航空会社、Cバンドでの5Gは大きな混乱を引き起こす可能性があると警告

モバイルワイヤレス業界は導入の準備を進めている 5G 全国各地で、そして 6G はすでに開発中ですが、米国では何百万人もの人々が家庭用インターネットにアクセスすることさえできません。

このアクセス格差は「デジタルデバイド」と呼ばれており、連邦通信委員会（FCC）はこの格差を埋めようとしている。

その計画の一環として、モバイル無線会社が一般に 3.7 ～ 3.98 GHz 帯域と呼ばれるブロードキャスト スペクトルを使用できるようにすることが含まれています。 「Cバンド」」 C バンドを使用するライセンスがあれば、無線会社は次のサービスを提供できます。 5G 比較的小規模な基地局を通じてサービスを提供します。 これにより、光ファイバーによるインターネットの提供には、比較的少数の顧客向けに大規模で高価なインフラが必要となる田舎への 5G の導入が容易になります。 Verizon、AT&T、T-Mobile は、これらの C バンド ライセンスを取得するためにオークションで 800 億ドル以上を費やしました。

FCC は 2020 年 3 月にポリシー変更を正式に発表しました。 の 報告と命令 (R&O) は 3 年近くにわたる検討の結果であり、その間、この問題について一般の人々からコメントを求められました。 NPR からモルモン教会まで幅広い関係者が参加していましたが、航空業界団体が最も関与していたグループの 1 つです。

航空業界が声を上げる

航空業界の懸念は、レーダー高度計 (または電波高度計) と呼ばれる機器を中心に展開しています。 レーダー高度計は、高度、航空機と地面の間の距離を測定するためにあらゆる種類の航空機で使用されます。 これは、地上に向けて信号を送信し、信号が地面で反射して航空機に戻るまでの時間に基づいて高度を決定することで機能します。

だから問題は何ですか？ レーダー高度計は 4.2 ～ 4.4 GHz の周波数帯域で動作します。 R&O は、乗客が日常的に機内に持ち込むデバイス (携帯電話やタブレットなど) を含む 5G サービスを隣接する帯域に配置する予定です。 2021年8月、航空業界団体 FCCに警告 Cバンドサービスがレーダー高度計に干渉した場合、「旅客航空旅行、商業輸送、重要なヘリコプターサービスに大きな混乱」が予想されるという。

航空業界団体は、レーダー高度計が干渉の影響を受けやすいことを強く認識しています。 で 2017年の手紙 航空宇宙車両システム協会 (AVSI) は FCC に対し、以前の計画では 以前の研究で干渉が深刻であることが判明したため、通信用の C バンドは廃止されました。 予測不可能な。

「航空業界の反対は理解できる」 技術者向け アナリストのアビ・グリーンガート氏は電子メールでこう述べた。 「政府はすでにCバンド周波数を5Gに割り当てているため、特に問題があれば、 古いレーダーシステムや規格外のレーダーシステムを使用すると、航空業界に改善のためのコストがかかることになる パフォーマンス。"

R&O は、干渉を防ぐために 5G 基地局の電力と放射の制限を確立しました。 レーダー高度計で使用される 3.7 ～ 3.98 GHz 帯域と 4.2 ～ 4.4 GHz 帯域の間の 220 メガヘルツ バッファは、図で言及されているバッファの 2 倍です。 ボーイングからの2018年の手紙. これらの予防措置を講じたとしても、R&O はさらなる研究が必要であるという AVSI の意見に同意した。 航空業界およびモバイル業界グループは、安全に進める方法を検討するために複数の利害関係者によるグループを設立することが奨励されました。

結局のところ、これ以上の研究は問題を複雑にするだけです。

RTCAレポート

レーダー高度計の更新は航空業界にとってすでに優先事項でした。 2019年12月、米国に本拠を置く非営利団体RTCAは、この問題を検討するために特別委員会239（SC-239）を設立した。 RTCA は政府規制当局向けの基準と技術ガイダンスを開発します。 RTCA メンバーは世界中の政府および民間組織の出身であり、航空業界の専門知識を持っています。

マルチステークホルダーグループの結成を求める FCC の呼びかけに応え、SC-239 は SC-239 5G タスクフォースになりました。 ワイヤレス業界の代表者など、関連する専門知識を持つ人なら誰でも貢献できます。 その目標は、潜在的な干渉を研究することでした。 5G 通信信号を保護し、リスクを反映するためにレーダー高度計の基準を更新する必要があります。

