O lançamento do 5G foi um desastre nos EUA. Aqui está o porquê

Após várias semanas de falsos começos e avisos terríveis da indústria da aviação , hoje marca o dia em que aAT&T e a Verizon entram em operação com seu novo espectro 5G de banda C.

O lançamento de hoje marca o culminar de mais de um ano de trabalho da Federal Communications Commission (FCC) e das operadoras para alocar e leiloar o novo espectro, depois que a AT&T e a Verizon venceram licitações recordes para garantir grandes partes dele.

No entanto, também foi um ano de disputas entre a Administração Federal de Aviação (FAA), o Departamento de Transportes dos EUA e funcionários da indústria da aviação, muitos dos quais previram consequências quase catastróficas para as viagens aéreas se o novo espectro entrar em operação.

A história até agora

Se dependesse da FAA e do Departamento de Transportes dos EUA, nunca teria havido um leilão de espectro de banda C. Já em dezembro de 2020, especialistas em aviação dos lados civil e militar alertavam para consequências “catastróficas” devido à possível interferência entre as novas frequências 5G e instrumentos comuns de aeronaves, como altímetros de radar.

Um relatório de dezembro de 2020 da Defense News foi o primeiro a destacar as discussões internas entre o chefe da FAA e o número dois do Departamento de Transportes. Esses dois altos funcionários enviaram um memorando conjunto ao então presidente da FCC, Ajit Pai, pedindo à FCC que suspendesse a venda do novo espectro da banda C para que a questão pudesse ser estudada mais de perto.

A FCC respondeu dizendo que havia realizado seus próprios estudos técnicos mostrando que havia pouco ou nenhum risco envolvido. Recusou-se a adiar o leilão do espectro, afirmando que pretendia continuar avançando conforme o planejado.

Após a decisão da FCC, o Departamento de Defesa dos EUA e o Departamento de Segurança Interna começaram a se esforçar para garantir que o espectro proposto não tivesse efeitos negativos em aeronaves militares. Na época, o Defense News observou que o Pentágono não havia estudado os efeitos e, portanto, não havia estabelecido uma posição formal sobre a venda.

O melhor cenário, de acordo com as autoridades, era que o departamento teria que “gastar milhões de dólares e milhares de horas-homem para projetar, adquirir e instalar novos altímetros de radar em toda a frota militar de sistemas aéreos”.

O pior caso, como disse um alto funcionário do governo, foi que “haverá acidentes, propriedades serão destruídas e pessoas morrerão”.

Uma questão civil

Curiosamente, embora a indústria da aviação civil tenha soado o alarme nos últimos meses, o lado militar tem estado notavelmente quieto. Embora a interpretação mais caridosa seja que o Pentágono estudou a questão e determinou que não era grande coisa, é igualmente possível que o Departamento de Defesa simplesmente tenha mergulhado em seus bolsos relativamente profundos e atualizado silenciosamente seu hardware nos bastidores.

O setor aéreo não tem necessariamente a mesma opção. Por um lado, é responsável pela segurança dos passageiros civis e, por outro, são empresas com fins lucrativos que têm orçamentos consideravelmente mais limitados e frotas de aeronaves maiores e mais diversificadas.

Houve discussões entre as companhias aéreas, a FAA e o Departamento de Transportes dos EUA sobre a alocação de recursos para ajudar a atualizar ou substituir equipamentos potencialmente afetados, mas isso ainda é um empreendimento enorme, tanto logística quanto politicamente.

Até o momento, as companhias aéreas têm pedido que a AT&T e a Verizon adiem a implantação do novo espectro. Em novembro, as duas operadoras concordaram em adiar seus lançamentos de 5 de dezembro de 2021 para 5 de janeiro de 2022, para dar à FAA e outros especialistas mais tempo para estudar os efeitos.

Em dezembro, as operadoras também concordaram em limitar os níveis de energia 5G da banda C nos aeroportos nos primeiros seis meses para ajudar a evitar interferências e, no ano novo, deram um passo adiante, concordando em estabelecer zonas de exclusão onde o novo C frequências de banda larga não seriam implantadas por pelo menos seis meses.

