Учёные из Южной Кореи создали новый чудо-материал, который на 99 % поглощает частоты в диапазонах работы сетей 5G, 6G и Wi-Fi. Шапочки из фольги уходят в прошлое. Если серьёзно, то новинка улучшит работу чувствительного к помехам связного оборудования — от смартфонов до радаров автопилотов автомобилей. Изобретение защищено международными патентами и лицензировано для массового производства.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

Сегодня воздух насыщен электромагнитными волнами во множестве диапазонов. Поэтому экранирование в радиоэлектронике — это норма. Другое дело, что обычные экраны из металла отражают радиосигнал, что не улучшает состояние эфира, а специальное поглощающее экранирование обычно работает в узком диапазоне частот. Учёные из Корейского института материаловедения (KIMS) создали экранирующий материал, который, по их словам, является «первым в мире ультратонким плёночным композитным материалом, способным поглощать более 99 % электромагнитных волн».

Именно поглощать, а не отражать. На отражение уходит около 1 % падающей на материал энергии. При этом материал лёгкий, гибкий и прочный, что будет особенно востребовано производителями складных смартфонов. При всех прочих достоинствах толщина материала составляет менее 0,5 мм.

Источник изображений: KIMS

«Команда синтезировала магнитный материал, изменив кристаллическую структуру феррита, что позволило ему избирательно поглощать нужные частоты», — отмечается в пресс-релизе. Феррит наносится на тонкую полимерную плёнку с предварительно созданным токопроводящим рисунком. Наконец, в состав материала добавлена плёнка из углеродных нанотрубок.

«Этот материал для поглощения и экранирования от электромагнитных волн имеет толщину менее 0,5 мм и отличается низким коэффициентом отражения — менее 1 % и высоким коэффициентом поглощения — более 99 % в трёх различных частотных диапазонах», — отмечается в пресс-релизе.

Верхом совершенства стало бы использование поглощённой энергии для выработки электричества, но пока этого нет. Впрочем, способность материала почти полностью экранировать устройства заявленными средствами от воздействия ЭМИ в диапазонах 5G, 6G и Wi-Fi с полным поглощением — это уже достижение, которое сложно переоценить. Осталось дождаться внедрения.

Сотовые операторы AT&T и Verizon призвали Федеральную комиссию по связи (FCC) отклонить план SpaceX по совместному с T-Mobile предоставлению услуг космической сотовой связи при помощи доработанных спутников Starlink. Они утверждают, что спутниковая система будет создавать помехи и ухудшать качество связи наземных мобильных широкополосных сетей. SpaceX и T-Mobile также столкнулись с противодействием со стороны спутниковых компаний EchoStar и Omnispace.

Источник изображения: T-Mobile

SpaceX и T-Mobile планируют предложить «дополнительное покрытие сотовой сети» (Supplemental Coverage from Space, SCS) с использованием спутниковой группировки Starlink. В рамках этого плана SpaceX добивается от FCC отмены ограничений на используемые частотные диапазоны и предел плотности потока мощности внеполосного излучения. Предложения SpaceX вызвали негативную реакцию со стороны операторов наземных сетей широкополосной мобильной связи.

Плотность потока мощности — количество энергии, передаваемой через единицу площади или объёма за определённое время.

Внеполосное радиоизлучение определяется как нежелательное в полосе частот, примыкающей к необходимой полосе радиочастот, и является результатом модуляции сигнала. Оно может быть вызвано рядом причин, к наиболее существенным из которых можно отнести следующие.

1. Применение для передачи информации сигналов с более широкой полосой частот, чем требуется;
2. Наличие нелинейности амплитудных характеристик элементов передатчика;
3. Наличие нелинейности в тракте формирования модулирующих сигналов;
4. Использование квантования по сравнению со случаем, когда квантование не используется.

AT&T считает, что запрошенное SpaceX «девятикратное увеличение» допустимых пределов плотности потока мощности для внеполосных излучений создаст «неприемлемые вредные помехи для действующих наземных мобильных операций». AT&T утверждает, что предложение SpaceX «приведёт к среднему снижению пропускной способности нисходящего канала сети на 18 % в рабочем и репрезентативном развёртывании рынка AT&T [в диапазоне] PCS C Block».

