A indústria móvel sem fio está se preparando para implantar 5G em todo o país e 6G já está em desenvolvimento – mas milhões de pessoas nos Estados Unidos nem sequer têm acesso à Internet doméstica.
Conteúdo
- A indústria da aviação fala
- O Relatório RTCA
- Grupo da indústria móvel contesta as descobertas
- A indústria da aviação apoia o relatório RTCA
- Todo mundo não está usando banda C?
- Menos interferência, mais cooperação
- Então, onde isso nos deixa?
Este diferencial no acesso é denominado “fosso digital” e a Comissão Federal de Comunicações (FCC) está a tentar colmatar isso.
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Parte de seu plano é permitir que as empresas móveis sem fio utilizem o espectro de transmissão na banda de 3,7-3,98 GHz, comumente chamada de “Banda C.” Com uma licença para usar a banda C, as empresas sem fio podem fornecer 5G serviço através de estações base relativamente pequenas. Isto tornaria mais fácil levar o 5G às zonas rurais, onde o fornecimento de Internet através de fibra requer infraestruturas vastas e caras para relativamente poucos clientes. Verizon, AT&T e T-Mobile gastaram mais de US$ 80 bilhões em leilão para obter essas licenças de banda C.
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A FCC emitiu formalmente as mudanças de política em março de 2020. O relatório e pedido (R&O) foi o resultado de quase três anos de reflexão, durante os quais o público foi convidado a comentar o assunto. Houve uma grande variedade de partes interessadas, desde a NPR até a Igreja Mórmon, mas os grupos da indústria da aviação estiveram entre os mais envolvidos.
A indústria da aviação fala
As preocupações da indústria da aviação giram em torno de um equipamento denominado altímetro de radar (ou rádio altímetro). O altímetro radar é usado por todos os tipos de aeronaves para medir a altitude, a distância entre a aeronave e o solo. Ele funciona transmitindo um sinal em direção ao solo e, em seguida, determinando a altitude com base no tempo que o sinal leva para refletir no solo e voltar para a aeronave.
Então qual é o problema? Os altímetros de radar operam na banda de frequência de 4,2-4,4 GHz. A R&O colocaria os serviços 5G, incluindo dispositivos rotineiramente transportados a bordo pelos passageiros (como telefones celulares e tablets), na banda adjacente. Em agosto de 2021, grupos da indústria da aviação alertou a FCC que se os serviços de banda C interferirem com os altímetros de radar, podemos esperar “grandes perturbações nas viagens aéreas de passageiros, no transporte comercial e nos serviços críticos de helicóptero”.
Os grupos da indústria da aviação estão perfeitamente conscientes de como os altímetros de radar são suscetíveis a interferências. Em um carta de 2017 à FCC, o Instituto de Sistemas de Veículos Aeroespaciais (AVSI) explicou que planos anteriores para usar o A banda C para telecomunicações foi eliminada porque estudos anteriores descobriram que a interferência era tão imprevisível.
“A objeção da indústria da aviação é compreensível”, Tecnológico disse o analista Avi Greengart por e-mail. “Como o governo já alocou frequências de banda C para 5G, se houver problemas, especialmente com sistemas de radar mais antigos ou fora de especificação, imporá custos à indústria da aviação para melhorar desempenho."
O R&O estabeleceu limites de potência e emissão para estações base 5G para evitar interferências. O buffer de 220 megahertz entre a banda de 3,7-3,98 GHz e a banda de 4,2-4,4 GHz usada pelos altímetros de radar é o dobro do buffer mencionado em um Carta de 2018 da Boeing. Mesmo com estas precauções, o R&O concordou com a AVSI que eram necessários mais estudos. Os grupos da indústria da aviação e das comunicações móveis foram incentivados a criar um grupo composto por diversas partes interessadas para descobrir como proceder com segurança.
No final das contas, mais estudos apenas complicariam o assunto.
O Relatório RTCA
A atualização dos altímetros radar já era uma prioridade para a indústria da aviação. Em dezembro de 2019, uma organização sem fins lucrativos sediada nos EUA, RTCA, formou o Comitê Especial 239 (SC-239) para estudar o assunto. A RTCA desenvolve padrões e orientações técnicas para reguladores governamentais. Os membros da RTCA vêm de organizações governamentais e privadas de todo o mundo e possuem experiência na indústria da aviação.
