобщо нямаше да има търг за спектър на C-обхват. Още през декември 2020 г. авиационни експерти както от гражданска, така и от военна страна предупреждаваха за „катастрофални“ последици поради потенциална намеса между новите 5G честоти и обичайни самолетни инструменти като радарни висотомери.

Доклад от декември 2020 г Новини от отбраната беше първият, който освети вътрешните дискусии между ръководителя на FAA и номер две в Министерството на транспорта. Тези двама висши служители изпратиха съвместна бележка до тогавашния председател на FCC Ajit Pai, призовавайки FCC да спре продажбата на новия спектър на C-обхвата, така че проблемът да може да бъде проучен по-отблизо.

FCC отговори, като каза, че е провел свои собствени технически проучвания, които показват, че има малък или никакъв риск. Той отказа да забави търга за спектър, заявявайки, че възнамерява да продължи напред, както е планирано.

След решението на FCC започнаха Министерството на отбраната на САЩ и Министерството на вътрешната сигурност бъркане, за да се гарантира, че предложеният спектър няма да има никакви отрицателни ефекти върху военните самолет. По това време Defense News отбеляза, че Пентагонът не е проучил ефектите и следователно не е установил официална позиция относно продажбата.

Най-добрият сценарий, според служители, е, че отделът ще трябва да „похарчи милиони долари и хиляди човекочасове за проектиране, доставяне и инсталиране на нови радарни висотомери в флота на военните системи.”

Най-лошият случай, както се изрази един високопоставен държавен служител, беше, че „ще има инциденти, имуществото ще бъде унищожено и хората ще загинат“.

Гражданско дело

Интересното е, че въпреки че индустрията на гражданската авиация биеше тревога през последните няколко месеца, военната страна беше забележително тиха. Докато най-благотворителното тълкуване би било, че Пентагонът е проучил въпроса и е решил, че не е голяма работа, това е също толкова възможно Министерството на отбраната просто да бръкне в сравнително дълбоките си джобове и тихо да обнови своя хардуер зад сцени.

Авиоиндустрията не е задължително да има същата възможност. От една страна, тя е отговорна за безопасността на цивилните пътници, а от друга, те са с печалба компании, които имат значително по-ограничени бюджети и може би по-големи и по-разнообразни автопаркове самолет.

Имаше дискусии между авиокомпаниите, FAA и Министерството на транспорта на САЩ относно разпределянето на ресурси да помогне за надграждане или подмяна на потенциално засегнато оборудване, но това все още е огромно начинание, както логистично, така и политически.

Към днешна дата авиокомпаниите вместо това настояваха AT&T и Verizon да отложат внедряването на новия спектър. През ноември двата превозвача се съгласиха да отложат пускането си от 5 декември 2021 г. до 5 януари 2022 г., за да дадат на FAA и други експерти повече време за проучване на ефектите.

През декември превозвачите също така се съгласиха да ограничат нивата на мощност на 5G в C-обхвата около летищата за първите шест месеца, за да помогнат за избягване на смущения, а до новия година, те бяха отишли ​​още една крачка напред, като се съгласиха да създадат зони на изключване, където новите честоти на C-обхвата изобщо нямаше да бъдат разгърнати поне шест месеца.

Настоявайки, че тези отстъпки трябва да са повече от достатъчни, за да потушат страховете на служителите в авиацията, изпълнителните директори на AT&T и Verizon първоначално отказаха искането по-рано този месец за още едно двуседмично удължаване, отстъпило само след ден на интензивни преговори между Белия дом, FAA, FCC и друга индустрия заинтересовани страни.

В крайна сметка превозвачите неохотно се съгласиха да дадат на FAA своите две седмици, в замяна на това, което изглеждаше като твърдо изявление от самия президент Джо Байдън, че пускането ще продължи, както е планирано през януари 19.

