Развертывание 5G стало катастрофой в США. Вот почему
После нескольких недель фальстартов и ужасных предупреждений со стороны авиационной отрасли сегодня отмечается день, когдаAT&T и Verizon запускаютсвой новый спектр C-диапазона 5G .
Сегодняшнее развертывание знаменует собой кульминацию более чем годовой работы Федеральной комиссии по связи (FCC) и операторов по распределению и продаже нового спектра после того, как AT&T и Verizon выиграли рекордные ставки на получение больших его частей.
Тем не менее, это также был год споров между Федеральным авиационным управлением (FAA), Министерством транспорта США и официальными лицами из авиационной отрасли, многие из которых предсказывали почти катастрофические последствия для авиаперевозок, если новый спектр будет запущен.
История до сих пор
Если бы это зависело от Федерального управления гражданской авиации США и Министерства транспорта США, аукциона спектра C-диапазона вообще бы не было. Еще в декабре 2020 года авиационные эксперты как с гражданской, так и с военной стороны предупреждали о «катастрофических» последствиях из-за потенциальных помех между новыми частотами 5G и обычными авиационными приборами, такими как радиолокационные высотомеры.
Отчет Defense News за декабрь 2020 года был первым, в котором освещались внутренние дискуссии между главой FAA и вторым лицом в Министерстве транспорта. Эти два высокопоставленных чиновника направили совместный меморандум тогдашнему председателю FCC Аджиту Паю, в котором призвали FCC приостановить продажу нового спектра C-диапазона, чтобы можно было более внимательно изучить этот вопрос.
В ответ FCC заявила, что провела собственные технические исследования, показавшие, что риск практически отсутствует. Он отказался отложить аукцион спектра, заявив, что намерен продолжать двигаться вперед, как и планировалось.
Следуя решению Федеральной комиссии по связи США, Министерство обороны США и Министерство внутренней безопасности США начали бороться за то, чтобы предлагаемый спектр не оказывал негативного воздействия на военную авиацию. В то время Defense News отметило, что Пентагон не изучал последствия и, следовательно, не выработал официальной позиции по поводу продажи.
В лучшем случае, по словам официальных лиц, ведомству пришлось бы «потратить миллионы долларов и тысячи человеко-часов на разработку, закупку и установку новых радиолокационных высотомеров для всего парка бортовых систем вооруженных сил».
В худшем случае, как выразился один высокопоставленный правительственный чиновник, «произойдут несчастные случаи, имущество будет уничтожено, а люди умрут».
Гражданское дело
Интересно, что, несмотря на то, что отрасль гражданской авиации в последние несколько месяцев бьет тревогу, военная сторона ведет себя на удивление тихо. Хотя наиболее снисходительной интерпретацией было бы то, что Пентагон изучил проблему и решил, что это не имеет большого значения, в равной степени возможно, что Министерство обороны просто залезло в свои относительно глубокие карманы и незаметно модернизировало свое оборудование за кулисами.
Авиакомпания не обязательно имеет такой же выбор. Во-первых, они отвечают за безопасность гражданских пассажиров, а во-вторых, это коммерческие компании, у которых значительно более ограниченный бюджет и, возможно, более крупный и разнообразный парк самолетов.
Между авиакомпаниями, Федеральным управлением гражданской авиации и Министерством транспорта США ведутся переговоры о выделении ресурсов для модернизации или замены потенциально пострадавшего оборудования, но это по-прежнему масштабное мероприятие как с логистической, так и с политической точек зрения.
На сегодняшний день авиакомпании вместо этого требуют, чтобы AT&T и Verizon отложили развертывание нового спектра. В ноябре два перевозчика договорились отложить развертывание с 5 декабря 2021 года до 5 января 2022 года, чтобы дать FAA и другим экспертам больше времени для изучения последствий.
В декабре операторы связи также согласились ограничить уровни мощности 5G в диапазоне C вокруг аэропортов в течение первых шести месяцев, чтобы избежать помех, а к новому году они пошли еще дальше, согласившись установить зоны отчуждения, где новые C -полосные частоты вообще не будут задействованы как минимум в течение шести месяцев.
