5G-utrullingen har vært en katastrofe i USA. Her er grunnen

Etter flere uker med falske starter og alvorlige advarsler fra luftfartsindustrien, i dag er dagen det AT&T og Verizon går live med sitt nye C-band 5G-spektrum.

Dagens utrulling markerer kulminasjonen av mer enn ett års arbeid fra Federal Communications Commission (FCC) og transportører til å tildele og auksjonere bort det nye spekteret, etter at både AT&T og Verizon vant rekordstore bud for å sikre store biter av det.

Imidlertid har det også vært et år med krangel mellom Federal Aviation Administration (FAA), US Department of Transportation og tjenestemenn fra luftfartsindustrien, hvorav mange har spådd nesten katastrofale konsekvenser for flyreiser dersom det nye spekteret gå live.

Historien så langt

Hadde det vært opp til FAA og US Department of Transportation, ville det aldri ha vært en C-band-spektrumauksjon i det hele tatt. Så langt tilbake som i desember 2020 advarte luftfartseksperter fra både sivil og militær side om "katastrofale" konsekvenser på grunn av potensiell interferens mellom de nye 5G frekvenser og vanlige flyinstrumenter som radarhøydemålere.

En rapport fra desember 2020 av Forsvarsnyheter var den første som setter søkelyset på interne diskusjoner mellom sjefen for FAA og nummer to ved Transportdepartementet. Disse to høytstående tjenestemennene sendte et felles notat til daværende FCC-leder Ajit Pai, der de ba FCC om å sette salget av det nye C-båndspekteret på pause, slik at problemet kunne studeres nærmere.

FCC svarte med å si at de hadde utført sine egne tekniske studier som viste at det var liten eller ingen risiko involvert. Den nektet å utsette spektrumauksjonen og uttalte at den hadde til hensikt å fortsette som planlagt.

Etter FCCs avgjørelse begynte det amerikanske forsvarsdepartementet og Department of Homeland Security kryptering for å sikre at det foreslåtte spekteret ikke ville ha noen negative effekter på militæret fly. På det tidspunktet bemerket Defense News at Pentagon ikke hadde studert effektene, og derfor ikke hadde etablert en formell stilling til salget.

Det beste scenarioet, ifølge tjenestemenn, var at avdelingen måtte "bruke millioner av dollar og tusenvis av arbeidstimer for å designe, anskaffe og installere nye radarhøydemålere på tvers av militærets luftbårne flåte systemer."

Det verste tilfellet, som en høytstående embetsmann sa det, var at «det vil være ulykker, eiendom vil bli ødelagt, og folk kommer til å dø».

En sivil sak

Interessant nok, selv om den sivile luftfartsindustrien har slått alarm de siste månedene, har den militære siden vært bemerkelsesverdig stille. Selv om den mest veldedige tolkningen ville være at Pentagon studerte problemet og bestemte at det ikke var en stor sak, er det like mulig at forsvarsdepartementet rett og slett dyppet ned i sine relativt dype lommer og stille oppgraderte maskinvaren bak scener.

Flybransjen har ikke nødvendigvis det samme alternativet. For det første er det ansvarlig for sikkerheten til sivile passasjerer, og for en annen er disse for profitt selskaper som har betydelig mer begrensede budsjetter, og uten tvil større og mer mangfoldige flåter av fly.

Det har vært diskusjoner mellom flyselskapene, FAA og det amerikanske transportdepartementet om tildeling av ressurser å hjelpe til med å oppgradere eller erstatte potensielt berørt utstyr, men det er fortsatt et enormt arbeid, både logistisk og politisk.

Til dags dato har flyselskapene i stedet bedt om at AT&T og Verizon skal vente med å distribuere det nye spekteret. I november ble de to operatørene enige om å utsette lanseringene fra 5. desember 2021 til 5. januar 2022, for å gi FAA og andre eksperter mer tid til å studere effektene.

I desember ble operatørene også enige om å begrense C-bånds 5G-effektnivåer rundt flyplasser de første seks månedene for å unngå forstyrrelser, og ved den nye år, hadde de gått et skritt videre, og ble enige om å sette opp ekskluderingssoner der de nye C-båndsfrekvensene ikke ville bli distribuert i det hele tatt i minst seks måneder.

