Nie, 5G nie będzie kolidować z satelitami pogodowymi. Dlatego

5G będzie całkowicie zmienić sposób korzystamy z naszych telefonów komórkowych, które oferują bardzo duże prędkości, co nie oznacza tylko szybszego pobierania ulubionych programów. Ale 5G wiąże się z wieloma problemami, od ograniczonego zasięgu i słabej penetracji budynków po zmartwienia niekorzystne skutki zdrowotne.

Ale teraz pojawił się nowy problem: satelity pogodowe. Kwietniowy artykuł w Nature wprawiła społeczność meteorologów w zamieszanie, szczegółowo opisując potencjalne skutki niedawnego zdarzenia aukcja Federalnej Komisji Łączności w zakresie częstotliwości 24,25–24,45 i 24,75–25,25 gigaherców (GHz) widmo. Jest jeden problem: jest to częstotliwość zbliżona do częstotliwości wykorzystywanej przez meteorologów do wykrywania pary wodnej w powietrzu.

Zakłócanie pogody?

Para wodna emituje słaby sygnał radiowy o częstotliwości 23,8 GHz, który wykrywają satelity. Zdjęcia pary wodnej stały się kluczową częścią prognozowania pogody, ponieważ pomagają meteorologom lepiej ją zrozumieć ruchu w atmosferze i dostarcza modelom komputerowym kluczowych danych pozwalających lepiej prognozować rozwój burze.

„Obawy są realistyczne, ponieważ szacuje się, że zmniejszenie możliwości wykrywania pary wodnej przywróci dokładność naszych prognoz poziomy ostatnio obserwowane około 1980 r.” – Kevin McMahon, dyrektor wykonawczy ds. technologii mobilnych i nowych w firmie cyfrowej z siedzibą w Chicago doradztwo SPR, powiedział Digital Trends. „Zderzamy się z naturą. Tam są wynikające z tego kompromisy do rozważenia.”

Widoczny atak na teledetekcję pogody również się nie skończył. Planowane w przyszłości aukcje mogą mieć wpływ na wykrywanie opadów (36–37 GHz), temperatury (50,2–50,4 GHz), a nawet tradycyjne wykrywanie chmur przez satelity pogodowe (80–90 GHz).

Ale czy cały ten strach i wstręt to tylko zaawansowana technologicznie wersja Kurczaka Małego? Prawdopodobnie i oto dlaczego.

Wszystko zależy od propagacji

Aby zrozumieć dlaczego, musimy najpierw poznać podstawy naukowe działania częstotliwości radiowej, a co najważniejsze, poznać jego działanie propaguje. Być może najlepszym sposobem, aby to zrozumieć, będzie użycie radia w naszych domach i samochodach jako przykładu.

Przy bardzo niskich częstotliwościach fale radiowe przemieszczają się dalej, ponieważ mają dłuższe długości fal. Potrafią także łatwo przemieszczać się przez obiekty. Pomyśl o radiu krótkofalowym: programy mogą podróżować po całym świecie w nocy, zużywając stosunkowo mało energii (jest to również „słodki punkt” rozmnażania zbyt). Podobnie audycje radiowe AM, których częstotliwości są tuż poniżej częstotliwości fal krótkich, mogą również przesyłać się na duże odległości w nocy, ale nie na falach krótkich.

Porównaj to teraz z sygnałem FM, który wykorzystuje znacznie wyższą częstotliwość. Przy znacznie krótszej długości fali sygnały radiowe FM rzadko przemieszczają się w najlepszym przypadku na odległość większą niż 160 km. Aby transmitować na duże odległości, zapotrzebowanie na energię jest znacznie wyższe niż w przypadku pasm krótkofalowych lub AM.

Tradycyjne telefony komórkowe działają na częstotliwościach znacznie wyższych od radia FM. Jak można się domyślić, długości fal są znacznie krótsze, więc zasięg jest jeszcze bardziej ograniczony, a zdolność radzenia sobie z przeszkodami jest znacznie słabsza. Właśnie dlatego sieci bezprzewodowe nowej generacji w USA były tak słabe: działały na częstotliwościach 1700 i 2100 MHz, zasięg wież był znacznie mniejszy, a odbiór w pomieszczeniach był nierówny.

Jest znacznie lepiej, ale tylko dzięki ekspansywnej (i dość blisko siebie) sieci wież komórkowych. Ale nie wszędzie jest to możliwe, a firmy bezprzewodowe — Przede wszystkim T-Mobile — zgromadzili niższe widmo częstotliwości, gdy tylko stanie się ono dostępne. Ale Nawet tam, nie jest jeszcze całkiem jasne, jak uzyskać tak duże prędkości Oczekuje się, że 5G to zapewni — ponieważ przepustowość jest nadal ograniczona.

Po co więc wykorzystywać widmo gigahercowe w 5G?