混合信号

結果を見る前に、問題の基本を理解することが重要です。 レーダー高度計は低電力レベルで動作し、比較的弱い信号を受信します。 巡航高度では、信号は地上まで少なくとも 30,000 フィートを通過し、戻ってきます。

5G 基地局とモバイル デバイスに関しては、通常、3.7 ～ 3.98 GHz 帯域で信号を発信します。 これらは「基本波」と呼ばれ、電波高度計の通常の帯域幅の外側にあるため、フィルタリングして除去できます。 しかし、フィルターを使用していても、強い信号がレーダー高度計受信機を圧倒する可能性があり、これを「干渉の遮断」といいます。

これらの強い信号は辛い食べ物のようなものだと考えてください。 辛いものを食べると味覚が麻痺し始めます。 次の一口を味わうことはできません。 これが、干渉をブロックすることでレーダー高度計に影響を与えることになります。 弱い信号は強い信号によって洗い流されます。

これらの 5G ソースは「スプリアス放射」を生成する可能性もあります。 これらは 4.2 ～ 4.4 GHz 帯域の不要な信号です。 これらの信号はレーダー高度計が受信するはずの帯域幅内にあるため、フィルターで取り除くことはできません。 レーダー高度計は戻ってくる信号と区別する方法がないため、高度を誤って判断する可能性があります。

誤った高度レポートは、他のいくつかのシステムの不適切な応答を引き起こす可能性がある重大なエラーです。 レーダー高度計は飛行中ずっと作動しており、データはパイロットに表示されるだけではありません。 高度データは、交通衝突回避システムや自動従属監視放送システムなどの重要なシステムに入力されます。 モニター 空中衝突を防ぐための空域。 2020 年 10 月に、 RTCAレポート 着陸時の誤った高度報告の危険性について光を当てます。

ヒューストン、問題があります

RTCA レポートでは、2 つのシナリオを使用して評価をモデル化しました。 これらのシナリオでは、実際の飛行経路を使用して、近隣の LTE 基地局が 5G にアップグレードされた場合に、その基地局からの干渉が着陸時に航空機にどのような影響を与えるかを確認します。 1 つのシナリオでは、ヒューストンのテキサス メディカル センターにヘリコプターが飛行する様子がモデル化され、もう 1 つのシナリオでは、シカゴのオヘア国際空港の滑走路 27L への進入がモデル化されています。

話を簡単にするために、ヘリコプターから始めましょう。 ヒューストンのテキサス医療センターは満員です。 2 平方マイルのエリアには 21 の病院があり、その多くには屋上ヘリポートがあります。 医療複合施設には、エリア全体にモバイル基地局もあります。

仮想の基地​​局は、あらゆるヘリポートのあらゆる進入時に有害な干渉を引き起こしました。 この干渉は場合によってはレーダー高度計が作動不能になるほどだった。 基地局とは別に、携帯電話などのユーザー機器は、ヘリコプターのレーダー高度計に「有害な干渉の重大なリスク」を引き起こしました。 つまり、5G の導入は、他の航空機を含むさまざまな障害物の近くを慎重に移動する必要があるヘリコプターが都市を航行する能力に深刻な影響を与える可能性があります。

もう 1 つのシナリオには、航空機がオヘアの滑走路 27L に接近することが含まれます。 基地からの干渉は、進入のほとんどの間、小型飛行機の安全基準（カテゴリー 2）を上回っていましたが、飛行機の高度が下がるにつれて減少しました。 これは着陸中にいくつかの問題を引き起こす可能性がありますが、実際にはレポートの中で最も懸念される部分ではありません。

大惨事の可能性

商用機や旅客機などのカテゴリー 1 の大型機は、干渉に対する安全しきい値が高くなります。 以下のグラフでは、実線が閾値、安全マージンが赤で示されています。 あるタイプの 5G 基地局は、特定の状況でのみ、しきい値を超えるほどの十分な干渉を引き起こしましたが、そのようなまれなケースは特に危険です。

約 275 フィートで干渉が急増していることに注目してください。 ほとんどの旅客機には 2 つのレーダー高度計が搭載されており、しきい値を超える干渉により両方が誤動作する可能性があります。 同じように誤動作する可能性はないため、レポートでは次の 4 つの結果を概説しています。

