投稿到民航资源网

5G信号真的会对飞行安全带来威胁吗?

 2022-01-21 10:35:58 来源:民航资源网  [投稿排行榜]

分享

    最近此事在美国闹得沸沸扬扬。昨天(美国时间1月19日),电信服务商Verizon和AT&T在美国正式开通新的5G网络。同时,在美国各大机场应对5G风险而实施运行限制的相关航行通告(Notam)也开始同步生效。如果航空公司预计进行低能见度运行,很可能将无法执行 Cat II/III进近。而一些主要国际航空公司也取消或限制了飞往美国的航班,等待新网络的安全隐患明朗化。

    01

    背景


    5G正在以大规模基站天线的形式在美国各地推出。之前一直没有问题。但当激活启动时,问题就来了,因为在美国5G网络使用3.7GHz--3.98GHz的C波段范围,而对某些运行相当关键的机载无线电(或雷达)高度表(RA)在4.2GHz--4.4GHz的频段传输,两者非常接近!这意味着可能会产生干扰,扰乱关键系统,尤其是自动着陆和近地警告系统(TAWS)。

    发生在2009年2月25日的土耳其1951航班事故就是这方面的一个血的教训。(链接地址:http://avherald.com/h?article=41595ec3&opt=0)


    其实,早在2015年美国国内业界就有人主张将频率分配限制在3.2-3.7 GHz的较低范围,离无线电高度表信号更远些。然而,在2020年12月,联邦通信委员会(FCC)拍卖了更高频段的权利,该频段随后于2021年2月被授予Verizon和AT&T。

    两家服务商最初都计划在2021年底推出其5G网络,运行频率在3.7-3.98 GHz范围内,但后来同意将这一日期推迟到2022年1月的第一周。在全国范围内全面部署这些网络的预定日期是1月5日。然而,随着日期的临近,航空利益相关方、立法者以及FAA和运输部的高级官员都对网络信号干扰固定翼和旋转翼飞机上的雷达高度表和其他关键安全技术的可能性表示担忧。

    1月4日,Verizon和AT&T自愿同意将C波段5G服务的部署再次推迟到1月19日。两家公司进一步同意在有效服务区提供为期六个月的保护区缓解措施,并于1月18日表示,他们将暂时将某些机场附近的发射机部署推迟一段时间,以应对整个航空业对无线电高度表受到干扰的日益担忧。



    02

    为什么如此担心?


    其他国家也有5G。为什么在美国成为一个大问题?
    一个原因是,美国的信号强度远高于全球其他国家的网络。
    其他原因是,别的国家和地区针对航空安全设计的功能和保护措施在美国没有强制网络供应商执行,这些措施包括将天线向下倾斜、引入永久缓冲区、5G频段离机载设备使用的频段相对远、制定关于天线与机场的距离以及降低功率水平的规则等。
    法国就是一个很好的例子。FAA承认,尽管美国5G部署的早期阶段也采用了部分类似于在法国使用的保护和缓解措施,但仍有如下一些重大区别。

    计划中的美国机场缓冲区只能保护飞行的最后20秒,而法国的范围更大。
    法国的5G功率水平较低。在美国,即使是计划中的临时全国较低功率水平也比法国高出2.5倍。
    在法国,政府要求天线必须向下倾斜,以限制有害干扰。类似的限制不适用于美国的部署。

    当然,所有这一切的最大问题是缺乏关于实际究竟发生多少干扰的信息。
    目前尚不清楚哪些机场将受到影响,也不清楚设备可能会中断到什么程度,因为这取决于信号的位置和强度。虽然“航空无线电技术委员会”(RTCA)已经进行了测量,并发现在基站附近运行时,无线电高度表的高度不准确和彻底故障是可以预期的 ——其中许多位于主要机场附近。但除非它们启动,否则很难知道。

    FAA建议,虽然RA是主要问题,但目前尚不清楚还有什么可能受到影响,因此机组人员将不得不对其仪表以及可能在空中连接到5G网络的乘客保持额外的警惕,因为影响尚不清楚。

