La 5G met les avions en danger

Les nouveaux services de téléphonie cellulaire à grande vitesse ont soulevé des inquiétudes quant aux interférences avec les opérations aériennes, en particulier lorsque les avions atterrissent dans les aéroports. La Federal Aviation Administration a assuré aux Américains que la plupart des avions commerciaux sont sûrs , et certaines compagnies américaines ont convenu de suspendre l’installation de leurs nouvelles antennes de téléphonie mobile à proximité des aéroports pendant six mois. Mais le problème n’est pas entièrement résolu.

Les inquiétudes ont commencé lorsque le gouvernement américain a vendu aux enchères une partie du spectre de la bande C aux opérateurs sans fil en 2021 pour 81 milliards de dollars. Les opérateurs utilisent le spectre de la bande C pour fournir un service 5G à pleine vitesse, 10 fois la vitesse des réseaux 4G.

Le spectre de la bande C est proche des fréquences utilisées par les principaux composants électroniques sur lesquels les aéronefs s’appuient pour atterrir en toute sécurité. Voici pourquoi cela peut être un problème.

5G signifie technologie de réseau cellulaire de cinquième génération

C’est la technologie qui permet la communication sans fil – par exemple, de votre téléphone cellulaire à une tour de téléphonie cellulaire, qui la canalise vers Internet. La 5G est un service réseau fourni par les opérateurs de télécommunications et n’est pas la même chose que la bande 5 GHz sur votre routeur Wi-Fi.

La 5G offre un ordre de grandeur – 10 fois – plus de bande passante que son prédécesseur, la 4G. La plus grande bande passante est possible car au-delà des ondes radio à basse et moyenne fréquence, la 5G utilise des ondes supplémentaires à haute fréquence pour coder et transporter des informations.

La bande passante est analogue à la largeur d’une autoroute. Plus l’autoroute est large, plus elle peut avoir de voies et plus elle peut transporter de voitures en même temps. Cela rend la 5G beaucoup plus rapide et capable de gérer beaucoup plus d’appareils.

La 5G peut fournir des vitesses d’environ 50 mégabits par seconde, jusqu’à plus de 1 gigabit par seconde. Une connexion gigabit par seconde vous permet de télécharger un film haute définition en moins d’une minute. Cela signifie-t-il qu’il n’y a plus de mauvaises connexions cellulaires dans les endroits bondés ? L’augmentation de la bande passante aidera, mais tout comme l’augmentation du nombre de voies sur les autoroutes ne réduit pas toujours les embouteillages, comme de plus en plus de personnes utilisent les autoroutes étendues , la 5G est susceptible de transporter beaucoup plus de trafic que les réseaux 4G, de sorte que vous pourriez toujours ne pas obtenir une bonne connexion parfois.

En plus de connecter votre téléphone et votre ordinateur portable compatible cellulaire, la 5G connectera de nombreux autres appareils allant des cadres photo aux grille-pain dans le cadre de la révolution de l’ Internet des objets . Ainsi, même si la 5G peut gérer jusqu’à un million d’appareils par kilomètre carré, toute cette bande passante pourrait être rapidement utilisée et nécessiter davantage – une future 5,5G avec encore plus de bande passante.

Les saveurs de la 5G

La 5G peut utiliser des fréquences basses, moyennes et hautes, chacune avec ses avantages et ses inconvénients. Les ondes de basse fréquence peuvent voyager plus loin mais sont plus lentes. L’utilisation d’ondes de fréquence plus élevée signifie que les informations peuvent voyager plus rapidement, mais ces ondes ne peuvent parcourir que des distances limitées. La 5G à haute fréquence peut atteindre des vitesses de gigabit par seconde, ce qui promet de rendre Ethernet et d’autres connexions filaires obsolètes à l’avenir. Actuellement, cependant, la fréquence plus élevée a un coût plus élevé et n’est donc déployée que là où elle est le plus nécessaire : dans les environnements urbains surpeuplés, les stades, les centres de congrès, les aéroports et les salles de concert.