Настаивания на этих уступках должно быть более чем достаточно, чтобы подавить опасения авиационных чиновников, генеральные директора AT&T и Verizon первоначально отклонили запрос в начале этого месяца на еще одно двухнедельное продление, уступив только после дня интенсивных переговоров между Белым домом, FAA, FCC. , и другие заинтересованные стороны отрасли.
В конце концов, перевозчики неохотно согласились дать FAA две недели в обмен на то, что казалось твердым заявлением самого президента Джо Байдена о том, что развертывание будет осуществляться в соответствии с графиком 19 января.
Загрязнение полосы пропускания
Однако похоже, что эта уступка не успокоила авиаиндустрию. Чиновники и руководители продолжают предупреждать о катастрофических последствиях, если новый спектр будет подключен к сети в соответствии с графиком, хотя и AT&T, и Verizon согласились на данный момент обходить аэропорты стороной.
В основе беспокойства лежит близость частот в новом спектре C-диапазона 5G к частотам, используемым критически важными авиационными приборами.
Спорный спектр C-диапазона, расположенный в диапазоне 3,7–3,98 ГГц, находится чуть ниже частот 4,2–4,4 ГГц, используемых радиолокационными высотомерами. Эти инструменты используются в современных военных, коммерческих и гражданских самолетах и даже во многих беспилотных авиационных системах и дронах высокого класса. Они имеют решающее значение для измерения того, насколько далеко самолет находится над землей при работе в неблагоприятных погодных условиях, которые не позволяют традиционным барометрическим высотомерам работать должным образом.
Именно это делает радиовысотомеры таким важным элементом оборудования для обеспечения безопасности. В идеальных погодных условиях пилоты могут полагаться на другие приборы и даже на собственные глаза, чтобы измерять расстояние при посадке в аэропорту. Однако в условиях плохой видимости радарный высотомер — это все, что у них есть, и если он не работает или показывает слишком большую высоту, то пилот не может знать, когда он вот-вот упадет на землю.
С технической точки зрения, частота 4,2 ГГц, которая является нижним пределом частот радиолокационного высотомера, по-прежнему находится на расстоянии более 200 МГц от самых высоких частот спектра C-диапазона, которые достигают максимальной частоты 3,98 ГГц. Таким образом, вы можете подумать, что это достаточный запас прочности для предотвращения помех, и именно на это обращают внимание FCC и операторы связи.
К сожалению, другие эксперты не согласны, ссылаясь на явление, известное как загрязнение полосы пропускания. Как объясняет « Интересная инженерия» , сильная концентрация сигналов в заданном частотном диапазоне может «просачиваться» на более высокие частоты, вызывая, по крайней мере, некоторые помехи.
Это аналогично проблеме светового загрязнения, из-за которого трудно увидеть звезды ночью, когда вы находитесь недалеко от города. Вы можете быть в 20 милях от крупного города, но концентрация миллионов огней, исходящих от него, по-прежнему будет мешать видеть что-либо в ночном небе.
В то время как FCC настаивает на том, что она изучила проблему и решила, что этого не произойдет, у авиационной отрасли есть свои собственные исследования, которые стали источником беспокойства. Исследовательский документ 2020 года, подготовленный Радиотехнической комиссией по аэронавтике ( RTCA ), независимой группой по стандартизации технологий, представляющей авиатранспортную отрасль, показал доказательства того, что телекоммуникации 5G в спектре C-диапазона действительно могут создавать «вредные помехи» для радаров. высотомеры.
Хотя AT&T и Verizon продолжают настаивать на том, что проблем нет, они также договорились создать запретную зону вокруг списка аэропортов, разработанного FAA, подобно тому, как это делается в других странах, таких как Франция. Тем не менее, они также обязались делать это только в течение шести месяцев, после чего все ставки сняты.
Авиакомпании приземлились
Трудно сказать, на что надеялись представители авиации, когда все стороны согласились на двухнедельную отсрочку. По всем сообщениям, две недели назад все казалось благоприятным, но, возможно, некоторые просто предполагали, что в конечном итоге все будет расширено.