Insistindo que essas concessões devem ser mais do que suficientes para reprimir os temores dos funcionários da aviação, os CEOs da AT&T e da Verizon originalmente negaram um pedido no início deste mês para outra extensão de duas semanas, apenas cedendo após um dia de intensas negociações entre a Casa Branca, FAA, FCC , e outras partes interessadas da indústria.

No final, as transportadoras concordaram relutantemente em dar à FAA suas duas semanas, em troca do que parecia ser uma declaração firme do próprio presidente Joe Biden de que o lançamento ocorreria conforme programado em 19 de janeiro.

Poluição da largura de banda

Parece que essa concessão não aplacou o setor aéreo, no entanto. Autoridades e executivos continuam a alertar sobre consequências catastróficas caso o novo espectro entre em operação conforme programado – embora tanto a AT&T quanto a Verizon tenham concordado em dar aos aeroportos um amplo espaço por enquanto.

Na raiz da preocupação está a proximidade das frequências no novo espectro 5G da banda C com aquelas usadas por instrumentos críticos de aeronaves.

O polêmico espectro da banda C, localizado na faixa de 3,7 a 3,98 GHz, fica logo abaixo das frequências de 4,2 a 4,4 GHz usadas pelos altímetros de radar. Aeronaves militares, comerciais e civis modernas, e até mesmo muitos sistemas aéreos não tripulados e drones de última geração, usam esses instrumentos. Eles são cruciais para medir a que distância uma aeronave está acima do solo ao lidar com o tipo de condições climáticas adversas que impedem que os altímetros barométricos tradicionais funcionem corretamente.

É isso que torna os altímetros de radar um equipamento de segurança tão importante. Em condições climáticas ideais, os pilotos podem confiar em outros instrumentos, e até mesmo em seus próprios olhos, para medir as distâncias ao pousar em um aeroporto. Em má visibilidade, no entanto, o altímetro do radar é tudo o que eles têm e, se não estiver funcionando, ou mostrar uma altitude muito alta, o piloto não tem como saber quando está prestes a atingir o solo.

Tecnicamente falando, 4,2 GHz, que é a extremidade inferior das frequências do altímetro do radar, ainda está a mais de 200 MHz das frequências mais altas do espectro da banda C, que chegam a 3,98 GHz. Então, você pode pensar que é uma margem de segurança saudável para evitar interferência, e este é precisamente o ponto que a FCC e as operadoras estão fazendo.

Infelizmente, outros especialistas discordam, citando um fenômeno conhecido como poluição da largura de banda. Como a Interesting Engineering explica, é possível que uma forte concentração de sinais em uma determinada faixa de frequência “sangre” em frequências mais altas, causando pelo menos alguma interferência.

Isso é análogo ao problema da poluição luminosa que torna difícil ver as estrelas à noite quando você está perto de uma cidade. Você pode estar a 32 quilômetros de uma grande cidade, mas a concentração de milhões de luzes que emanam dela ainda tornará difícil ver muita coisa no céu noturno.

Enquanto a FCC insiste que estudou a questão e determinou que isso não acontecerá, a indústria da aviação tem seus próprios estudos que se tornaram uma fonte de preocupação. Um trabalho de pesquisa de 2020 da Radio Technical Commission for Aeronautics ( RTCA ), um grupo independente de padrões de tecnologia que representa o setor de transporte aéreo, mostrou evidências de que as telecomunicações 5G no espectro da banda C têm o potencial de causar “interferência prejudicial” ao radar altímetros.

Embora a AT&T e a Verizon continuem insistindo que não há problema, elas também concordaram em criar uma zona de exclusão em torno de uma lista de aeroportos projetada pela FAA, semelhante ao que é feito em outros países como a França. No entanto, eles também se comprometeram a fazer isso por seis meses, após os quais todas as apostas estão canceladas.

Companhias aéreas aterradas

É difícil dizer o que as autoridades da aviação esperavam quando todos os lados pareciam concordar com um atraso de duas semanas. De acordo com todos os relatos, as coisas pareciam agradáveis ​​há duas semanas, mas talvez alguns simplesmente presumissem que as coisas acabariam sendo estendidas ainda mais.