Ved å insistere på at disse innrømmelsene burde være mer enn nok til å dempe frykten til luftfartstjenestemenn, avviste AT&T og Verizons administrerende direktører opprinnelig en forespørsel tidligere denne måneden for ytterligere to ukers forlengelse, og ga etter en dag med intense samtaler mellom Det hvite hus, FAA, FCC og annen industri interessenter.

Til slutt gikk transportørene motvillig med på å gi FAA sine to uker, i bytte mot det som virket som en fast uttalelse fra president Joe Biden selv om at utrullingen vil fortsette som planlagt i januar 19.

Båndbreddeforurensning

Det ser imidlertid ut til at denne konsesjonen ikke har beroliget flyindustrien. Tjenestemenn og ledere fortsetter å advare om katastrofale konsekvenser dersom det nye spekteret forsvinner online som planlagt - selv om både AT&T og Verizon har blitt enige om å gi flyplasser en bred køye for nå.

Grunnen til bekymringen er nærheten til frekvensene i det nye C-båndet 5G-spekteret med de som brukes av kritiske flyinstrumenter.

Det kontroversielle C-båndsspekteret, som ligger i området 3,7–3,98 GHz, ligger like under 4,2–4,4 GHz-frekvensene som brukes av radarhøydemålere. Moderne militære, kommersielle og sivile fly, og til og med mange ubemannede luftsystemer og avanserte droner, bruker alle disse instrumentene. De er avgjørende for å måle hvor langt et fly er over bakken når de håndterer den typen dårlige værforhold som hindrer tradisjonelle barometriske høydemålere i å fungere som de skal.

Det er dette som gjør radarhøydemålere til et så viktig sikkerhetsutstyr. Under ideelle værforhold kan piloter stole på andre instrumenter, og til og med deres egne øyne, for å måle avstander når de lander på en flyplass. Ved dårlig sikt er imidlertid radarhøydemåleren alt de har, og hvis den ikke fungerer, eller viser en høyde som er for høy, så har piloten ingen mulighet til å vite når de er i ferd med å treffe bakken.

Teknisk sett er 4,2 GHz, som er den nederste enden av radarhøydemålerfrekvensene, fortsatt over 200MHz unna de høyeste C-bånds spektrumfrekvensene, som topp ut ved 3,98GHz. Så du tror kanskje det er en sunn sikkerhetsmargin for å forhindre interferens, og det er nettopp dette som FCC og transportørene er lager.

Dessverre er andre eksperter uenige, og siterer et fenomen kjent som båndbreddeforurensning. Som Interessant ingeniørfag forklarer, er det mulig for en sterk konsentrasjon av signaler i et gitt frekvensområde å "blode gjennom" i høyere frekvenser, noe som forårsaker i det minste noe interferens.

Dette er analogt med problemet med lysforurensning som gjør det vanskelig å se stjernene om natten når du er nær en by. Du kan være 20 miles utenfor en storby, men konsentrasjonen av millioner av lys som kommer fra den vil fortsatt gjøre det vanskelig å se mye av noe på nattehimmelen.

Mens FCC insisterer på at de har studert problemet og bestemt at dette ikke vil skje, har luftfartsindustrien sine egne studier som har blitt en kilde til bekymring. EN Forskningsoppgave fra 2020 av Radio Technical Commission for Aeronautics (RTCA), en uavhengig teknologistandardgruppe som representerer lufttransportindustrien, viste bevis på at 5G telekommunikasjon i C-båndsspekteret har potensial til å forårsake "skadelig interferens" til radarhøydemålere.

Selv om AT&T og Verizon fortsetter å insistere på at det ikke er noe problem, har de også blitt enige om å opprette en ekskluderingssone rundt en FAA-designet liste over flyplasser, lik det som gjøres i andre land som Frankrike. Imidlertid har de også bare forpliktet seg til å gjøre dette i seks måneder, hvoretter alle spill er avslått.

Flyselskaper satt på bakken

Det er vanskelig å si hva luftfartstjenestemenn håpet på da alle sider så ut til å gå med på en to ukers forsinkelse. Etter alle rapporter virket ting hyggelig for to uker siden, men kanskje noen bare antok at tidslinjen ville ende opp med å bli utvidet ytterligere.

Da dagens utrulling dukket opp i horisonten, ble imidlertid flyselskapene betydelig mer opphisset. Et felles brev sendt ut tidligere denne uken av administrerende direktører for alle de store amerikanske flyselskapene og flyfraktselskapene advarte om at å slå på de nye C-bånds radiofrekvensene "kan potensielt strande titusenvis av amerikanere utenlands" og forårsake "kaos" for innenlandsflyvninger i USA. "Nasjonens handel vil stoppe opp," brevet advart.