Однако по мере того, как на горизонте маячило сегодняшнее развертывание, авиакомпании стали значительно более взволнованными. В совместном письме, разосланном ранее на этой неделе руководителями всех крупных американских авиакомпаний и грузовых авиаперевозчиков, содержится предупреждение о том, что включение новых радиочастот C-диапазона «потенциально может задержать десятки тысяч американцев за границей» и вызвать «хаос» на внутренних авиалиниях. полеты в пределах США «Торговля в стране остановится», — говорится в письме.
18 января несколько иностранных авиакомпаний объявили об отмене рейсов в США в связи с развертыванием нового спектра. Явно ссылаясь на развертывание нового 5G, Эмирейтс на неопределенный срок приостановила все рейсы в Бостон, Чикаго, Даллас-Форт-Уэрт, Хьюстон, Майами, Сан-Франциско и Сиэтл, а также в Ньюарк, Нью-Джерси, и Орландо, Флорида.
Между тем, Japan Airlines (JAL) отменила рейсы американских самолетов Boeing 777 в Чикаго, Лос-Анджелес и аэропорт имени Джона Кеннеди в Нью-Йорке, сославшись на возможные помехи радиовысотомерам из-за развертывания 5G на этих конкретных самолетах. Японская авиакомпания Air Nippon Airlines (ANA) также сделала аналогичное заявление, как и Air India.
Авиакомпании, о которых идет речь, позже уступили, по крайней мере, частично, вероятно, в результате того, что Белый дом пояснил, что 5G будет отложен возле «ключевых аэропортов». Вчера поздно вечером Байден поблагодарил Verizon и AT&T за «согласие отложить развертывание 5G вокруг ключевых аэропортов и продолжить работу с Министерством транспорта над безопасным развертыванием 5G в этом ограниченном наборе мест».
ТОЛЬКО В: Президент Эмирейтс сообщил CNN, что авиакомпания не знала о некоторых потенциальных проблемах с развертыванием 5G до вчерашнего утра, назвав это «одним из самых неправомерных и совершенно безответственных». ситуации, которые он видел в своей авиационной карьере https://t.co/Z3a4gTQ6Fo
– CNN (@CNN) 19 января 2022 г.
После этого заявления японские JAL и ANA объявили, что с 20 января вернут свои обычные расписания в США, в то время как Эмирейтс согласилась возобновить некоторые рейсы в Бостон, Хьюстон и Сан-Франциско, хотя другие пока остаются приостановленными, несмотря на то, что эти аэропорты также находится в списке исключений FAA.
«Это соглашение защищает безопасность полетов и позволяет авиационным операциям продолжаться без значительных сбоев, а также предоставит миллионам американцев больше возможностей для высокоскоростного интернета», — сказал Байден.
Как мы сюда попали
Здесь действуют явные политические факторы, в частности давление на FCC со стороны нынешней и бывшей администрации с целью быстрого распространения технологии 5G в США. FCC, конечно, не может взять на себя всю вину за это.
В отличие от технологий сотовой связи, появившихся ранее, 5G использует гораздо более широкий диапазон частот, и во всем спектре есть компромиссы.
С одной стороны, у вас есть сверхвысокочастотный спектр mmWave, который находится на нижней границе диапазона сверхвысоких частот (EHF): 26 ГГц и выше. Это далеко за пределами диапазона любых частот, используемых гражданской авиацией, или чего-либо еще, что может интересовать обычных людей.
Одной из причин этого является то, что частоты в КВЧ-спектре являются чрезвычайно короткими. Другое оборудование, которое работает в этом диапазоне, включает в себя высокотехнологичные телекоммуникационные системы, спутниковые системы мониторинга атмосферы, радары военного оружия, системы безопасности на контрольно-пропускных пунктах в аэропортах, полицейские радары скорости и некоторые медицинские приложения.
На другом конце спектра находятся развертывания 5G с частотой 600 МГц, которые имеют большую дальность, но не предлагают скорости, которые значительно улучшаются по сравнению с текущими технологиями 4G/LTE.
