深度解读：5G并不会影响航空安全
产业动态 | 2022/1/27 20:24:11
近日，一则在美国发生的“多国航司宣布停飞美国！美国新5G信号或影响飞行安全”的消息刷爆网络，引发大家对于航空安全的担忧。此事源于在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器高度计的工作频段。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） ：
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。
首先，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
同时，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，来自中国、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，韩国5G移动通信所用频段为3420~3700MHz，自2019年4月投入商用以来也从未报告“干扰无线电波”问题。
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。
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器高度计的工作频段。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） ：
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。
首先，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
同时，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，来自中国、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，韩国5G移动通信所用频段为3420~3700MHz，自2019年4月投入商用以来也从未报告“干扰无线电波”问题。
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。
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