Flere utenlandske flyselskaper kunngjorde 18. januar at de ville kansellere flyreiser til USA som følge av den nye spektrumutrullingen. Eksplisitt siterer den nye 5G-utrullingen, Emirates suspenderte på ubestemt tid alle flyvninger til Boston, Chicago, Dallas-Fort Worth, Houston, Miami, San Francisco og Seattle, samt Newark, New Jersey og Orlando, Florida.

I mellomtiden, Japan Airlines (JAL) kansellerte amerikanske flyreiser for Boeing 777 til Chicago, Los Angeles og New Yorks JFK-flyplass, med henvisning til potensiell interferens med radiohøydemålere fra 5G-utrullingen på de spesifikke flyene. Japans Air Nippon Airlines (ANA) kom også med en lignende kunngjøring, det samme gjorde Air India.

De aktuelle flyselskapene ga senere etter, i det minste delvis, sannsynligvis som et resultat av at Det hvite hus klargjorde at 5G ville bli forsinket i nærheten av «nøkkelflyplasser». EN uttalelse fra Biden sent i går takket Verizon og AT&T for «at de gikk med på å utsette 5G utplassering rundt viktige flyplasser og for å fortsette å samarbeide med Transportdepartementet om sikker 5G distribusjon på dette begrensede settet med lokasjoner."

JUST INN: Emirates president sier til CNN at flyselskapet ikke var klar over noen av de potensielle 5G-utbyggingsproblemene før i går morges, kalte det "en av de mest kriminelle, fullstendig uansvarlige" situasjonene han har sett i sin luftfart karriere https://t.co/Z3a4gTQ6Fo

— CNN (@CNN) 19. januar 2022

Etter denne uttalelsen kunngjorde både Japans JAL og ANA at de ville gjeninnføre sine normale amerikanske rutetider fra 20. januar og fremover, mens Emirates gikk med på å gjenoppta utvalgte flyvninger til Boston, Houston og San Francisco, selv om de andre forblir suspendert for nå, til tross for at disse flyplassene også er utelukket fra FAA liste.

"Denne avtalen beskytter flysikkerheten og lar luftfartsoperasjoner fortsette uten vesentlige forstyrrelser og vil gi flere høyhastighetsinternettalternativer til millioner av amerikanere," sa Biden.

Hvordan vi kom hit

Det er klare politiske faktorer som virker her, spesielt presset på FCC fra den nåværende og tidligere administrasjonen for å raskt utvide 5G-teknologi Over hele USA har imidlertid distribusjonen av 5G av de fleste amerikanske operatører vært noe av et rot fra begynnelsen, og FCC kan absolutt ikke ta hele skylden for det.

I motsetning til mobilteknologiene som har kommet før, bruker 5G et mye bredere spekter av frekvensområder, og det er avveininger over hele spekteret.

I den ene enden har du det ultrahøyfrekvente mmWave-spekteret, som går i bunnkanten av Ekstremt høyfrekvensområdet (EHF): 26GHz og over. Dette er godt utenfor rekkevidden til alle frekvenser som brukes av sivil luftfart, eller stort sett alt annet som vanlige folk sannsynligvis vil være opptatt av.

En av grunnene til dette er at frekvensene i EHF-spekteret har ekstremt kort rekkevidde. Annet utstyr som opererer i dette området inkluderer avanserte telekommunikasjonssystemer, satellitt-atmosfærisk overvåking systemer, militær våpenradar, sikkerhetsskjermsystemer ved flyplasssjekkpunkter, politiets fartsradar og noe medisinsk applikasjoner.

I den andre enden av spekteret er 600MHz 5G-distribusjonene, som har stor rekkevidde, men som ikke tilbyr hastigheter som er mye av en forbedring i forhold til dagens 4G/LTE-teknologier.

Da de amerikanske operatørene begynte å rulle ut 5G for noen år siden, tok de alle dramatisk forskjellige tilnærminger. Verizon gikk for hastighet over dekning, og distribuerte mmWave-sendere i store bysentre over hele landet. Dette tillot dem å skryte av hastigheter i området 500 Mbps til 2 Gbps, men problemet er at 99 prosent av Verizon-kundene ikke får 5G i det hele tatt.

