美国航空公司:你们5G信号干扰了我们的航空高度计。
美国运营商:兄弟,200多MHz保护带宽呢,怎么会呢!
美国航空公司:航空高度计的接收灵敏度要求极高,老旧设备可能会受到干扰...
美国运营商:我们的通信设备都是严格按照指标要求设计的,不存在干扰。
美国航空公司:嗯…很难说…
美国运营商:那我暂时不在机场附近建5G基站,先一起做理论分析和检测,总可以了吧?
美国航空公司:因担心5G干扰,已有多家航空公司取消部分飞往美国的航班了!
美国运营商:我...
近日,美国电信业与航空业之间关于“5G信号或影响飞行安全”的内讧越演越烈。1月17日,多家美国航空公司联名上书,以“5G可能威胁航空安全”的理由,要求推迟在机场部署5G网络。1月18日,来自美国之外的多家国际航空公司受此消息影响,取消了当日40%以上飞往美国的航班。在此压力下,FCC和AT&T等美国运营商,直接宣布推迟开通某些机场周围的5G网络服务。1月20日,美国联邦航空局(FAA)在对其执下波音和空客的多个机型的飞行高度器进行检测后,公布了16种以上机型航班可以继续正常执飞,该风波暂时得以平息。但是关于5G与航空安全的讨论并未停止。
为何在欧洲和亚洲一些机场广泛应用的5G服务,在美国引起这么大争议?我们普遍使用的5G网络服务,到底与航空安全是否存在冲突?本篇将从通信专业技术的角度为大家进行分析。
一、从技术分析来看,5G与航空高度计不会存在干扰
首先,2G/3G/4G/5G等每一代移动通信技术都工作在专属的频段上,而频段在分配和使用之前, 3GPP作为全球移动通信技术标准规范组织,会通过制定严格的频谱杂散规范,来确保移动通信业务与其他相邻频段上的卫星、雷达、业余无线电等服务进行共存。
从频段划分来看,欧洲、亚太和中东国家一般采用3400~3800MHz进行5G部署,美国5G当前采用3700~3980MHz用于5G部署,日本采用3800~4100MHz用于5G部署。全球飞机敏感仪器如高度计使用的频段均在4200~4400MHz。
3GPP 38.104协议明确指出,1GHz-12.75GHz频段的带外杂散功率不应超过-30dBm(如下图)。这个指标意味着,所有的国家和运营商在进行5G网络部署时,必须遵循3GPP指标或者提出更严格的指标,即频谱杂散发射功率要求必须小于或者等于-30dBM/MHz,这也意味着所有经过认证的5G设备,其所采用的滤波器指标都会优于3GPP杂散指标。
关于带外杂散和滤波器的原理,可以将5G滤波器比做一个灯罩,使信号或者光线尽量聚集在目标辐射范围,而使带外(工作频段之外)的杂散信号急剧走向衰落,避免对其他业务产生影响。
回到在C-band与航空高度计的问题上,我们选取日本的案例来说明。因为日本分配了 3800~4100 MHz频段来进行5G网络建设,比美国的频段更接近航空高度计的工作频段。为了确保5G网络服务与航空雷达服务的安全共存,日本总务省制定了详细的5G部署规范(可以参考 第5世代移動通信システム(5G)の技術的条件 https://www.soumu.go.jp/menu_news/s-news/01kiban14_02000340.html) :
①设定100MHz作为航空高度计的保护频带(即4100~4200 MHz 以及 4400~4500 MHz),5G设备带外杂散要求需符合3GPP规范;
②机场1km以内区域只允许5G小站部署,发射功率不超过 5 dBm/MHz。
截至目前,日本已经在该频段上部署超过9万5G基站,日本航空业并未报告5G对航空高度计的干扰。
鉴于日本的5G工作频段更接近航空高度计的频段,且5G已批量部署,那么其5G部署规范和指标,将对我们针对其他区域的5G与航空高度计的干扰分析,具有重要参考意义。
日本的5G部署规范,本质上可以解读为,日本通过在带外设置100MHz的保护带以达到3GPP对带外杂散规范(-30 dBm/MHz)、带内限制1km以内最高5 dBm/MHz的发射功率,来确保5G网络与航空安全互不干扰。