Un type de service 5G, les communications ultra-fiables et à faible latence , peut être utilisé là où les données doivent être transmises sans perte ni interruption de service – par exemple, contrôler les drones dans les zones sinistrées. Un jour, après que la technologie soit plus robuste, elle pourrait même être utilisée pour la chirurgie à distance.

Maintenir l’ordre sur le spectre

Les signaux sans fil sont transportés par des ondes radio. Le spectre radio s’étend de 3 hertz à 3 000 gigahertz et fait partie du spectre électromagnétique. La partie du spectre radio qui transporte les signaux de votre téléphone et d’autres appareils sans fil est de 20 kilohertz à 300 gigahertz .

Si deux signaux sans fil dans la même zone utilisent la même fréquence, vous obtenez un bruit brouillé. Vous entendez cela lorsque vous êtes à mi-chemin entre deux stations de radio utilisant des bandes de fréquences identiques ou similaires pour envoyer leurs informations. Les signaux sont brouillés et parfois vous entendez une station, à d’autres moments l’autre, le tout mélangé avec une bonne dose de bruit.

Par conséquent, aux États-Unis, l’utilisation de ces bandes de fréquences est étroitement réglementée par la Federal Communications Commission afin de garantir que les stations de radio, les opérateurs sans fil et d’autres organisations se voient attribuer des « voies » ou des spectres de fréquences, à utiliser de manière ordonnée.

Faire rebondir les ondes radio sur le sol

Les avions modernes utilisent des altimètres, qui calculent le temps nécessaire pour qu’un signal rebondisse du sol pour déterminer l’altitude d’un avion. Ces altimètres sont un élément essentiel des systèmes d’atterrissage automatique qui sont particulièrement utiles dans les cas où la visibilité est faible.

Ainsi, si un altimètre interprète un signal d’un opérateur sans fil comme le signal rebondi du sol, il peut penser que le sol est plus proche qu’il ne l’est et essayer prématurément d’abaisser le train d’atterrissage et d’effectuer les autres manœuvres nécessaires pour atterrir un avion. Si des interférences avec les signaux des porteuses sans fil corrompent et perturbent les signaux radio de l’altimètre, l’altimètre peut ne pas reconnaître le signal rebondi et donc être incapable de déterminer à quelle distance se trouve l’avion.

Les portions du spectre des radiofréquences utilisées par les avions et les opérateurs de téléphonie mobile sont différentes. Le problème est que les altimètres d’avion utilisent la plage de 4,2 à 4,4 gigahertz, tandis que le spectre en bande C récemment vendu – et précédemment inutilisé – pour les opérateurs sans fil va de 3,7 à 3,98 gigahertz. Il s’avère que la différence de 0,22 gigahertz entre les signaux n’est peut-être pas suffisante pour être absolument sûr qu’un signal de porteuse de téléphone portable ne sera pas confondu avec ou ne corrompra pas le signal d’un altimètre.

Éviter les ennuis – pour l’instant

L’industrie des télécommunications a fait valoir que l’écart de 0,22 gigahertz est suffisant et qu’il n’y aura pas d’interférence . L’industrie du transport aérien a été plus prudente . Même si le risque est très faible, je pense que les conséquences d’un accident d’avion sont énormes.

Qui a raison ? Les chances d’une telle interférence sont très faibles, mais la vérité est qu’il n’y a pas beaucoup de données pour dire qu’une telle interférence ne se produira jamais. La présence ou non d’interférences dépend des récepteurs des altimètres et de leur sensibilité. À mon avis, il n’y a aucun moyen de s’assurer que de tels signaux parasites parasites n’atteindront jamais les altimètres.

Si les altimètres peuvent enregistrer les signaux parasites comme du bruit et les filtrer, ils peuvent alors fonctionner correctement. La mise à niveau des altimètres d’avion est une proposition coûteuse , cependant, et il n’est pas clair qui paierait le coût.

Prasenjit Mitra

Professeur de sciences et technologies de l’information, Penn State