電氣工程師解釋5G無線服務如何對民航高度計構成風險
美國5G 無線運營商與各大航空公司之間展開的“安全風險”拉鋸戰,已經在聯邦監管機構的協調下達成了相對穩妥的緩解。儘管問題尚未得到完全解決,AT&T 與Verizon 還是同意了將在機場附近的C 波段中頻5G 基站天線部署推遲六個月。聯邦航空管理局(FAA)向民眾保證,其能夠確保大多數商業航班的運營安全。
資料圖(來自:American Airlines)
當美國政府於2021 年以810 億美元的價格,將部分C 波段頻譜拍賣給無線運營商時,就已經引發了行業的衝突與擔憂。
一方面,運營商可藉助中頻5G,實現十倍於4G 網絡的速度體驗。另一方面,該頻段又與飛機安全著陸所依賴的關鍵電子設備靠得太近。
作為電磁頻譜的一部分,我們相對熟悉,是手機和其它無線設備常用的3Hz 到300GHz 中間的多個部分。若同一區域出現了兩個同頻信號,就會互相產生干擾(串台了)。
正因如此,世界各地的監管機構才會對相關頻段製定極其嚴格的規範,以確保為無線電台、運營商和其它組織機構分配合適的信道/ 頻譜,從而達成有序使用的目的。
頻譜區間示意(來自:CTIA)
現代飛機使用的高度計,需要計算信號從地面反彈回來所需的時間來判斷實時距離。作為自動著陸系統的重要組成部分,其在低能見度情況下特別實用。
但若高度計將來自無線運營商的信號也誤認為地面反彈的信號,那就可能誤導飛行員過早地放下起落架並操縱著陸—— 即使兩者的頻率還是有些差距。
飛航高度計使用了4.4 – 4.4 GHz 之間的頻段,而最近拍賣的C 波段頻譜為3.7 – 3.98 GHz 之間。
好消息是,事實已證明0.22 GHz 的間隔窗口,不至於讓中頻5G 服務對飛航高度計的信號造成破壞性的後果。
資料圖(via Boeing)
電信行業認為,0.22 GHz 的空窗已經足夠,但航空業顯然更加謹慎。畢竟哪怕一絲風險,都可能無限放大事故的危害。
不過在賓夕法尼亞州立大學信息科學與技術教授Prasenjit Mitra 看來,這種干擾的可能性極小,然而我們也缺乏足夠的數據來支撐“這種干擾永遠不會發生”的觀點。
在現實生活中,干擾與否,取決於飛航高度計中的接收器及其靈敏度,而目前尚無辦法來確保完全規避此類雜散的信號干擾。
好消息是,只要係統能夠辨明雜散信號的噪聲並將之過濾,飛航高度計依然可以如預期般正常工作。