Powód prosty: zatory. Widmo częstotliwości w dolnych pasmach jest współdzielone przez dziesiątki, jeśli nie setki zastosowań. W rezultacie małe fragmenty widma obsługują całą masę urządzeń. W miarę zagłębiania się w wieloGHz część widma radiowego, korzysta z niego znacznie mniej osób. Tak mało, że małe węże o przepustowości dolnego pasma bezprzewodowego stają się dużymi rurami przy tych bardzo wysokich częstotliwościach, lub fala milimetrowa (mmWave).

mmWave obejmuje częstotliwości od około 30 do 300 GHz, chociaż częstotliwości tak niskie jak 24 GHz są również uważane za mmWave. Ilość przepustowości dostępna w mmWave jest ogromna: eksperci uważają, że mmWave ma potencjał, aby ją zwiększyć prędkość pobierania sięga nawet 10 Gb/s — umożliwienie stosowania wszelkiego rodzaju aplikacji, w tym rzeczywistości wirtualnej i rozszerzonej na żywo, inteligentnych pojazdów autonomicznych i nie tylko. Każda z tych aplikacji wymaga masywny ilości pasma, a widmo po prostu nie jest dostępne w dolnych pasmach, aby to zrobić.

Wróćmy jednak do dyskusji na temat propagacji. Już przy częstotliwościach 1700 i 2100 MHz, gdzie działa większość obecnych sieci, występują problemy z odbiorem w pomieszczeniach zamkniętych i obszarach o dużym natężeniu przeszkód. Sytuacja się komplikuje, gdy częstotliwość jest jeszcze wyższa.

„[5G] wykorzystuje widmo fal milimetrowych, aby zapewnić swoje najwyższe prędkości, i nie da się ukryć, że fizyki, że te wyższe częstotliwości łatwiej ulegają degradacji i nie mogą rozprzestrzeniać się tak dobrze, jak niżej te” Internet szerokopasmowy teraz ekspert ds. polityki Tyler Cooper wyjaśnił Digital Trends. „Oznacza to, że największy potencjał 5G zostanie najprawdopodobniej przeniesiony do niezwykle gęstych „kieszeni” miejskich”.

Verizon przekonuje się o tym, wdrażając sieć 5G w całych Stanach Zjednoczonych, aby objąć swym zasięgiem miasta, firma zmuszona jest stawiać miniwieże dosłownie na każdym rogu każdej przecznicy, o czym dowiedzieliśmy się w Kwiecień testowanie sieci Verizon 5G i ponownie w maju za pomocą Galaxy S10 5G. Przejdź jedną przecznicę od nadajnika, a wrócisz do sieci LTE.

Satelity są bezpieczne

Realia mmWave i stara, dobra fizyka sprawiają, że satelity pogodowe i wszyscy inni potencjalni użytkownicy częstotliwości wieloGHz są prawdopodobnie bezpieczni w dającej się przewidzieć przyszłości. Żadna nowa technologia tego nie zmieni. Chociaż mogły zostać otwarte aukcje dla częstotliwości w pobliżu miejsc, w których działają te satelity, sprzedane częstotliwości mają wątpliwą wartość dla operatorów sieci bezprzewodowych ze względu na ich słabą propagację wydajność.

Co więcej, nie jest do końca jasne, czy operator sieci bezprzewodowej potrzebowałby lub chciał wykorzystywać niewielką część niedawno sprzedanych pasm, która mogłaby zakłócać obrazy satelitarne. Oczekuje się, że licencjobiorcy widma będą ograniczać zakłócenia do minimum, co stanowi warunek ich licencji. W przeważającej części przewoźnicy dobrze zarządzali swoimi sieciami i naprawdę nie ma powodu sądzić, że teraz by tak nie było.

Czy mogą być problemy po drodze? Jasne. Być może jednak miną lata, jeśli nie dekady, a do tego czasu być może będziemy mogli przejść do kolejnej technologii nowej generacji. Ale na razie twój meteorolog nie ma się czego obawiać.

Zalecenia redaktorów

• Ogromna przewaga T-Mobile w prędkościach 5G nie zmierza donikąd
• Twój plan Verizon został właśnie gruntownie zmieniony — oto nowości
• Jeśli lubisz tanie telefony, pokochasz te 2 nowe opcje Moto G
• Najnowsze plany T-Mobile są ekscytujące dla nowych (i starych) klientów
• Sieć 5G T-Mobile wciąż nie ma sobie równych, ale czy prędkości się utrzymują?

Ulepsz swój styl życiaDigital Trends pomaga czytelnikom śledzić szybko rozwijający się świat technologii dzięki najnowszym wiadomościom, zabawnym recenzjom produktów, wnikliwym artykułom redakcyjnym i jedynym w swoim rodzaju zajawkom.