Замърсяване на честотната лента

Изглежда обаче, че тази концесия не е успокоила авиоиндустрията. Длъжностни лица и ръководители продължават да предупреждават за катастрофални последици, ако новият спектър изчезне онлайн по график – въпреки че и AT&T, и Verizon са се съгласили да предоставят на летищата широко поле за сега.

В основата на безпокойството е близостта на честотите в новия C-обхват 5G спектър с тези, използвани от критични самолетни инструменти.

Противоречивият спектър на C-обхвата, разположен в диапазона 3,7–3,98 GHz, се намира точно под честотите 4,2–4,4 GHz, използвани от радарните висотомери. Съвременните военни, търговски и граждански самолети и дори много безпилотни летателни системи и дронове от висок клас използват тези инструменти. Те са от решаващо значение за измерване на това колко далеч е въздухоплавателното средство над земята, когато се справяте с неблагоприятните метеорологични условия, които пречат на традиционните барометрични висотомери да работят правилно.

Именно това прави радарните висотомери толкова важна част от оборудването за безопасност. При идеални метеорологични условия пилотите могат да разчитат на други инструменти и дори на собствените си очи, за да преценят разстоянията при кацане на летище. При лоша видимост обаче радарният алтиметър е всичко, което имат, и ако не работи, или показва надморска височина, която е твърде висока, тогава пилотът няма начин да разбере кога са на път да ударят земята.

Технически погледнато, 4,2 GHz, което е долната граница на честотите на радарния висотомер, все още е над 200 MHz далеч от най-високите честоти на спектъра на C-обхвата, които най-високата честота е 3,98 GHz. Така че може да си помислите, че това е здравословна граница на безопасност за предотвратяване на смущения и точно това е точката, която FCC и превозвачите са правене.

За съжаление, други експерти не са съгласни, позовавайки се на феномен, известен като замърсяване на честотната лента. Като Интересно инженерство обяснява, че е възможно силна концентрация на сигнали в даден честотен диапазон да „пропуска“ в по-високи честоти, причинявайки поне някаква интерференция.

Това е аналогично на проблема със светлинното замърсяване, което затруднява виждането на звездите през нощта, когато сте близо до град. Може да сте на 20 мили извън голям град, но концентрацията на милиони светлини, излъчвани от него, все още ще затрудни виждането на почти всичко в нощното небе.

Докато FCC настоява, че е проучила проблема и е решила, че това няма да се случи, авиационната индустрия има свои собствени проучвания, които се превърнаха в източник на безпокойство. А Изследователска работа за 2020 г от Радиотехническата комисия по въздухоплаване (RTCA), независима група за технологични стандарти, която представлява индустрията на въздушния транспорт, показа доказателства, че 5G телекомуникациите в спектъра на С-обхвата имат потенциала да причинят „вредни смущения“ на радарните висотомери.

Въпреки че AT&T и Verizon продължават да настояват, че няма проблем, те също се съгласиха да създадат зона на изключване около списък с летища, създаден от FAA, подобно на това, което се прави в други страни като Франция. Те обаче са се ангажирали да правят това само за шест месеца, след което всички залози са изключени.

Авиокомпаниите спряха

Трудно е да се каже на какво са се надявали служители на авиацията, когато изглежда, че всички страни се съгласиха на двуседмично отлагане. Според всички доклади нещата изглеждаха благоприятни преди две седмици, но може би някои просто предположиха, че графикът ще бъде удължен допълнително.

Тъй като днешното внедряване се задаваше на хоризонта обаче, авиокомпаниите станаха значително по-развълнувани. Съвместно писмо, изпратено по-рано тази седмица от главните изпълнителни директори на всички големи американски авиокомпании и компании за въздушни товари, предупреди, че включването на новите радиочестоти в C-обхвата „може потенциално блокират десетки хиляди американци в чужбина“ и причиняват „хаос“ за вътрешните полети в САЩ „Търговията на нацията ще спре“, се казва в писмото предупреден.