À medida que o lançamento de hoje surgia no horizonte, no entanto, as companhias aéreas ficaram consideravelmente mais agitadas. Uma carta conjunta enviada no início desta semana pelos CEOs de todas as principais companhias aéreas e empresas de carga aérea dos EUA alertou que a ativação das novas frequências de rádio da banda C “poderia prender dezenas de milhares de americanos no exterior” e causar “caos” para os voos domésticos. voos dentro dos EUA “O comércio do país vai parar”, advertiu a carta.

Várias companhias aéreas estrangeiras anunciaram em 18 de janeiro que cancelariam voos para os EUA como resultado da nova implantação do espectro. Citando explicitamente o novo lançamento do 5G, a Emirates suspendeu indefinidamente todos os voos para Boston, Chicago, Dallas-Fort Worth, Houston, Miami, São Francisco e Seattle, bem como Newark, Nova Jersey e Orlando, Flórida.

Enquanto isso, a Japan Airlines (JAL) cancelou voos dos EUA para Boeing 777 para Chicago, Los Angeles e o aeroporto JFK de Nova York, citando uma possível interferência com altímetros de rádio do lançamento do 5G nessas aeronaves específicas. A Air Nippon Airlines (ANA) do Japão também fez um anúncio semelhante, assim como a Air India.

As companhias aéreas em questão mais tarde cederam, pelo menos parcialmente, provavelmente como resultado da Casa Branca esclarecer que o 5G seria atrasado perto de “aeroportos importantes”. Uma declaração de Biden na noite de ontem agradeceu a Verizon e a AT&T por “concordarem em adiar a implantação do 5G nos principais aeroportos e continuar trabalhando com o Departamento de Transportes na implantação segura do 5G neste conjunto limitado de locais”.

JUST IN: O presidente da Emirates disse à CNN que a companhia aérea não estava ciente de alguns dos possíveis problemas de implantação do 5G até ontem de manhã, chamando-o de "um dos mais delinquentes, totalmente irresponsáveis"; situações que ele viu em sua carreira na aviação https://t.co/Z3a4gTQ6Fo

— CNN (@CNN) 19 de janeiro de 2022

Após esta declaração, a JAL e a ANA do Japão anunciaram que restabeleceriam seus horários normais nos EUA a partir de 20 de janeiro, enquanto a Emirates concordou em retomar voos selecionados para Boston, Houston e São Francisco, embora os outros permaneçam suspensos por enquanto, apesar desses aeroportos também estar na lista de exclusão da FAA.

“Este acordo protege a segurança do voo e permite que as operações de aviação continuem sem interrupções significativas e trará mais opções de internet de alta velocidade para milhões de americanos”, disse Biden.

Como chegamos aqui

Existem fatores políticos claros em ação aqui, particularmente a pressão sobre a FCC pela administração atual e anterior para expandir rapidamente a tecnologia 5G nos EUA. a FCC certamente não pode levar toda a culpa por isso.

Ao contrário das tecnologias celulares anteriores, o 5G usa uma faixa muito mais ampla de faixas de frequência e há compensações em todo o espectro.

Em uma extremidade, você tem o espectro mmWave de frequência ultra-alta, que funciona na borda inferior da faixa de frequência extremamente alta (EHF): 26 GHz e acima. Isso está bem fora do alcance de quaisquer frequências usadas pela aviação civil, ou praticamente qualquer outra coisa com a qual as pessoas normais provavelmente se preocupem.

Uma das razões para isso é que as frequências no espectro EHF são de alcance extremamente curto. Outros equipamentos que operam nessa faixa incluem sistemas de telecomunicações de ponta, sistemas de monitoramento atmosférico por satélite, radar de armas militares, sistemas de tela de segurança em postos de controle de aeroportos, radar de velocidade da polícia e algumas aplicações médicas.

No outro extremo do espectro estão as implantações 5G de 600 MHz, que têm grande alcance, mas não oferecem velocidades que são uma grande melhoria em relação às tecnologias 4G/LTE atuais.