1. 両方のレーダー高度計が動作を停止します。
2. 1 つは動作を停止し、もう 1 つは不正確な高度を報告します。
3. どちらも不正確な高度の測定値を提供しますが、測定値は異なります。
4. どちらも同じで不正確な高度の測定値を提供します。

前者の場合、運航乗務員は飛行機を安全に着陸させることができるかどうかを判断する必要があります。 干渉のスパイクは高度約 80 メートルで発生し、仮想の飛行乗務員にはタッチダウンまで約 20 秒の猶予が与えられました。 視程が低い場合、パイロットは滑走路の近くに実際の地上高を推定するのに役立つものが何も見えない可能性があります。 この状況は着陸するかどうかに関係なく危険であり、実際にはこれが最良のシナリオです。

2 番目のケースはさらに厄介です。 レーダー高度計を 2 つ持つことは、片方が壊れた場合に備えてだけでは重要ではありません。 壊れているかどうかを判断するのにも役立ちます。 自動操縦システムと運航乗務員が 2 つの異なる測定値を受け取った場合、少なくとも 1 つが正しくないことは明らかです。 これらの航空機の一部では、「この状況では、パイロットに着陸を中止するよう警告されない可能性があります。」 高度が正しくないと、 おそらく乗組員は着陸が早すぎるか遅すぎるように設定し、その結果、ハードランディングまたは「機体への壊滅的な衝撃」が発生する可能性があります。 地面。"

さて、3番目のケースです。 レーダー高度計が 2 つの異なる高度を報告すると、自動操縦システムが不一致を特定します。 これは基本的に最初のケースと同じで、パイロットはレーダー高度計なしで飛行機を安全に着陸できるかどうかを判断する必要があります。 ただし、一部の航空機では自動操縦システムが引き続き誤ったデータを使用する可能性があると報告書は指摘しています。 パイロットがこれに間に合わなければ、悲惨な結果になる可能性があります。 これが2009年のターキッシュエアラインズ1951便墜落事故の原因となった。

4番目のケースはこれまでで最も危険です。 両方のレーダー高度計が同じ高度の測定値を提供する場合、自動操縦システムと運航乗務員はそれらが間違っていることを知る方法がありません。 これにより、「自動着陸システムが誤ったタイミングでフレア操作と自動スロットル遅延を実行する」ことになります。 飛行機が低すぎると、地面に直接衝突します。 飛行機が実際に予想よりも高い場合でも、地面に衝突することはありますが、最初に失速します。

報告書は、この状況が起こる可能性はそれほど高くないかもしれないが、着陸中にレーダー高度計が故障することはほとんどないため、特に危険であると強調しています。 さて、5G の導入により、視界が悪い状況での着陸というストレスの多いプロセスに、もう 1 つのリスクが生じる可能性があります。 旅客機に影響を与えた干渉は基本波放射によって引き起こされており、フィルターでブロックすることができます。 すべての航空機に帯域バイパスフィルターを取り付けるには何年もかかりますが、それだけが唯一の解決策ではありません。 フィルターは、カテゴリー 2 の飛行機やヘリコプターの安全限界を超えるスプリアス放射をブロックすることはできません。 RTCA によると、航空業界とモバイル無線業界は解決策に向けて協力する必要があるとのことです。

モバイル業界団体が調査結果に異議を唱える

CTIA は、無線通信業界のメンバーのための業界団体です。 RTCA 報告書の提出直後、CTIA は 論争のある モデルで使用される 5G 電力レベル、安全マージン、最悪の場合の着陸シナリオなど、レポートの技術的側面の多くが含まれています。 CTIAはまた、「ワイヤレス業界はRTCAレポートの作成についての洞察力を持たず」、「データを検討して理解する能力がない」ままになったと主張している。

RTCA レポートの目的は、FCC に以下の情報を提供することでした。 「航空業界の技術職」 しかし、ワイヤレス業界の代表者はいくつかのデータを提供しました。 この報告書には、テクニカル ワーキング グループ 3 (TWG-3) との情報交換が含まれています。 RTCA と CTIA はどちらも、C バンドのマルチステークホルダー グループによって形成された TWG-3 に参加しました。 彼らの情報交換は、2020 年 6 月 12 日から 2020 年 8 月 16 日までの質問と回答で構成されており、その全文は付録 B で入手できます。 TWG-3 解散した メンバーが合意に達することができなかったため、2020年11月に。

