电气工程师解释5G无线服务如何对民航高度计构成风险

美国 5G 无线运营商与各大航空公司之间展开的“安全风险”拉锯战，已经在联邦监管机构的协调下达成了相对稳妥的缓解。尽管问题尚未得到完全解决，ATT 与 Verizon 还是同意了将在机场附近的 C 波段中频 5G 基站天线部署推迟六个月。联邦航空管理局（FAA）向民众保证，其能够确保大多数商业航班的运营安全。当美国政府于 2021 年以 810 亿美元的价格，将部分 C 波段频谱拍卖给无线运营商时，就已经引发了行业的冲突与担忧。一方面，运营商可借助中频 5G，实现十倍于 4G 网络的速度体验。另一方面，该频段又与飞机安全着陆所依赖的关键电子设备靠得太近。作为电磁频谱的一部分，我们相对熟悉，是手机和其它无线设备常用的 3Hz 到 300GHz 中间的多个部分。若同一区域出现了两个同频信号，就会互相产生干扰（串台了）。正因如此，世界各地的监管机构才会对相关频段制定极其严格的规范，以确保为无线电台、运营商和其它组织机构分配合适的信道 / 频谱，从而达成有序使用的目的。频谱区间示意（来自：CTIA）现代飞机使用的高度计，需要计算信号从地面反弹回来所需的时间来判断实时距离。作为自动着陆系统的重要组成部分，其在低能见度情况下特别实用。但若高度计将来自无线运营商的信号也误认为地面反弹的信号，那就可能误导飞行员过早地放下起落架并操纵着陆 —— 即使两者的频率还是有些差距。飞航高度计使用了 4.4 - 4.4 GHz 之间的频段，而最近拍卖的 C 波段频谱为 3.7 - 3.98 GHz 之间。好消息是，事实已证明 0.22 GHz 的间隔窗口，不至于让中频 5G 服务对飞航高度计的信号造成破坏性的后果。资料图（via Boeing）电信行业认为，0.22 GHz 的空窗已经足够，但航空业显然更加谨慎。毕竟哪怕一丝风险，都可能无限放大事故的危害。不过在宾夕法尼亚州立大学信息科学与技术教授 Prasenjit Mitra 看来，这种干扰的可能性极小，然而我们也缺乏足够的数据来支撑“这种干扰永远不会发生”的观点。在现实生活中，干扰与否，取决于飞航高度计中的接收器及其灵敏度，而目前尚无办法来确保完全规避此类杂散的信号干扰。好消息是，只要系统能够辨明杂散信号的噪声并将之过滤，飞航高度计依然可以如预期般正常工作。