Quando as operadoras dos EUA começaram a lançar o 5G há alguns anos, todas adotaram abordagens dramaticamente diferentes. A Verizon optou pela velocidade sobre a cobertura, implantando transceptores mmWave nos principais centros urbanos do país. Isso permitiu que eles possuíssem velocidades na faixa de 500 Mbps a 2 Gbps, mas o problema é que 99% dos clientes da Verizon não recebem 5G.

A T-Mobile adotou a abordagem oposta, com o objetivo de estender a cobertura em toda parte, permitindo que seus clientes obtenham o indicador “5G” em seus dispositivos, mesmo que as melhorias de velocidade fossem apenas marginais. A T-Mobile usou principalmente o espectro de 600 MHz para conseguir isso, para que pudesse expandir rapidamente a cobertura 5G sem construir muitas torres. O resultado foi que a T-Mobile se tornou a primeira operadora dos EUA a oferecer cobertura 5G em todos os 50 estados.

A AT&T tomou o meio-termo, optando por não se comprometer com nenhuma das abordagens. Talvez aprendendo a lição com o desastre do 5G Evolution, decidiu ficar mais quieto sobre a promoção do 5G, adotando uma abordagem lenta e constante para lançar as coisas em todo o país, usando uma mistura de tecnologias mmWave e sub-6GHz.

Por que a banda C é importante

O maior desafio para implantar o 5G corretamente nos EUA é que a FCC regula a maioria das frequências sem fio nos EUA. Não precisamos ir muito além da atual controvérsia com a indústria da aviação para ver por que isso é necessário.

O ponto ideal para a tecnologia 5G – a solução que oferece o melhor equilíbrio entre desempenho e cobertura – está no que é comumente chamado de espectro de banda média. Enquanto o mmWave oferece um ótimo desempenho que se estende apenas por uma distância de cerca de um quarteirão, 600MHz vai longe, mas não pode lidar com muito mais dados do que o 4G/LTE já pode.

Bem no meio dessa sopa de frequências ficam as frequências de 2 GHz a 4 GHz. Eles fornecem largura de banda suficiente para fornecer as velocidades que os usuários esperam do 5G, além de garantir que as operadoras não precisem instalar milhões de torres de celular apenas para levar o 5G a todos os seus clientes.

Infelizmente, muitas outras tecnologias e dispositivos também usam esse espectro de banda média. Por exemplo, você provavelmente já sabe que 2,4 GHz é comumente onde os roteadores Wi-Fi, telefones sem fio, babás eletrônicas e abridores de portas de garagem vivem. Até os fornos de micro-ondas emitem sinais nessa faixa de frequência. Isso está em uma área conhecida como “banda S”.

As tecnologias celulares pré-5G vivem principalmente abaixo da banda S, geralmente na faixa de 600 MHz até cerca de 2,3 GHz, com a maioria concentrada em torno de 800 MHz e 1,9 GHz.

Acima disso está o espectro da banda C, comumente usado por serviços de rádio amador, serviços fixos por satélite, rádio marítimo e serviços de localização de rádio.

Em 2018, no entanto, a FCC descobriu uma maneira de liberar um pequeno pedaço do espectro de banda C de 500 MHz, na faixa de 3,7 GHz a 4,2 GHz, para uso por “serviços sem fio de próxima geração”. Embora houvesse serviços de satélite operando nessa banda, a comissão revisou todas as licenças para liberar o máximo de espaço possível para uso em novas implantações de 5G.

Dois anos depois, quando a poeira baixou, a FCC colocou 280 MHz desse espectro em leilão para as operadoras de celular. Esta é a faixa de 3,7 a 3,98 GHz onde os novos serviços 5G estão sendo lançados hoje.

O novo espectro promete ser um divisor de águas para a tecnologia 5G nos EUA, principalmente da Verizon e da AT&T. A Verizon já se gabou de como permitirá alcançar milhões de clientes adicionais com “velocidades até 10x mais rápidas que 4G LTE”. O novo espectro fará parte da rede 5G Ultra Wideband da Verizon, que anteriormente era limitada às frequências mmWave de 28 GHz e 39 GHz.

Na mesma linha, a AT&T anunciou seus novos lançamentos de banda C em oito áreas metropolitanas, prometendo que cobrirá 200 milhões de pessoas até o final de 2023.

E a T-Mobile?