付録 C (上) には、レポートの公開前のパブリック コメント プロセス中に作成されたすべてのコメントが含まれています。 CTIA の 30 件のコメントの一部は報告書に組み込まれましたが、すべてではありませんでした。 SC-239 は、CTIA または他の団体からの勧告を拒否するたびに、具体的な理由を提供しました。

CTIA はまた、5G は明らかな干渉問題なく世界中で展開されているという常識的な理由で RTCA 報告書の調査結果に同意しません。 その中で 2021 年 3 月 4 日の手紙, CTIAは、日本の9万人は 5G 最大 4.1 GHz で動作する基地局は、RTCA の結論に反する証拠です。

この点については他の人も同意します。 「問題が広範囲に及ぶかどうかは明らかではありません」とグリーンガート氏は言う。 「米軍は何十年もの間、何の問題もなくこれらの周波数の近くで運用しており、他の国々も すでに近くの周波数帯域で 5G ネットワークを運用していますが、これも明らかな干渉の問題はありません。 アビオニクス。」

「これらの問題が現実のものであるかどうかはわかりません」と彼は言います。 サシャ・セガン、PCMagの主任アナリスト。 「一方はそうであると言い、一方はそうではないと言う。 ただし、空母は数か月間Cバンドのテストを行っており、実際にヘリコプターが空から落ちていないことに注意してください。」

セガン氏はモバイル業界の計画について引き続き楽観的だ。 「問題があれば、ネットワーク構築の一環として、たとえば空港の周囲に立ち入り禁止区域を設定したり、アンテナパネルを下に向けたりすることで修正できます。 この 5G の速度低下を私が確認できる唯一の方法は、大規模なマクロ サイト (大きな携帯電話基地局) を減らし、建物上の小規模なサイトを増やすことです。」

4 月、CTIA と AT&T、T-Mobile、US Cellular、Verizon の代表者が 繰り返した 「委員会は、Cバンド5Gが干渉を引き起こすことなく動作できると正しく判断しました。ましてや、 近くの帯域の隣接サービスに有害な干渉を与えます。」 彼らは「委員会に対しRTCAを無視するよう求めた」 報告。"

航空業界はRTCAレポートを支持します

5月には20の航空グループが参加 応答を提出した RTCA報告書の信用を傷つけようとするCTIAの試みに対して。 これらのグループ (「航空安全をサポートする組織、または OSAS」) には、業界団体、 最大のパイロット組合、航空機器を製造するガーミンやハネウェルのような企業、 その他。 これらの団体は、CTIAの主張は「航空および航空宇宙に関する理解の欠如を示している」と主張している。 航空安全分析の基礎を含む、設計、認証、製造、および運用。」

いくつかの修正を読んだ後では、それに同意するのは難しいでしょう。 ほんの一例として、CTIA は、この結果はレーダー高度計によって導き出されたものであると述べました。 過去40年間の委員会での実績です。」 OSASは、問題のレーダー高度計は2020年に製造されたものであり、このモデルは広く普及していると指摘した。 使用済み。 どうやら、CTIA はモデルの認証日とそのユニットの年齢を間違えたようです。

CTIA の批判の技術的な側面はさておき、OSAS は注目に値する 2 つの点を指摘しました。 1 つ目は、カテゴリー 2 の飛行機とヘリコプターに最も重大な干渉を引き起こした 5G スプリアス発射に関する調査結果に CTIA が異議を唱えていないことです。 第二に、「広範な高度計干渉の報告がない」ことがRTCA報告書を否定するというCTIAの主張は、定義上、証拠のない議論である。 報告がないことは、干渉がないことを証明するものではありません。

みんなCバンド使ってるんじゃないの？

米国では、C バンドはまだ 5G に使用されていません。 基地局が増えると、より多くの実際のテストケースが提供され、危険な干渉の可能性が高まります。 どのスペクトル帯域が使用されているかを見てみましょう 5G 世界中でCTIAの議論の別の欠陥が明らかになりました。 あ プレゼンテーション 2020 年 12 月付けの Qualcomm の記事では、C バンドにおけるいくつかの国による割り当ての概要が説明されています。

これは FCC が提供する情報と一致しています。 ヨーロッパのほとんどの地域でのライセンスは、3.4 ～ 3.8 GHz を 5G の最初の主要帯域とすることを義務付けている欧州委員会の無線スペクトル政策グループのガイダンスに従っています。 オーストラリアは 3.7 ～ 4.2 GHz のスペクトルを使用する可能性を調査しています。 5G、その帯域内ではまだライセンスを発行していません。 どうやら、韓国と台湾でさえ、その範囲の上位部分ではライセンスを発行しておらず、最速に関しては互角のようです 5G 世界のスピード。