Em resposta ao apelo da FCC para formar grupos multiatores, o SC-239 tornou-se a Força-Tarefa 5G do SC-239. Qualquer pessoa com experiência relevante poderia contribuir, incluindo representantes da indústria sem fio. Seu objetivo era estudar a interferência potencial de
Sinais mistos
Antes de analisar os resultados, vale a pena entender o básico do problema. Os altímetros de radar operam em um nível de potência baixo e recebem sinais relativamente fracos. Em altitude de cruzeiro, o sinal terá percorrido pelo menos 30.000 pés até o solo e voltado.
No que diz respeito às estações base 5G e dispositivos móveis, estes normalmente emitem sinais na banda de 3,7-3,98 GHz. Estas são chamadas de “emissões fundamentais” e estão fora da largura de banda normal dos rádio-altímetros, por isso podem ser filtradas. Mas mesmo com um filtro, é possível que um sinal forte sobrecarregue o receptor do radar altímetro, o que é chamado de “interferência de bloqueio”.
Pense nesses sinais fortes como comida picante. Quando você come algo picante, suas papilas gustativas começam a ficar dormentes. Você não vai provar a próxima mordida. Isto é o que o bloqueio de interferência faz com os altímetros de radar. O sinal mais fraco é eliminado pelo sinal mais forte.
Estas fontes 5G também podem criar “emissões espúrias”. Estes são sinais indesejados na banda de 4,2-4,4 GHz. Como esses sinais estão dentro da mesma largura de banda que os altímetros de radar deveriam receber, eles não podem ser filtrados. O altímetro do radar não tem como diferenciá-los do sinal de retorno, portanto pode determinar a altitude incorretamente.
O sinal mais fraco é eliminado pelo sinal mais forte.
Um relatório de altitude falso é um erro grave que pode fazer com que vários outros sistemas respondam de forma inadequada. Os altímetros de radar operam durante todo o voo e os dados não são exibidos apenas para o piloto. Os dados de altitude alimentam sistemas importantes, como o Sistema de Prevenção de Colisões de Trânsito e o Sistema de Transmissão de Vigilância Dependente Automática, que monitores espaço aéreo para evitar colisões no ar. Em outubro de 2020, o Relatório RTCA lançar alguma luz sobre o perigo de relatórios falsos de altitude durante o pouso.
Houston, nós temos um problema
O Relatório RTCA utilizou dois cenários para modelar a sua avaliação. Esses cenários usam trajetórias de voo reais para ver como a interferência de estações base LTE próximas pode afetar as aeronaves durante o pouso se essas estações forem atualizadas para 5G. Um cenário modela helicópteros voando para o Texas Medical Center, em Houston, e o outro modela a aproximação da pista 27L do Aeroporto Internacional O’Hare de Chicago.
Para simplificar, vamos começar com helicópteros. O Texas Medical Center em Houston está lotado. Existem 21 hospitais em uma área de três quilômetros quadrados, e muitos deles têm heliportos na cobertura. O complexo médico também possui estações base móveis em toda a área.
Estações base hipotéticas causaram interferências prejudiciais em todas as abordagens de todos os heliportos. A interferência foi suficiente para tornar os altímetros de radar inoperantes em alguns casos. Além das estações base, equipamentos de usuário como telefones celulares causaram “um risco significativo de interferência prejudicial” aos altímetros de radar dos helicópteros. Em suma, a implantação do 5G poderá afetar seriamente a capacidade dos helicópteros de navegar pelas cidades, onde têm de se mover cuidadosamente perto de uma variedade de obstáculos, incluindo outras aeronaves.
O outro cenário envolve aviões se aproximando da pista 27L de O’Hare. A interferência das bases esteve acima do limite seguro para aviões pequenos (Categoria 2) durante grande parte da aproximação, mas diminuiu à medida que os aviões diminuíram de altitude. Isto pode causar vários problemas durante o pouso, mas na verdade não é a parte mais preocupante do relatório.