Você deve ter notado que a T-Mobile esteve visivelmente ausente de toda essa briga, embora tenha perdido US$ 9,3 bilhões no leilão da banda C no ano passado.

Isso provavelmente ocorre porque a T-Mobile não mostrou nenhuma intenção de começar a usar seu novo espectro de banda C da mesma maneira que seus rivais.

Desde o início, a T-Mobile teve um ás na manga. Ela já possuía licenças para uma parte considerável do espectro de banda S de 2,5 GHz que saiu de sua fusão com a Sprint há alguns anos.

A Sprint originalmente usava essas frequências de 2,5 GHz para o serviço 4G/LTE, mas após a fusão, a nova T-Mobile começou a desligar essas torres Sprint mais antigas, abrindo caminho para reutilizar essas frequências para implantações 5G mais recentes.

Quando a T-Mobile também adquiriu um novo espectro de banda C no ano passado, anunciou que este era um “investimento estratégico” destinado a “suplementar sua pegada muito mais ampla de 2,5 GHz em áreas urbanas e suburbanas selecionadas onde já possui uma rede densa”. O resultado, disse a operadora, seria um “aumento de desempenho mais significativo para os clientes”.

O espectro de frequência mais baixa também oferece um alcance melhor do que a nova banda C, enquanto ainda oferece um desempenho 5G impressionante, então a T-Mobile realmente não tem motivação para começar a lançar o espectro da banda C da maneira que a AT&T e a Verizon estão. Ele tem seu espectro de banda média e está lançando isso como parte de seu serviço Ultra Capacity 5G, que já cobre mais de 200 milhões de clientes.

Para onde vamos daqui?

Agora que tanto a AT&T quanto a Verizon começaram a cumprir suas visões de banda C, será interessante ver o que acontece a seguir. Enquanto ambas as operadoras estão trabalhando para alcançar a T-Mobile com esta nova banda C, pode haver um limite de quão longe e quão rápido eles podem chegar lá.

Como aponta Sascha Segan, da PCMag, a Verizon pode ter cometido um erro tático ao apostar demais na banda C. Certamente comprou a maior parte dela no ano passado, gastando US$ 45 bilhões para adquiri-la.

Então, eis por que @ATT e @TMobile podem querer pendurar @Verizon para secar na C-Band: a Verizon está (1) tendo problemas de congestionamento e (2) colocou muitos ovos na cesta da C-Band. Com o novo resultado do Leilão 110, até o final deste ano a @ATT terá 40MHz de

— Sascha Segan (@saschasegan) 18 de janeiro de 2022

O problema é que a Verizon gastou uma fortuna para investir na parte mais controversa do espectro, e é provável que essa controvérsia não desapareça tão cedo. É possível que a Verizon nunca consiga implantar seu novo espectro perto de aeroportos, deixando seus clientes presos ao serviço 4G/LTE ou a uma oferta 5G que realmente não é melhor que 4G/LTE.

Por outro lado, a AT&T protegeu ligeiramente suas apostas. Mais recentemente, ele escolheu 40 MHz de espectro com o qual as companhias aéreas não se importam, o que pode explicar por que está adotando uma abordagem consideravelmente mais reservada para toda a situação. Como sugere Segan, a AT&T pode muito bem estar jogando com os dois lados contra o meio, adotando atrasos mais longos e zonas de excursão maiores para dar uma vantagem competitiva sobre a Verizon, o que seria muito mais prejudicado por tais movimentos.

Enquanto isso, a T-Mobile está bem sentada, não participando da controvérsia atual, enquanto detém um pedaço indiscutível de 100 MHz do espectro de 2,5 GHz que já estava lançando para os clientes meses antes da nova banda C ser leiloada.

Uma coisa que ainda está clara é que a T-Mobile tem uma liderança considerável no jogo 5G, obtendo consistentemente as pontuações mais altas de qualquer operadora dos EUA em velocidade, cobertura e confiabilidade – uma liderança que parece estar aumentando. Ainda não podemos contar com a Verizon e a AT&T, mas está claro que ambas as operadoras têm muito trabalho para criar banda C suficiente para tornar o verdadeiro 5G uma realidade para seus clientes.