Няколко чуждестранни авиокомпании обявиха на 18 януари, че ще отменят полети до САЩ в резултат на въвеждането на новия спектър. Изрично цитирайки новото внедряване на 5G, Emirates спря за неопределено време всички полети до Бостън, Чикаго, Далас-Форт Уърт, Хюстън, Маями, Сан Франциско и Сиатъл, както и Нюарк, Ню Джърси и Орландо, Флорида.

Междувременно Japan Airlines (JAL) отменени полети в САЩ за Boeing 777 в Чикаго, Лос Анджелис и летището JFK в Ню Йорк, цитирайки потенциални смущения с радиовисотомерите от внедряването на 5G на тези конкретни самолети. Японската Air Nippon Airlines (ANA) също направи подобно съобщение, както и Air India.

Въпросните авиокомпании по-късно отстъпиха, поне частично, вероятно в резултат на пояснението на Белия дом, че 5G ще бъде отложено близо до „ключови летища“. А изявление на Байдън късно вчера благодари на Verizon и AT&T за „съгласието за забавяне 5G разполагане около ключови летища и да продължи да работи с Министерството на транспорта за безопасност 5G внедряване на този ограничен набор от места.“

ТОЧНО: Президентът на Emirates казва пред CNN, че авиокомпанията не е знаела за някои от потенциалните проблеми с внедряването на 5G до вчера сутринта, наричайки го "една от най-престъпните, напълно безотговорни" ситуации, които е виждал в своята авиация кариера https://t.co/Z3a4gTQ6Fo

— CNN (@CNN) 19 януари 2022 г

След това изявление японските JAL и ANA обявиха, че ще възстановят нормалните си графици в САЩ от 20 януари нататък, докато Emirates се съгласиха възобновете избрани полети до Бостън, Хюстън и Сан Франциско, въпреки че другите остават спрени засега, въпреки че тези летища също са изключени от FAA списък.

„Това споразумение защитава безопасността на полетите и позволява на авиационните операции да продължат без значителни смущения и ще предостави повече възможности за високоскоростен интернет на милиони американци“, каза Байдън.

Как стигнахме до тук

Тук действат ясни политически фактори, особено натискът върху FCC от страна на настоящата и бившата администрация за бързо разширяване 5G технология в САЩ Въпреки това, внедряването на 5G от повечето американски оператори беше нещо като бъркотия от самото начало и FCC със сигурност не може да поеме цялата вина за това.

За разлика от клетъчните технологии, появили се преди, 5G използва много по-широк диапазон от честоти и има компромиси в целия спектър.

От единия край имате ултрависокочестотния mmWave спектър, който се движи в долния край на диапазона на изключително високата честота (EHF): 26GHz и повече. Това е доста извън обхвата на каквито и да било честоти, използвани от гражданската авиация, или почти всичко друго, което е вероятно да се интересува от нормалните хора.

Една от причините за това е, че честотите в EHF спектъра са изключително къси. Друго оборудване, което работи в този диапазон, включва телекомуникационни системи от висок клас, сателитно наблюдение на атмосферата системи, радар за военни оръжия, системи за охранителен екран на контролно-пропускателни пунктове на летището, полицейски радар за скорост и някои медицински приложения.

В другия край на спектъра са внедряванията на 600MHz 5G, които имат голям обхват, но не предлагат скорости, които са значително подобрение спрямо настоящите 4G/LTE технологии.

Когато операторите в САЩ започнаха да пускат 5G преди няколко години, всички те възприеха драматично различни подходи. Verizon заложи на скорост над покритието, внедрявайки приемо-предаватели mmWave в големите градски центрове в цялата страна. Това им позволи да се похвалят със скорости в диапазона от 500Mbps до 2Gbps, но проблемът е, че 99 процента от клиентите на Verizon не получават 5G изобщо.

T-Mobile предприе противоположния подход, с цел да разпространи покритие надлъж и нашир, отдаване под наем неговите клиенти получават индикатора „5G“ на своите устройства, дори ако подобренията на скоростта са само маргинален. T-Mobile използва основно спектъра от 600MHz, за да постигне това, така че може бързо да разшири 5G покритието, без да изгражда твърде много повече кули. Резултатът беше, че T-Mobile стана първият оператор в САЩ, който може да се похвали 5G покритие във всичките 50 щата.

