5G, een bedreiging voor de luchtvaart?

door Ken Klaver op di 1 feb 2022

De directies van grote Amerikaanse luchtvaartmaatschappijen waarschuwen voor een crisis in de luchtvaart nu mobiele operators AT&T en Verizon hun nieuwe 5G netwerk uitrollen. Volgens de maatschappijen zal het 5G netwerk ervoor zorgen dat een groot aantal vliegtuigen onbruikbaar wordt, wat zal leiden tot chaos en tienduizenden gestrande passagiers.

Wat is er aan de hand?

De Verenigde Staten hebben begin 2021 een veiling gehouden van frequentiespectrum voor 5G in de zogenaamde C-band, in het gebied 3,7-3,98 GHz. De mobiele operators Verizon en AT&T hebben dit spectrum gewonnen voor in totaal bijna USD 81 miljard.

De Amerikaanse luchtvaartautoriteit FAA heeft gewaarschuwd dat de nieuwe 5G-technologie kan zorgen voor verstoringen van instrumenten zoals de radiohoogtemeters, die meten hoe hoog een vliegtuig boven de grond vliegt.

Hoogtemeters worden ook gebruikt voor automatische landingen en om gevaarlijke luchtstromingen zoals windschering te detecteren. Wanneer de hoogtemeters niet kunnen worden gebruikt, kan in geval van slecht weer, een aaneengesloten wolkendek of dichte mist alleen nog op zicht geland worden.

Radiohoogtemeters werken in de 4,2-4,4 GHz band en de FAA maakt zich zorgen dat de geveilde 5G-frequenties hier te dichtbij liggen. Als de richtlijnen van de FAA in werking treden wordt het gebruik van hoogtemeters in ca. 40 van de grootste Amerikaanse luchthavens geblokkeerd wat kan leiden tot verstoringen van wel 4% van alle vluchten.

Volgens Verizon en AT&T is 5G veilig in gebruik in 40 andere landen zonder dat de luchtvaart daar hinder van ondervindt.

De Europese situatie

De Europese Unie heeft in 2019 een lagere frequentieband voor 5G vastgesteld dan in de Verenigde Staten, namelijk 3,4-3,8 GHz. Veel landen in de EU hebben al veilingen georganiseerd, maar Nederland nog niet. Hier is de veiling van 5G-spectrum in de 3,5 GHz band uitgesteld omdat in dezelfde band het satellietbedrijf Inmarsat werkt. Dit verzorgt onder meer noodcommunicatie met schepen. Inmarsat heeft in 2021 een rechtszaak tegen de Staat gewonnen en daarmee is de veiling voorlopig uitgesteld. Onlangs is een commissie ingesteld die moet onderzoeken op welke wijze 5G in de 3,5 GHz band toch veilig in Nederland kan worden uitgerold. Radio altimeter

Omdat de 5G-frequentieband in Europa lager ligt dan in de Verenigde Staten, ligt deze verder verwijderd van de frequenties waarop de radiohoogtemeters werken. De European Union Aviation Safety Agency (EASA), met 31 lidstaten, bevestigt dat het probleem zich specifiek in de Verenigde Staten voordoet.

Op dit moment is er geen risico of onveilige interferentie geïdentificeerd in Europa, aldus de EASA. Toch hebben sommige landen stappen genomen om mogelijke risico’s te reduceren.

Zo zijn in Frankrijk bufferzones ingesteld rond luchthavens, waarin restricties gelden voor 5G-signalen en zendantennes naar beneden moeten zijn gericht (downtilt) om potentiële interferentie te vermijden.

Ervaringen in Azië

In Zuid-Korea wordt 5G in de 3,42-3,7 GHz band al gebruikt sinds april 2019, en sinds die tijd zijn geen verstoringen gemeld. In Japan zijn de banden 3,6-4,1 GHz en 4,5-4,6 GHz in gebruik voor 5G. Deze banden liggen dichterbij de radiohoogtemeter-band (4,2-4,4 GHz) dan in de VS, maar toch is er in Japan geen roep om maatregelen.

Een praktische oplossing die in Japan wordt toegepast is om geen masten te bouwen in de aanvliegroutes, en zeker te stellen dat er genoeg guard band (ongebruikt frequentiespectrum) is tussen de frequentiebanden. Het Japanse onderzoeksinstituut ENRI heeft tests uitgevoerd met hoogtemeters van Rockwell Collins en Honeywel, beiden belangrijke leveranciers voor vliegtuigbouwers Boeing en Airbus. Uit de tests bleek dat tenminste 60 MHz guard band nodig is.

Oorzaken

5G netwerk

5G basestations produceren radiostraling die kan zorgen voor schadelijke interferentie met hoogtemetersystemen, zowel door blocking effecten in de 3,7-3,98 GHz band als door ongewenste uitstraling (spurious) in de 4,2-4,4 GHz band.

Daarnaast blijken vooral de oudere typen hoogtemeters te zijn voorzien van minder effectieve ontvangstfilters, waardoor deze meer signalen buiten hun frequentieband oppikken. De groene stippellijn in onderstaande figuur geeft dat aan.

De Amerikaanse Federal Communications Committee (FCC) heeft na onderzoek geconcludeerd dat er grote variaties zijn in de performance van verschillende fabrikaten hoogtemeters. Zij stellen dat meer onderzoek nodig is naar het risico van interferentie.

Hoe nu verder?

Mobiele operators AT&T en Verizon hebben afgesproken om hun 5G-masten in de buurt van luchthavens tijdelijk niet te activeren. De FAA heeft daartoe voor een half jaar een bufferzone van ruim 3 km ingesteld rond 50 belangrijke luchthavens in de Verenigde Staten, om het risico op verstoringen te reduceren. De mobiele operators hebben ook afgesproken om het zendvermogen van hun 5G-masten te verlagen, zoals ook in Frankrijk is gedaan, om het risico op interferentie te minimaliseren.

De FAA is ook begonnen met het identificeren van welke hoogtemeters veilig kunnen worden gebruikt in gebieden waar 5G is ingezet – en welke niet betrouwbaar genoeg zijn en moeten worden vervangen. Ook zijn luchthavens geïdentificeerd waar GPS-systemen kunnen worden gebruikt om naderende vliegtuigen te begeleiden in plaats van radiohoogtemeters.

Of dit genoeg is voor de luchtvaartbedrijven valt te betwijfelen. Zij hebben al gesteld dat 5G in de buurt van luchthavens helemaal niet mag worden geactiveerd. De komende maanden zal blijken of de maatregelen afdoende zijn, of dat AT&T en Verizon knarsetandend verdere aanscherpingen zullen moeten accepteren.