再来对比看一看中国的情况。中国的5G网络工作于3400-3600MHz频段,与航空高度计实际工作的4200-4400MHz存在600MHz的间隔带宽。同时,3800-4100MHz对于中国的5G网络部署来说,已经属于带外(即3600MHz以外)。这意味着,每一个部署在中国土地上的5G设备,在带外包括3800-4100MHz区间,其信号强度已经衰减到了3GPP规范中的-30dBm/MHz或更低,这个值远远低于日本对3800-4100MHz频段的功率约束(5dBm/MHz),意味着安全系数要远高于日本。
除了中国之外,欧洲、亚太和中东等国家的5G 网络也大部分部署在C-band上,其主要使用的频段为3400~3800MHz。对于这部分工作在3400~3800MHz 的5G设备来说,都必须遵守3GPP的带外杂散规范(<-30dBm/MHz)或者更为严格的欧盟ECC的带外杂散规范(<-43dBm/MHz)。因此,凡是已经部署在这些商用网络的5G设备,在带外即3800~4100MHz频段区间上,其信号强度已经衰减到了-30dBm/MHz或 -43dBm/MHz以下,这个值也远远低于日本提供的3800-4100MHz带内频段的参考值5dBm,部署在 3400~3800MHz上的5G网络也不会对航空高度计产生干扰。
二,全球使用C-Band部署5G的国家均未发现航空干扰事例
从2019年全球第一个5G商用网络在韩国部署以来,当前全球已经部署了100多个5G C-band商用网络中,均未发生5G干扰航空安全的事例。同时,来自欧洲、英国的航空机构,以及挪威、芬兰、科威特、阿联酋等国家的管制机构也分别发表声明,称未发现5G网络与航空高度计之间干扰的事实。
1) 管辖范围包括欧洲31个经济体的欧洲航空安全局于2021年12月17日发表声明说,所谓“5G频段干扰”的争议仅限于美国航空界,“目前阶段,欧洲未曾发现任何不安全的干扰风险”。2022年1月14日,欧洲、英国航空管理机构声明,5G未干扰航空安全。
2) 挪威、芬兰管制机构对航空测高频段与 3400~3800MHz频段做了相关的干扰测试,证明没有干扰,并向欧洲频谱组织CEPT提交了正式报告。芬兰在报告中指出,在5G部署开始之前几年,就有航空测高干扰的报告,很明显干扰不是来自5G。测试中甚至发现,有些航空测高雷达设备没有任何滤波器,导致其内部产生谐波干扰。
3) 在亚洲,2022年1月3日,韩国科学与信息通信技术部表示,由于韩国5G工作频段为3420~3700MHz,与航空雷达高度计频段(4200~4400MHz)相距甚远,目前未发现5G服务对航空雷达高度计造成干扰;1月19日,日本国土交通省接受媒体采访时表示,日本5G不存在影响航空的风险。
4) 2022年1月19日科威特CITRA(通信和信息技术监管机构)及本地运营商官方消息证实,本国移动通信系统频段与4200~4400MHz之间频率间隔充足,与航空雷达高度计之间无频率干扰 。
5) 2022年1月20日阿联酋TRDA(电信和数字政府监管局)声明这一问题完全与美国相关机场有关,阿联酋5G网络与航空导航系统之间并没有因此中断或产生干扰。
6) 美国通信协会CTIA向FCC提交的材料中指出:全球40多个国家在C-band(3400~3800MHz) 部署了5G商用网络,但未见任何航空器受其干扰的报道,并且该信息得到了美国联邦航空管理局FAA证实。
总结来看,当前已经部署的主流5G商用网络,从基于杂散规范的技术分析,以及全球5G商用部署事实来看,并不会对航空安全造成影响。
三,为何唯独美国5G会干扰航空高度计?
美国政治新闻网站(politico.com)报道称,造成这一混乱局面的原因是“政府功能失调”,文中指出,与大多数其他国家不同,美国没有单一的机构做出频谱决策。
也有美国媒体认为,航空高度计自上个世纪70年代引入到民用飞机上以来,有些设备面临升级,而航空业不愿意为昂贵的升级成本买单。
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