Когда несколько лет назад американские операторы связи начали внедрять 5G, все они использовали совершенно разные подходы. Verizon сделала ставку на скорость, а не на покрытие, развернув приемопередатчики mmWave в крупных городских центрах по всей стране. Это позволило им похвастаться скоростью в диапазоне от 500 Мбит/с до 2 Гбит/с, но проблема в том, что 99% клиентов Verizon вообще не пользуются 5G.
T-Mobile применила противоположный подход, стремясь расширить зону покрытия повсюду, позволяя своим клиентам получать индикатор «5G» на своих устройствах, даже если улучшение скорости было незначительным. Для этого T-Mobile в основном использовала полосу частот 600 МГц, поэтому она могла быстро расширить зону покрытия 5G, не строя слишком много вышек. В результате T-Mobile стала первым оператором связи в США, который может похвастаться покрытием 5G во всех 50 штатах.
AT&T заняла золотую середину, решив не придерживаться ни одного из подходов. Возможно, извлекая урок из фиаско с 5G Evolution, компания решила молчать о продвижении 5G, применяя медленный и устойчивый подход к развертыванию по всей стране, используя смесь технологий mmWave и sub-6GHz.
Почему C-диапазон важен
Самая большая проблема с надлежащим развертыванием 5G в США заключается в том, что FCC регулирует большинство беспроводных частот в США. Нам не нужно смотреть намного дальше, чем текущие разногласия с авиационной отраслью, чтобы понять, почему это необходимо.
Лучшее место для технологии 5G — решение, которое обеспечивает наилучший баланс между производительностью и покрытием — находится в так называемом среднем диапазоне частот. В то время как mmWave обеспечивает отличную производительность, которая распространяется только на расстояние около городского квартала, 600 МГц идет далеко, но не может обрабатывать гораздо больше данных, чем уже может 4G/LTE.
Прямо посередине этого частотного бульона находятся частоты от 2 ГГц до 4 ГГц. Они обеспечивают достаточную пропускную способность для обеспечения скоростей, которые пользователи ожидают от 5G, а также гарантируют, что операторам связи не придется устанавливать миллионы вышек сотовой связи только для того, чтобы предоставить 5G всем своим клиентам.
К сожалению, многие другие технологии и устройства также используют этот среднеполосный спектр. Например, вы, вероятно, уже знаете, что частота 2,4 ГГц обычно используется для маршрутизаторов Wi-Fi, беспроводных телефонов, радионянь и устройств открывания гаражных ворот. Даже микроволновые печи излучают сигналы в этом диапазоне частот. Это находится в районе, известном как «диапазон S».
Сотовые технологии до 5G в основном работают ниже S-диапазона, обычно в диапазоне от 600 МГц до примерно 2,3 ГГц, с большей концентрацией в районе 800 МГц и 1,9 ГГц.
Выше находится спектр C-диапазона, который обычно используется любительскими радиослужбами, фиксированными спутниковыми службами, морской радиосвязью и службами радиолокации.
Однако в 2018 году FCC нашла способ освободить небольшой участок спектра C-диапазона шириной 500 МГц в диапазоне от 3,7 ГГц до 4,2 ГГц для использования «беспроводными услугами следующего поколения». Хотя в этом диапазоне работали спутниковые службы, комиссия пересмотрела все лицензии, чтобы освободить как можно больше места для использования новыми развертываниями 5G.
Два года спустя, когда пыль улеглась, FCC выставила 280 МГц этого спектра на аукцион операторам сотовой связи. Это диапазон от 3,7 до 3,98 ГГц, где сегодня развертываются новые услуги 5G.
Новый спектр обещает изменить правила игры для технологии 5G в США, особенно от Verizon и AT&T. Verizon уже хвастался тем, как он позволит ей охватить миллионы дополнительных клиентов «скоростью до 10 раз быстрее, чем 4G LTE». Новый спектр станет частью сверхширокополосной сети Verizon 5G, которая ранее была ограничена частотами 28 ГГц и 39 ГГц миллиметрового диапазона.
В том же духе AT&T объявила о развертывании нового диапазона C в восьми городских районах, пообещав, что к концу 2023 года он охватит 200 миллионов человек.
А Т-Мобайл?
Вы, возможно, заметили, что T-Mobile заметно отсутствовала во всей этой драке, хотя в прошлом году она потеряла 9,3 миллиарда долларов на аукционе C-диапазона.