T-Mobile tok den motsatte tilnærmingen, med mål om å rulle ut dekning langt og bredt, la kundene deres får "5G"-indikatoren på enhetene sine selv om hastighetsforbedringene bare var marginal. T-Mobile brukte først og fremst 600MHz-spekteret for å få dette til, slik at det raskt kunne utvide 5G-dekningen uten å bygge for mange flere tårn. Resultatet var at T-Mobile ble den første amerikanske transportøren til å skryte 5G dekning i alle 50 stater.

AT&T tok middelveien, og valgte å forplikte seg til ingen av tilnærmingene. Kanskje lære sin leksjon av 5G Evolution-debakelen, bestemte den seg for å være roligere når det gjelder å promotere 5G, og ta en sakte og jevn tilnærming til å rulle ting ut over hele landet, ved å bruke en blanding av mmWave og sub-6GHz teknologier.

Hvorfor C-Band er viktig

Den største utfordringen med å få 5G riktig distribuert i USA er at FCC regulerer de fleste trådløse frekvensene i USA trenger vi ikke se mye lenger enn den nåværende kontroversen med luftfartsindustrien for å se hvorfor dette er nødvendig.

Sweet spot for 5G-teknologi – løsningen som gir den beste balansen mellom ytelse og dekning – er i det som vanligvis kalles mellombåndsspekteret. Mens mmWave gir god ytelse som bare strekker seg over en avstand på omtrent en byblokk, går 600MHz langt, men kan ikke håndtere mye mer data enn 4G/LTE allerede kan.

Rett i midten av den frekvenssuppen sitter 2GHz til 4 GHz-frekvensene. Disse gir nok båndbredde til å levere hastighetene brukerne forventer fra 5G, samtidig som de sikrer at operatører ikke trenger å sette opp millioner av mobiltårn bare for å få 5G til alle deres kunder.

Dessverre bruker mange andre teknologier og enheter også dette mellombåndsspekteret. For eksempel er du sannsynligvis allerede klar over at 2,4 GHz vanligvis er der Wi-Fi-rutere, trådløse telefoner, babyer monitorer, og garasjeportåpnere live. Selv mikrobølgeovner sender ut signaler i dette frekvensområdet. Dette er i et område kjent som "S-bandet."

Pre-5G mobilteknologier lever stort sett under S-båndet, vanligvis i området fra 600MHz opp til rundt 2,3GHz, med de fleste konsentrert rundt 800MHz og 1,9GHz.

Over dette er C-båndsspekteret, vanligvis brukt av amatørradiotjenester, faste satellitttjenester, maritime radioer og radiolokaliseringstjenester.

I 2018 fant imidlertid FCC ut en måte å frigjøre en liten del av 500MHz C-båndspektrum, i området 3,7 GHz til 4,2 GHz, for bruk av "neste generasjons trådløst nettverk" tjenester." Selv om det hadde vært satellitttjenester i det båndet, reviderte kommisjonen alle lisensene for å frigjøre så mye plass som mulig for bruk av nye 5G utplasseringer.

To år senere, da støvet hadde lagt seg, kom FCC legge ut 280 MHz av dette spekteret på auksjon til cellebærerne. Dette er 3,7 til 3,98 GHz-serien der nye 5G-tjenester rulles ut i dag.

Det nye spekteret lover å bli en game-changer for 5G-teknologi i USA, spesielt fra Verizon og AT&T. Verizon har allerede skrytt av hvordan den vil tillate den å nå millioner av ekstra kunder med "hastigheter opptil 10 ganger raskere enn 4G LTE." Det nye spekteret vil utgjøre en del av Verizons 5G Ultra Wideband-nettverk, som tidligere var begrenset til sine 28GHz og 39GHz mmWave-frekvenser.

På samme måte har AT&T annonsert sine nye C-band-utrullinger i åtte metroområder, og lovet at det vil dekke 200 millioner mennesker innen utgangen av 2023.

Hva med T-Mobile?

Du har kanskje lagt merke til at T-Mobile har vært påfallende fraværende fra hele denne kampen, selv om den falt $9,3 milliarder på C-band-auksjonen i fjor.

Dette er sannsynligvis fordi T-Mobile ikke har vist noen intensjon om å begynne å bruke det nye C-båndspekteret på samme måte som konkurrentene.