Potencial para catástrofe
Aviões maiores da categoria 1, como aviões comerciais ou de passageiros, têm um limite de segurança mais alto para interferência. No gráfico abaixo, a linha sólida é o limite e a margem de segurança está em vermelho. Um tipo de estação base 5G causou interferência suficiente para ultrapassar o limite, e apenas em certas situações – mas esses casos raros são particularmente perigosos.
Observe o grande pico de interferência em torno de 275 pés. A maioria dos aviões de passageiros possui dois altímetros de radar e a interferência acima do limite pode causar mau funcionamento de ambos. Uma vez que podem não funcionar da mesma forma, o relatório descreve quatro resultados:
- Ambos os altímetros de radar param de funcionar;
- Um para de operar e o outro informa a altitude de forma imprecisa;
- Ambos fornecem leituras de altitude imprecisas, mas as leituras são diferentes;
- Ambos fornecem leituras de altitude imprecisas e iguais.
No primeiro caso, a tripulação tem que decidir se é seguro pousar o avião. O pico de interferência aconteceu a cerca de 275 pés, deixando a hipotética tripulação de vôo com cerca de 20 segundos até o pouso. Se a visibilidade for baixa, o piloto pode não conseguir ver nada próximo à pista que possa ajudá-lo a estimar sua altura real acima do solo. Esta situação é arriscada, quer pousem ou não – e é na verdade o melhor cenário.
O segundo caso é mais complicado. Ter dois altímetros de radar não é importante apenas no caso de um quebrar. Também é útil para determinar se um está quebrado. Se os sistemas de piloto automático e a tripulação de voo receberem duas leituras diferentes, fica claro que pelo menos uma delas não está correta. Em alguns destes aviões, “esta situação pode não resultar no alerta do piloto para abortar a aterragem”. Com uma altitude incorreta, o a tripulação provavelmente se configurará para pousar muito cedo ou muito tarde, resultando em um pouso forçado ou em “um impacto catastrófico com o chão."
Agora, para o terceiro caso. Quando os altímetros do radar reportam duas altitudes diferentes, os sistemas de piloto automático identificarão a incompatibilidade. Isto é basicamente igual ao primeiro caso, onde o piloto tem que decidir se pode pousar o avião com segurança sem um altímetro de radar. No entanto, o relatório aponta que em algumas aeronaves o sistema de piloto automático continuará a utilizar dados incorretos. Se o piloto não perceber isso a tempo, os resultados provavelmente serão catastróficos. Foi isso que causou a queda do voo 1951 da Turkish Airlines em 2009.
O quarto caso é de longe o mais perigoso. Quando ambos os altímetros de radar fornecem as mesmas leituras de altitude, o sistema de piloto automático e a tripulação de voo não terão como saber que estão incorretos. Isso fará com que “o sistema de pouso automático execute a manobra de flare e o retardo do acelerador automático no momento incorreto”. Se o avião estiver muito baixo, ele cairá diretamente no solo. Se o avião estiver realmente mais alto do que o esperado, ele ainda irá cair no chão, mas irá estolar primeiro.
Foi isso que causou a queda do voo 1951 da Turkish Airlines em 2009.
O relatório enfatiza que, embora esta situação possa não ser muito provável de ocorrer, é particularmente perigosa porque os altímetros de radar raramente falham durante a aterragem. Agora, a implantação do 5G pode introduzir mais um risco ao estressante processo de pouso em condições de baixa visibilidade. A interferência que impactou os aviões de passageiros foi causada por emissões fundamentais, que podem ser bloqueadas por filtros. A instalação de filtros de desvio de banda em todas as aeronaves levaria anos, mas não pode ser a única solução. Os filtros não conseguem bloquear emissões espúrias, que estavam acima do limite de segurança para aviões e helicópteros de categoria 2. De acordo com a RTCA, a indústria da aviação e a indústria móvel sem fio precisam trabalhar juntas para encontrar soluções.
Grupo da indústria móvel contesta as descobertas
CTIA é uma associação comercial para membros da indústria de comunicações sem fio. Pouco depois da apresentação do relatório RTCA, a CTIA disputado muitos dos aspectos técnicos do relatório, incluindo os níveis de potência 5G usados no modelo, a margem de segurança e o pior cenário de pouso. A CTIA também argumenta que “a indústria sem fio não teve conhecimento do desenvolvimento do Relatório RTCA”, deixando-a “sem a capacidade de revisar e compreender os dados”.