AT&T избра средното положение, като избра да не прилага нито един от двата подхода. Може би си е научил урока от провалът на 5G Evolution, реши да остане по-тих по отношение на популяризирането на 5G, възприемайки бавен и стабилен подход за пускане на нещата в цялата страна, използвайки комбинация от mmWave и под 6GHz технологии.

Защо C-Band е важен

Най-голямото предизвикателство при правилното внедряване на 5G в САЩ е, че FCC регулира повечето от безжичните честоти в САЩ Не е нужно да гледаме много по-далеч от сегашния спор с авиационната индустрия, за да разберем защо това е необходимо.

Сладкото място за 5G технологията – решението, което осигурява най-добрия баланс между производителност и покритие – е в това, което обикновено се нарича средночестотен спектър. Докато mmWave осигурява страхотна производителност, която се простира само на разстояние от около градски блок, 600MHz стига далеч, но не може да обработва много повече данни, отколкото 4G/LTE вече може.

Точно в средата на тази честотна супа се намират честотите от 2 GHz до 4 GHz. Те осигуряват достатъчно честотна лента, за да осигурят скоростите, които потребителите очакват от 5G, като същевременно гарантират, че операторите не трябва да поставят милиони клетъчни кули, само за да получат 5G на всички техни клиенти.

За съжаление много други технологии и устройства също използват този средночестотен спектър. Например, вероятно вече сте наясно, че 2,4 GHz обикновено е мястото, където Wi-Fi рутери, безжични телефони, бебе монитори, и автомати за отваряне на гаражни врати на живо. Дори микровълновите фурни излъчват сигнали в този честотен диапазон. Това е в зона, известна като „S лентата“.

Клетъчните технологии преди 5G живеят предимно под S лентата, обикновено в диапазона от 600MHz до около 2,3GHz, като повечето са концентрирани около 800MHz и 1,9GHz.

Над това е спектърът на С-обхвата, който обикновено се използва от радиолюбителски услуги, фиксирани сателитни услуги, морско радио и услуги за радиолокация.

През 2018 г. обаче FCC измисли начин да освободи малка част от 500MHz C-band спектър, в диапазона от 3,7GHz до 4,2GHz, за използване от „безжични мрежи от следващо поколение услуги.” Въпреки че е имало сателитни услуги, работещи в тази лента, комисията преразгледа всички лицензи, за да освободи възможно най-много място за използване от нови 5G внедрявания.

Две години по-късно, когато прахът се улегна, FCC изложи 280 MHz от този спектър на търг към клетъчните носители. Това е обхватът от 3,7 до 3,98 GHz, където днес се въвеждат нови 5G услуги.

Новият спектър обещава да промени играта за 5G технологията в САЩ, особено от Verizon и AT&T. Verizon вече се похвали как ще му позволи да достигне до милиони допълнителни клиенти със „скорости до 10 пъти по-бързи от 4G LTE“. Новият спектър ще бъде част от този на Verizon 5G Свръхшироколентова мрежа, която преди беше ограничена до своите 28GHz и 39GHz mmWave честоти.

По същия начин AT&T обяви новите си пускания на C-лента в осем метрополии, като обеща, че ще покрие 200 милиона души до края на 2023 г.

Какво ще кажете за T-Mobile?

Може би сте забелязали, че T-Mobile видимо отсъства от цялата тази битка, въпреки че загуби $9,3 милиарда на търга за C-лента миналата година.

Това вероятно е, защото T-Mobile не е показал никакво намерение да започне да използва новия си спектър на C-лента по същия начин като своите конкуренти.

От самото начало T-Mobile имаше асо в ръкава си. Той вече притежаваше лицензи за значителна част от 2,5 GHz S-band спектър, който излезе от сливането му със Sprint преди няколко години.