    03

    适航指令与NOTAM


    最近几个月,FAA还发布了一系列重要文件,确定了相关措施,以应对这一迫在眉睫的5G问题。可点击文末“阅读原文”进入专网下载以下文件,跟踪最新进展。

    特殊适航信息公告 (SAIB AIR-21-18R1)-为制造商、运营人和飞行员推荐的行动。强调了对无线电高度表的潜在不利影响的风险。
    适航指令(AD 2021-23-12)- 适用于所有带有无线电高度计的运输和通勤类飞机。包含有关Notam将如何传达5G相关危害的新信息。
    适航指令(AD2021-23-13)- 适用于直升机的相关信息。
    FAA运营人安全警告(SAFO21007)- 更多的技术信息以及哪些飞机系统可能受到影响,以及新Notams将如何工作的示例。


    让我们看一下新的适航指令。
    AD 2021-23-12要求修改现有《飞机飞行手册(AFM)》的限制部分,纳入以下内容:当在美国空域内运行时,禁止在NOTAM确认的5G C波段干扰存在时,进行需要无线电高度表数据的某些运行。

    ILS 一、二、三类

    RNP (AR) 程序。

    自动着陆。

    手动飞行控制引导系统操作到着陆/HUD到着陆。

    使用EFVS接地。


    AFM修订版将如下所示
    修订版中的关键词是NOTAM确认的干扰(identified by NOTAM)。在基站打开并收到干扰报告之前,一切并不为人所知。干扰水平随功率水平和位置而变,可能有很多干扰,可能什么干扰都没有。所以,目前唯一的方法是检查NOTAM。这使运营人处于困境,因为那些被禁止的进近实际上是在低能见度和恶劣气象条件下所有精密进近着陆的手段。

    截至1月14日公布的Notams已禁止或限制在至少100个机场使用自动着陆、HUD,或任何其他依赖无线电高度表的操作,除非飞机具有备用的符合性方法(AMOC)。受到影响的几个主要机场包括:KORD /芝加哥,KFDW /达拉斯沃思堡,KIAH /休斯顿,KJFK /纽约,KSEA/西雅图,KBOS /波士顿和KLAX /洛杉矶等。

    如果飞机具有经批准的高度表来运行,则NOTAM中的任何限制均不适用。

    在过去的几周里,FAA已取得了一些进展。高度表制造商评估了5G服务商的数据,以确定每个型号的稳定性。测试表明,一些高度表在某些5G区域是可靠和准确的,而其他高度表必须进行改装或更换。

    以下是迄今被批准可用于5G部署区域进行低能见度进近的高度表。



    04

    影响地区与缓冲区


    美国目前有大约46个州的279个城市连接有5G网络。当然,只有靠近机场的基站在C波段达到干扰程度运行时,才会是一个问题。FAA已与电信供应商合作,以确定哪些机场附近将有C波段基站。

    下图显示了整个美国的预期覆盖范围。洋红色是5G超宽带,鲜红色是全国5G,粉红色/橙色红色是目前的4G LTE覆盖范围。

    缓冲区
    考虑了交通流量、每年有多少低能见度天数、机场与新天线的距离等因素,FAA公布了配备5G缓冲区的五十个美国主要机场的名单,以确保安全运营。其他主要机场由于各种原因未包括在内,如网络未推出、远离天线,或没有CAT II / III设施的机场。

    工作机制是:Verizon和AT&T都与FAA达成协议,选择主要机场,关闭最接近的发射机六个月。在此期间,FAA将能够更好地评估干扰的可能性。这些缓冲区将应用于机场各方向的飞行时间的最后二十秒。


    业界正在努力了解这些网络对航空业的安全影响。这意味着直接与航空公司和制造商合作,这需要时间。临时缓冲区有所帮助,但需要长期解决方案。一切都在发展变化中。



    05

    运营人需要做什么?


    作为前往美国的运营人,需要确保其飞机符合新的适航指令,因此请阅读AD 2021-23-12,并确保在需要时更新AFM。

    现在,最重要的事情是检查NOTAM。

    及时了解运营机场的最新情况,并鼓励机组人员复核天气和替代的进近方法,这一点至关重要。

    查看飞机上无线电高度表的功能,了解故障对能力和性能的影响。





    06

    可能是一个全球性问题


    这个问题不一定仅限于美国。因为5G正在全球范围内推广(见下图)。

    除美国外,一些国家也采取了一些风险控制措施。

    例如加拿大。其频谱监管机构(ISED)在2021年6月拍卖了3450-3650 MHz频段。也决定允许在2023年使用频段3650-3980 MHz运行。虽然前者与美国相比,远离无线电高度表使用的频段(4200-4400 MHz),但去年航空无线电技术委员会(RCTA)关于5G信号可能会干扰某些型号的无线电高度表,尤其是在低空(小于1000英尺)、频段3700-3980 MHz的结论也引起了注意。