Источник изображения: unsplash.com

Verizon заявила, что предложение SpaceX «подвергнет операции действующего, основного наземного лицензиата в соседних диапазонах вредным помехам». По мнению инженеров Verizon, в результате действий SpaceX уровень помех для операторов наземной сотовой связи заметно превысит пороговое значение ITU [Международного союза электросвязи], а SpaceX не сможет обеспечить адекватной защиты наземного пользовательского оборудования от потенциальных помех со стороны спутниковых систем.

Источник изображения: The Verge

AT&T в своей петиции на отклонении запроса SpaceX подчеркнула, что «что развёртывание SCS не должно представлять никакого риска для жизненно важных наземных сетей мобильной широкополосной связи, на которые сегодня полагаются миллионы американцев». FCC определила SCS как вторичную по отношению к наземным мобильным услугам, потребовав от SCS «сохранять качество обслуживания наземных сетей, защищать права использования спектра и минимизировать риск вредных помех».

Нужно отметить, что и AT&T, и Verizon сами намерены предложить дополнительное покрытие из космоса в рамках отдельных сделок со спутниковой компанией AST SpaceMobile. AT&T даже успела разместить рекламу такой услуги, но была вынуждена отозвать её после жалобы от T-Mobile.

8 августа прошла встреча представителей SpaceX и T-Mobile с сотрудниками FCC. SpaceX и T-Mobile заверили FCC, что их план не повредит другим видам беспроводной связи. SpaceX и другие заинтересованные в разбирательстве организации должны до 22 августа представить свои аргументы в FCC. Крайний срок ответов от FCC — 29 августа.

SpaceX утверждает, что конкуренты осознанно делают вводящие в заблуждение заявления, чтобы максимально затруднить и «сдвинуть вправо» срок коммерческого запуска SCS: «Каждый раз, когда SpaceX демонстрировала, что она не создаст вредных помех для других операторов […], эти конкуренты меняли правила игры или заявляли, что их анализу изначально не следовало доверять. […] Это попытки в последнюю минуту заблокировать более продвинутое дополнительное партнёрство по покрытию и перекачать конфиденциальную информацию, чтобы помочь своим собственным конкурирующим усилиям. Комиссия не должна позволить конкурентным играм встать на пути спасательного обслуживания для американских потребителей».

T-Mobile сообщила FCC, что у неё «есть как сильный стимул, так и обязательство гарантировать, что внеполосные излучения не будут вызывать вредных помех», поскольку у неё есть лицензии как в диапазоне PCS G Block, так и в соседнем диапазоне PCS C Block. T-Mobile подтвердила, что «предлагаемые операции в PCS G Block не вызовут вредных помех для наземных операций в смежных диапазонах, включая собственные операции T-Mobile».

Источник изображения: unsplash.com

SpaceX на данный момент запустила более 100 спутников Starlink, готовых предоставлять услуги сотовой связи. По словам представителя компании, SpaceX в партнёрстве с T-Mobile «добились значительного прогресса в тестировании ранней сети, продемонстрировав надёжные возможности системы».

Компания SpaceX разработала способ предоставить спутниковый интернет Starlink в так называемые «зоны радиомолчания» в Нью-Мексико и Западной Вирджинии, где расположены радиоастрономические обсерватории. В сотрудничестве с Национальным научным фондом США и Национальной радиоастрономической обсерваторией (NRAO) компания нашла возможность подключить к Starlink жителей этих регионов, не создавая помех научным исследованиям.

Источник изображений: SpaceX

Зоны радиомолчания выделяются на официальной карте покрытия Starlink как пара темно-синих областей без доступа к высокоскоростному спутниковому интернету компании. SpaceX вынуждена была ограничить доступ, чтобы избежать создания радиопомех местным обсерваториям, которые используют мощные радиотелескопы для проведения космических наблюдений.

Основная проблема заключалась в том, что радиосигналы Starlink попадали непосредственно на чувствительную приёмную аппаратуру радиоастрономических обсерваторий, что могло как помешать наблюдениям, так и повредить оборудование. Для предотвращения этого SpaceX разработала систему для быстрого изменения направленности спутникового сигнала в обход радиотелескопов в момент приближения орбитальных спутников компании. Этапы взаимодействия спутника и радиотелескопа показаны на иллюстрациях ниже.