上のチャートはからのものです レポート CTIA の準備が整いました。 米国が他国の上限を超えるライセンスを発行する計画を進めれば、 他国の周波数割り当てを利用して、危険性がないと主張することはできません。 干渉。 いずれにしても、次のような国々からの警告は、 フランス そしてその アラブ首長国連邦 これまでのところ干渉問題がないという確信は根拠がない可能性があることを示唆しています。

干渉が減り、協力が増える

CTIAは、「単一の欠陥のある報告書」だけでは、Cバンド5Gが近隣のバンドに有害な干渉を引き起こすことを証明するには十分ではないと述べている。 それは真実かもしれないが、RTCA報告書は「航空によって支持された唯一の徹底した安全性研究である」という航空業界の指摘も同様である。 主題に関する専門知識。」 業界が 2 つの異なる方向に進んでいる中で、唯一明らかなことは、さらなるニーズがあるということです。 情報。

航空業界団体がFCCと話をしたとき 8月に、彼らは警告を繰り返しました：レーダー高度計は多くの重要なサービスを提供しており、干渉は連鎖的な結果をもたらす可能性があります。 航空業界が独自に講じることができる対策はあります。たとえば、帯域バイパスフィルターを設置するなどですが、5G サービスが開始される前にそのプロジェクトを完了する必要があります。 12月にCバンドが始まるのは「現実的に不可能」だ。 言い換えれば、ワイヤレス業界も「緩和策」を終わらせるためにいくつかの予防措置を講じる必要があります。 ギャップ。"

「緩和ギャップ」を埋めるにはどうすればよいでしょうか? 私たちが手を差し伸べたのは、 マイク・ダノ、電気通信業界の専門家向けの出版物である「5G and Mobile Strategies for Light Reading」の編集ディレクター。 「必要と判断した場合には、 5G 業界は、干渉を防ぐために、問題のスペクトルでの放送を「拒否」する必要があるかもしれません。 飛行機の墜落事故を避けるのは良いことですが、もしそうなった場合、政府の規制当局がその種の問題を予見していなかったということになります」と彼は言う。 「[連邦航空局]、FCC、[国家電気通信情報局]の仕事は、スペクトルをオークションに出す前に、まずこの問題を解明することです。 5G.”

ダノ氏は、別の解決策として、レーダー高度計を干渉を受けにくいモデルに置き換えることがあると述べています。 「それは明らかに時間と費用がかかるでしょう。 しかし、Cバンド周波数オークションでは810億ドルの落札額が集まった。 そして、航空業界はその額をよく認識しているのではないかと思います。」

航空業界はFCCに対し、FAAと協力して解決策の導入に取り組むよう要請した。 航空業界の代表者らは、5Gを推進するという目標を共有していると主張している。 結局のところ、彼らは無線サービスも利用しているのです。

しかし、PCMagのセガン氏は、これは責任転嫁の試みだと考えている。 「FCCは航空業界の懸念に対応するためにすでにCバンド計画を変更している。 問題は、航空業界の意見では、それが十分に変化していないことです。 「FAAと協力する」という方針全体は、彼らにとってより有利な法廷であると彼らが認識するものに議論を移そうとする試みにすぎない。」 彼が行く さらにこうも付け加えた。「それは大変な騒ぎで、私の中の懐疑的な人は、航空業界が航空会社に新しい航空券の代金を支払わせようとしているのではないかと本当に疑問に思っています」 高度計。」

それでは、私たちはどうなるでしょうか？

RTCA は、FAA 規制の基礎を形成し、すべてのフライトを可能な限り安全にする基準とガイダンスを作成します。 飛行機に乗るとき、あなたはその飛行機があなたを安全に届けてくれると信じる十分な理由があります。 しかし、ダノ氏は次のように述べています。「5G が航空機に影響を与えるかどうかを知るのは困難です。 これは、熱心な RF エンジニアによって議論される問題です。 FAA、FCC、NTIAがその議論の仲裁者となる。 旅行者としては絶対にそんなことはしたくないと思います 5G 飛行機を墜落させるため。 それはまずいでしょう。」

議論はすでに始まっています。 航空業界は深刻なリスクがあると主張し、無線業界は安全対策は十分だと主張している。 少なくとも、FAAとFCCが合意に達することを期待する必要があります。

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