    2021年12月23日,加拿大交通部发布了自己的安全警报(CASA2021-08),为运营人提供了一些重要建议,对于使用相对低频段的国家具有参考价值。地址链接:

    https://tc.canada.ca/en/aviation/reference-centre/civil-aviation-safety-alerts/potential-risk-interference-5g-signals-radio-altimeter-civil-aviation-safety-alert-casa-no-2021-08

    该警报指出:

    干扰的最不良结果是无线电高度表给出的未检测到的错误高度信息。根据运行类型、设备型号和飞机类型,这种错误信息可能会对飞行安全产生重大不利影响。错误的无线电高度表信息可能会影响地形感知警告系统(TAWS),交通警报和防撞系统(TCAS)和机载防撞系统(ACAS),风切变探测系统,飞行控制系统和自动着陆系统(包括自动油门和自动着陆拉平和滑跑),并导致因错误或意外行为而失去情景意识。


    2021年11月18日,ISED在3450-3650 MHz频段制定了临时技术规则,以减轻对无线电高度表的潜在干扰,但随着这个问题的发展,继续监测和研究这个问题。并制定了主要保护措施如下:

    禁区和保护区,以减轻对授权I/II/III类/CAT/III自动着陆的某些机场跑道周围飞机的干扰;
    天线下倾要求。

    尽管加拿大交通部尚未发现3450-3650 MHz部署对航空的不利影响,但仍建议运营人应进行风险评估;确定所有可能成为其飞机中可能出现无线电高度表干扰的证据的迹象,并确保将此信息提供给机组人员。在必要时采取以下预防措施的程序和/或操作限制,例如:

    不受排他区和保护区保护的RNP AR程序不应在仪表飞行条件(IMC)下进行,除非有替代方法来识别障碍物和地形(例如天气雷达),因为TAWS可能不可靠。
    夜视镜(NVG)或夜视成像系统(NVIS)操作不应在没有外部照明的情况下进行,以识别地面接近度,因为无线电高度表可能不可靠。
    直升机海上RNAV(GNSS)/ARA程序不应在IMC中进行,除非有替代方法来识别障碍物和地形(例如天气雷达),因为无线电高度表可能不可靠。
    A类直升机程序不应在没有替代高度参考(例如已知的气压高度)的情况下进行,因为无线电高度表可能不可靠。
    直升机自动悬停不应在没有明确的外部漂移参考的情况下进行,因为无线电高度表可能不可靠。

    运营人应提醒乘客和机组人员,所有电子设备都应随身携带在客舱内或行李中。如果这些物品被放在托运行李中,则应将其关闭并防止意外激活。


    飞机上携带的所有5G PED都应设置为非传输模式,以便它们不会在蜂窝网络上传输(例如飞行模式)或关闭。


    对于基本通信,例如在紧急医疗服务操作(EMS)期间,机组人员应仅使用3G或4G通信设备。


    如果无线电高度表受到实际干扰,机组人员必须尽快向空中交通服务(ATS)报告事件,无论事件发生的位置是国内还是外国空域。飞行员和运营人应完成“无线电高度表干扰/干扰报告”。


    国际运营人在有不同5G网络的国家/地区运营时,需要意识到无线电高度表受到干扰的潜在风险,以及相应的缓解措施(如果有的话)。在没有制定缓解措施的司法管辖区,运营人需要确认其无线电高度表对5G潜在干扰具有足够的稳定性,然后才能依赖低于200英尺(AGL)的无线电高度表信息,进行以下操作:CAT I / II / III自动着陆操作、RNP AR进近/离场、陡峭进近(大于4.5度)、NVG操作、海上RNAV(GNSS)/ ARA程序,、直升机A类起飞/进近程序、自动悬停、自动着陆操作和平显(HUD)到着陆操作。当然,运营人应遵守可能禁止仪表进近程序或操作的国家NOTAM,除非其他合规方法(AMOC)获得批准。


    加拿大交通部继续与制造商、监管机构和国际利益相关者密切协调,以确定是否有必要采取其他行动。


      ——本文由“航空观典”授权发布

    0荐闻榜

    延伸阅读: 5G致美国航班大乱