O objetivo do Relatório RTCA era fornecer à FCC o “posição técnica da indústria da aviação,” mas os representantes da indústria sem fio forneceram alguns dados. O relatório inclui uma troca de informações com o Grupo de Trabalho Técnico 3 (TWG-3). A RTCA e a CTIA estiveram representadas no TWG-3, que foi formado pelo Grupo Multiatores da Banda C. A troca de informações é composta por perguntas e respostas datadas de 12 de junho de 2020 a 16 de agosto de 2020 e está disponível na íntegra no Apêndice B. TWG-3 dissolvido em novembro de 2020 porque os membros não conseguiram chegar a um consenso.
O Apêndice C (acima) inclui todos os comentários feitos durante um processo de comentários públicos antes da divulgação do relatório. Alguns dos 30 comentários da CTIA foram incorporados ao relatório, mas não todos. SC-239 forneceu um motivo específico sempre que rejeitou uma recomendação, fosse ela da CTIA ou de outra parte.
A CTIA também discorda das conclusões do Relatório RTCA pelo que considera uma razão de bom senso: o 5G está a ser implantado em todo o mundo sem problemas aparentes de interferência. Em seu 4 de março de 2021, carta, a CTIA sugere que os 90.000 habitantes do Japão
Outros concordam com este ponto. “Não está claro se haverá um problema generalizado”, diz Greengart. “Os militares dos EUA operaram perto destas frequências durante décadas sem incidentes, e outros países já opera redes 5G em bandas de frequência próximas, novamente sem problemas claros de interferência para aviônicos.”
“Não temos ideia se esses problemas são reais ou não”, diz Sascha Segan, o analista-chefe da Garon. “Um lado diz que sim, um lado diz que não. Mas observo que as operadoras estão testando a banda C há alguns meses e nenhum helicóptero real caiu do céu.”
Segan continua otimista quanto aos planos da indústria móvel. “Se houver problemas, eles podem ser corrigidos como parte da construção da rede – colocando zonas de exclusão ao redor dos aeroportos e derrubando painéis de antenas, por exemplo. A única maneira de ver essa desaceleração do 5G envolve o uso de menos macrossites grandes (as grandes torres de celular) e mais sites pequenos em edifícios.”
Em abril, a CTIA e representantes da AT&T, T-Mobile, U.S. Cellular e Verizon reiterado que “a comissão determinou corretamente que a Banda C 5G pode operar sem causar interferência, muito menos interferência prejudicial, para serviços vizinhos em bandas próximas.” Eles “exortaram a comissão a desconsiderar o RTCA Relatório."
A indústria da aviação apoia o relatório RTCA
Em maio, 20 grupos de aviação apresentou uma resposta à tentativa da CTIA de desacreditar o Relatório RTCA. Esses grupos (“Organizações de Apoio à Segurança da Aviação, ou OSAS”) incluem associações comerciais, maior sindicato de pilotos, empresas como Garmin e Honeywell que fabricam equipamentos para aviação, e outros. As organizações argumentam que as alegações da CTIA “demonstram uma falta de compreensão em relação à aviação e ao setor aeroespacial”. projeto, certificação, fabricação e operações, incluindo os fundamentos da análise de segurança da aviação.”
Depois de ler algumas das correções, é difícil discordar disso. Apenas como exemplo, a CTIA afirmou que os resultados estão a ser controlados por um altímetro radar que “não poderia ter sido certificado pelo comissão nos últimos 40 anos.” A OSAS destacou que o radar altímetro em questão foi fabricado em 2020, e que o modelo é amplamente usado. Aparentemente, a CTIA confundiu a data de autorização do modelo com a idade daquela unidade.
Deixando de lado os aspectos técnicos da crítica da CTIA, a OSAS destacou dois pontos que merecem destaque. A primeira é que a CTIA não contesta as conclusões relativas às emissões espúrias do 5G, que causaram a interferência mais significativa para aviões e helicópteros de categoria 2. Em segundo lugar, o argumento da CTIA de que “a falta de relatórios de interferência generalizada do altímetro” refuta o Relatório RTCA é, por definição, um argumento sem provas. A falta de relatórios não é prova de que não haverá interferência.