«Эти методы стали возможными благодаря фреймворку обмена данными в реальном времени между Starlink и радиоастрономическими обсерваториями, которые предоставляют Starlink запланированный график наблюдений телескопа, включая направление наведения телескопа (также известное как “ось прицеливания”) и его наблюдаемую полосу частот», — сообщил представитель SpaceX.

По данным SpaceX, система уже запущена и работает в зоне радиомолчания в Сокорро, штат Нью-Мексико, где базируется телескоп Very Large Array NRAO. В результате местные жители, включая индейское племя Аламо Навахо, теперь имеют возможность пользоваться быстрым спутниковым интернетом Starlink.

Источник изображения: National Radio Astronomy Observatory

«Это великолепное сотрудничество между NRAO и SpaceX, демонстрирующее сосуществование передовых систем спутниковой связи и чувствительных научных приборов, использующих общий спектр», — уверен вице-президент по инжинирингу Starlink Майкл Николс (Michael Nicolls).

Подключение к Starlink также станет возможным в Грин-Бэнк, Западная Вирджиния, где находится ещё один крупный радиотелескоп.

Министерство внутренних дел и коммуникаций Японии заявило, что будет на законных основаниях закрывать проекты фотоэлектрической генерации в случае создания ими радиочастотных помех. С 2021 года Министерство получило 44 жалобы от оборонных и правительственных структур на помехи связи со стороны солнечных электростанций. Производители фотопанелей и интеграторы должны ответственно отнестись к этому заявлению и принять меры.

Безэховая камера для тестирования на радиопомехи. Источник изображения: Stan Zurek, Wikimedia Commons

В основном жалобы на создание помех радиосвязи поступали на крупномасштабные проекты, но не ограничивались ими. В этой связи Министерство уведомило Японскую ассоциацию производителей электрооборудования и Японскую ассоциацию фотоэлектрической энергетики (JPEA) о нежелательных радиопомехах от систем солнечной генерации, которые способны приводить к сбоям беспроводной связи. Если на таких объектах проблемы не будут устранены, то у властей есть все законные основания закрыть их.

В частности, жалобы были на помехи цифровым радиосистемам местных органов власти, используемым для предотвращения стихийных бедствий, служб реагирования на пожары и экстренной связи. Чтобы этого не было, производителям панелей и интеграторам следует использовать систему фильтрации помех в электрических цепях солнечной генерации, а также учитывать вероятность их появления в случае тех или иных недоработок в проектах.

Также регулятор призвал японских проектировщиков взять на вооружение соответствующие рекомендации Международной электротехнической комиссии (IEC). В документах IEC есть положения, которые регламентируют вопросы снижения нежелательного излучения радиоволн от систем солнечной генерации. Но это не сильно помогло в Европе, где регуляторы Нидерландов и Швеции, например, сообщали о радиопомехах от солнечных электростанций ещё в 2023 и, соответственно, 2021 годах.

Федеральное управление гражданской авиации США (FAA) предложило установить требование об оснащении к 2024 году пассажирских и грузовых самолётов в США радиовысотомерами, на которые не могут воздействовать сети 5G в сантиметровом диапазоне (C-Band), или совместимые с одобренными радиофильтрами.

Источник изображения: Emilian Robert Vicol / pixabay.com

В конце 2021 года FAA и представители авиационной отрасли выразили опасения, что сети 5G в диапазоне C-Band могут вызывать помехи в работе радиовысотомеров на самолётах — эти приборы имеют решающее значение при посадке в плохую погоду. Этот вопрос вызвал оживлённые дискуссии в США, и местные операторы согласились частично отложить развёртывание этих сетей до июля 2023 года.

Ведомство предложило ввести в действие с февраля 2024 года директиву лётной годности, запрещающую полёты пассажирских и грузовых самолётов вблизи оборудования 5G диапазона C-Band. Кроме того, в FAA хотят запретить после 30 июня посадку в условиях плохой видимости самолётов, на которых не проведена модернизация оборудования, предполагающего защиту от помех, потенциально создаваемых вышками связи.

Данная инициатива связана с тем, что некоторые международные авиаперевозчики в частном порядке заявляли о нежелании производить модернизацию оборудования, если для этого отсутствует жёсткое нормативное требование со стороны FAA, сообщило Reuters со ссылкой на официальные лица.