Първоначално Sprint използва тези 2,5 GHz честоти за 4G/LTE услуга, но след сливането новият T-Mobile започна да изключва тези по-стари кули на Sprint, разчиствайки пътя за повторно използване на тези честоти за по-нови 5G внедрявания.

Когато T-Mobile също взе нов спектър от C-обхват миналата година, той обяви  това беше „стратегическа инвестиция“, предназначена да „допълни своя много по-широк 2,5 GHz отпечатък в избрани градски и крайградски райони където вече има гъста мрежа. Резултатът, каза превозвачът, ще бъде „по-значимо повишаване на производителността за клиенти."

Спектърът с по-ниска честота също осигурява по-добър обхват от новата C-лента, като същевременно осигурява впечатляващо 5G производителност, така че T-Mobile наистина няма мотивация да започне да разпространява спектъра на C-обхвата по начина, по който AT&T и Verizon са. Той има своя средночестотен спектър и го въвежда като част от своя Ultra Capacity 5G услуга, която вече покрива повече от 200 милиона клиенти.

Накъде отиваме оттук?

Сега, когато и AT&T, и Verizon започнаха да изпълняват своите визии за C-лента, ще бъде интересно да видим какво ще се случи по-нататък. Въпреки че и двата оператора работят, за да настигнат T-Mobile с тази нова C-лента, може да има ограничение докъде и колко бързо могат да стигнат до там.

Като на PCMag Саша Сеган посочва, че Verizon може да е допуснал тактическа грешка, като е заложил твърде много на C-обхват. Със сигурност купи най-голямата част от него миналата година, като похарчи колосалните 45 милиарда долара, за да го придобие.

И така, ето защо @ATT и @TMobile може да искате да виси @Verizon да изсъхне в C-Band: Verizon (1) има проблеми със задръстванията и (2) е сложила много яйца в кошницата в C-Band. С новия резултат от Auction 110, до края на тази година @ATT ще има 40MHz от

— Саша Сеган (@saschasegan) 18 януари 2022 г

Проблемът е, че Verizon е похарчила цяло състояние, за да инвестира в най-спорната част от спектъра и е вероятно този спор да не отшуми скоро. Възможно е Verizon никога да не успее да разположи новия си спектър близо до летища, оставяйки клиентите си или да останат с 4G/LTE услуга, или 5G предложение, което наистина не е по-добро от 4G/LTE.

От друга страна, AT&T леко хеджира своите залози. Съвсем наскоро тя избра 40MHz спектър, за който авиокомпаниите няма да се интересуват, което може да обясни защо предприема значително по-резервиран подход към цялата ситуация. Както предполага Сеган, AT&T може много добре да играе и двете страни срещу средата, приемайки по-дълги забавяния и по-големи зони на изключване, за да му даде конкурентно предимство пред Verizon, която би била много по-възпрепятствана от такива се движи.

Междувременно T-Mobile седи добре, без да участва в текущия спор, като същевременно държи безспорните 100MHz част от 2,5 GHz спектър, която вече беше пусната на клиентите месеци преди дори да се появи новата C-лента търг.

Едно нещо, което все още е ясно, е, че T-Mobile има значителна преднина в 5G играта, като постоянно печели най-високи резултати от всеки превозвач в САЩ за скорост, покритие и надеждност - водеща роля, която само изглежда повишаване на. Все още не можем да броим Verizon и AT&T, но е ясно, че и двата оператора имат много работа, за да изградят достатъчно C-лента, за да се сбъднат 5G реалност за своите клиенти.

Препоръки на редакторите

• Огромната преднина на T-Mobile в скоростите на 5G не отива никъде
• Живеете в селски район? Verizon 5G е на път да стане по-добър за вас
• Ето колко бърз е всъщност 5G на вашия Samsung Galaxy S23
• T-Mobile оставя AT&T и Verizon в праха на 5G
• Най-евтиният 5G неограничен план на Verizon стана още по-евтин