Todo mundo não está usando banda C?
Nos EUA, a banda C ainda não está sendo usada para 5G. Mais estações base fornecerão mais casos de teste do mundo real e mais potencial para interferências perigosas. E uma olhada em quais bandas do espectro estão sendo usadas para
Isso é consistente com as informações fornecidas pela FCC. As licenças na maior parte da Europa seguem as orientações do Grupo de Política do Espectro Radioelétrico da Comissão Europeia, que determina que 3,4-3,8 GHz será a primeira banda primária para 5G. Enquanto a Austrália investiga a possibilidade de usar o espectro de 3,7-4,2 GHz para
O gráfico acima é de um relatório preparado para o CTIA. Se os EUA prosseguirem com o seu plano de emitir licenças acima dos limites máximos de outros países, então a alocação de espectro de outros países não pode ser usada para argumentar que não há risco de interferência. Em ambos os casos, os avisos de países como França e a Emirados Árabes Unidos sugerem que a confiança baseada na falta de problemas de interferência até agora pode ser injustificada.
Menos interferência, mais cooperação
A CTIA afirma que “um único relatório falho” não é suficiente para provar que o 5G da banda C causará interferência prejudicial às bandas próximas. Isso pode ser verdade, mas também o é o argumento da indústria da aviação de que o Relatório RTCA é “o único estudo de segurança completo apoiado pela indústria da aviação”. experiência no assunto.” Com as indústrias avançando em duas direções diferentes, a única coisa que fica clara é a necessidade de mais Informação.
Quando grupos da indústria da aviação conversaram com a FCC em agosto, repetiram o aviso: os altímetros radar fornecem muitos serviços críticos e a interferência pode ter consequências em cascata. Existem medidas que a indústria da aviação pode tomar por conta própria, como a instalação de filtros de desvio de banda, mas terminar esse projeto antes do serviço 5G no A banda C começa em dezembro é “uma impossibilidade prática”. Em outras palavras, a indústria sem fio também precisa tomar alguns cuidados para encerrar a “mitigação”. brecha."
Como seria colmatar a “lacuna de mitigação”? Entramos em contato com Mike Dano, diretor editorial de 5G and Mobile Strategies for Light Reading, uma publicação para profissionais do setor de telecomunicações. “Se for considerado necessário, o
Dano afirma que outra solução seria substituir os altímetros radar por modelos menos suscetíveis a interferências. “Isso obviamente seria demorado e caro. Mas o leilão do espectro da banda C arrecadou 81 mil milhões de dólares em licitações vencedoras. E suspeito que a indústria aérea esteja bem ciente desse valor.”
Os representantes da indústria da aviação insistem que partilham o objetivo de promover o 5G.
A indústria da aviação pediu à FCC que se juntasse à FAA e trabalhasse na implementação de soluções. Os representantes da indústria da aviação insistem que partilham o objetivo de promover o 5G. Afinal, eles também usam serviços sem fio.
Mas Segan de Garon acha que esta é uma tentativa de transferir a culpa. “A FCC já mudou o plano da banda C para acomodar as preocupações da indústria da aviação; o problema é que, na opinião da indústria da aviação, não mudou o suficiente. Toda a linha “trabalhar com a FAA” é apenas uma tentativa de mudar a discussão para o que eles consideram ser um tribunal mais favorável para eles.” Ele vai acrescentando: “É muito barulho, e o cético em mim realmente se pergunta se a indústria aérea está tentando fazer com que as transportadoras paguem por novos altímetros.”
Então, onde isso nos deixa?
A RTCA produz padrões e orientações que constituem a base dos regulamentos da FAA e tornam cada voo o mais seguro possível. Ao embarcar em um voo, você tem todos os motivos para acreditar que o avião o entregará com segurança. Mas, como diz Dano: “É difícil saber se o 5G afetará os aviões. Essa é uma questão que será debatida por engenheiros de RF experientes. A FAA, FCC e NTIA serão os árbitros desse debate. Direi que, como viajante, certamente não quero
O debate já está acontecendo. A indústria da aviação afirma que existem riscos graves e a indústria sem fios afirma que as salvaguardas são suficientes. No mínimo, devemos esperar que a FAA e a FCC cheguem a um consenso.
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