Вероятно, это связано с тем, что T-Mobile не проявляет никакого намерения начать использовать свой новый спектр C-диапазона так же, как его конкуренты.
С самого начала у T-Mobile был туз в рукаве. Она уже владела лицензиями на значительную часть спектра S-диапазона 2,5 ГГц, полученную в результате слияния со Sprint несколько лет назад.
Первоначально Sprint использовал эти частоты 2,5 ГГц для обслуживания 4G/LTE, но после слияния новый T-Mobile начал отключать эти старые вышки Sprint, расчищая путь для повторного использования этих частот для новых развертываний 5G.
Когда в прошлом году T-Mobile также приобрела новый спектр C-диапазона, она объявила, что это «стратегическая инвестиция», направленная на «дополнение своего гораздо более широкого диапазона 2,5 ГГц в некоторых городских и пригородных районах, где у него уже есть плотная сеть». Результатом, по словам оператора, станет «более значимое повышение производительности для клиентов».
Низкочастотный спектр также обеспечивает лучший диапазон, чем новый C-диапазон, при этом обеспечивая впечатляющую производительность 5G, поэтому у T-Mobile действительно нет мотивации начинать развертывание спектра C-диапазона, как это делают AT&T и Verizon. У него есть свой среднеполосный спектр, и он внедряет его в рамках своей услуги Ultra Capacity 5G, которая уже охватывает более 200 миллионов клиентов.
Куда мы идем отсюда?
Теперь, когда и AT&T, и Verizon начали реализовывать свои планы на C-диапазон, будет интересно посмотреть, что будет дальше. В то время как оба оператора работают над тем, чтобы догнать T-Mobile с этим новым C-диапазоном, может быть предел тому, как далеко и как быстро они могут на самом деле добраться туда.
Как отмечает Саша Сеган из PCMag, Verizon, возможно, допустила тактическую ошибку, сделав слишком большую ставку на C-диапазон. Он, безусловно, купил самый большой кусок в прошлом году, потратив на это колоссальные 45 миллиардов долларов.
Итак, вот почему @ATT и @TMobile могут захотеть повесить @Verizon на просушку на C-диапазоне: Verizon (1) имеет проблемы с перегрузкой и (2) положила много яиц в корзину C-диапазона. С новым результатом Auction 110 к концу этого года у @ATT будет 40 МГц
– Саша Сеган (@saschasegan) 18 января 2022 г.
Проблема в том, что Verizon потратил целое состояние, чтобы инвестировать в самый спорный участок спектра, и вполне вероятно, что этот спор не утихнет в ближайшее время. Вполне возможно, что Verizon никогда не сможет развернуть свой новый спектр рядом с аэропортами, оставив своих клиентов либо застрявшими на услугах 4G/LTE, либо на предложении 5G, которое на самом деле не лучше, чем 4G/LTE.
С другой стороны, AT&T немного подстраховалась. Совсем недавно он выбрал 40 МГц спектра, который не будет интересен авиакомпаниям, что может объяснить, почему он занимает значительно более сдержанный подход ко всей ситуации. Как предполагает Сеган, AT&T вполне может играть обеими сторонами против посредника, используя более длительные задержки и более широкие зоны отклонения, чтобы дать ей конкурентное преимущество перед Verizon, которому такие шаги будут гораздо больше мешать.
Между тем, T-Mobile сидит неплохо, не участвуя в нынешних спорах, но при этом владеет неоспоримым 100-мегагерцовым участком спектра 2,5 ГГц, который она уже раздавала клиентам за несколько месяцев до того, как новый C-диапазон появился на аукционе.
Одна вещь, которая по-прежнему очевидна, заключается в том, что T-Mobile значительно лидирует в игре 5G, постоянно получая самые высокие баллы среди всех операторов связи США за скорость, покрытие и надежность — лидерство, которое, похоже, только увеличивается. Мы пока не можем сбрасывать со счетов Verizon и AT&T, но ясно, что обоим операторам предстоит много работы по созданию достаточного количества C-диапазона, чтобы сделать настоящий 5G реальностью для своих клиентов.