Fra begynnelsen har T-Mobile hatt et ess i ermet. Det eide allerede lisenser for en betydelig del av 2,5 GHz S-båndspektrum som kom ut av fusjonen med Sprint for noen år siden.

Sprint brukte opprinnelig disse 2,5 GHz-frekvensene for 4G/LTE-tjenester, men etter fusjonen ble den nye T-Mobile begynte å stenge de eldre Sprint-tårnene, og ryddet veien for å gjenbruke disse frekvensene for nyere 5G utplasseringer.

Da T-Mobile også plukket opp noe nytt C-båndspekter i fjor, ble det annonsert  dette var en "strategisk investering" ment å "supplere dens mye bredere 2,5 GHz fotavtrykk i utvalgte by- og forstadsområder der den allerede har et tett nettverk.» Resultatet, sa transportøren, ville være et "mer meningsfullt ytelsesløft for kunder."

Det lavere frekvensspekteret gir også bedre rekkevidde enn det nye C-båndet, samtidig som det leverer imponerende 5G ytelse, så T-Mobile har egentlig ingen motivasjon til å begynne å rulle ut C-båndspekteret på den måten som AT&T og Verizon er. Den har sitt midtbåndsspektrum, og det har rullet det ut som en del av Ultra Capacity 5G tjeneste, som allerede dekker mer enn 200 millioner kunder.

Hvor skal vi herfra?

Nå som både AT&T og Verizon har begynt å oppfylle sine C-band-visjoner, skal det bli interessant å se hva som skjer videre. Mens begge operatørene jobber med å ta igjen T-Mobile med dette nye C-båndet, kan det være en grense for hvor langt og hvor raskt de faktisk kan komme dit.

Som PCMag Sascha Segan påpeker at Verizon kan ha gjort en taktisk feil ved å satse for høyt på C-band. Det kjøpte absolutt den største delen av det i fjor, og brukte hele 45 milliarder dollar på å kjøpe det.

Så her er hvorfor @ATT og @TMmobil kanskje vil henge @Verizon ut til tørk på C-Band: Verizon har (1) problemer med overbelastning og (2) har lagt mange egg i C-Band-kurven. Med det nye auksjon 110-resultatet, innen utgangen av dette året @ATT vil ha 40MHz på

— Sascha Segan (@saschasegan) 18. januar 2022

Problemet er at Verizon har brukt en formue på å investere i det mest omstridte spekteret der ute, og det er sannsynlig at denne kontroversen ikke vil dø ned med det første. Det er mulig at Verizon aldri vil kunne distribuere det nye spekteret i nærheten av flyplasser, slik at kundene enten blir sittende fast med 4G/LTE-tjenesten, eller et 5G-tilbud som egentlig ikke er bedre enn 4G/LTE.

På den annen side har AT&T sikret sine innsatser litt. Nylig valgte det 40MHz spektrum som flyselskapene ikke kommer til å bry seg om, noe som kan forklare hvorfor det tar en betydelig mer reservert tilnærming til hele situasjonen. Som Segan antyder, kan AT&T godt spille begge sider mot midten, og omfavne lengre forsinkelser og større eksklusjonssoner for å gi den en konkurransefordel i forhold til Verizon, som ville være mye mer hemmet av slike beveger seg.

I mellomtiden sitter T-Mobile pen, og har ingen del i den nåværende kontroversen, mens den har en ubestridt 100MHz en del av 2,5 GHz-spekteret som det allerede rullet ut til kunder måneder før det nye C-båndet i det hele tatt kom opp for auksjon.

En ting som fortsatt er klart er at T-Mobile har en betydelig ledelse i 5G-spillet, og tjener konsekvent høyeste poengsum for noen amerikansk operatør for hastighet, dekning og pålitelighet - en ledelse som bare ser ut til å være økende. Vi kan ikke telle Verizon og AT&T foreløpig, men det er klart at begge operatørene har arbeidet sitt med å lage nok C-bånd til å gjøre sant 5G en realitet for kundene deres.

Redaktørenes anbefalinger

• T-Mobiles store forsprang på 5G-hastigheter kommer ingen vei
• Bor du på landsbygda? Verizon 5G er i ferd med å bli bedre for deg
• Her er hvor rask 5G på din Samsung Galaxy S23 egentlig er
• T-Mobile forlater AT&T og Verizon i 5G-støvet
• Verizons billigste 5G ubegrensede plan ble nettopp enda billigere