如果新搬来的邻居一直吵吵闹闹，让你每日饱受噪声干扰，你会怎么做呢？找警察？
这似乎是一个不错的选择，然而，警察协调的结果未必总能让人满意——同样的问题，如今也困扰着全球的气象监测系统，而这个让它们心烦意乱的新邻居不是别“人”，正是我们耳熟能详的5G通信。
此前，以美国国家航空航天局、美国国家海洋和大气管理局等权威机构为代表的西方科学家宣称，5G这位“邻居”所使用的23.8GHz-24GHz(吉赫兹)频段由于过于临近全球气象卫星监测所用频段，会严重干扰其数据监测的准确性，因而呼吁“警察”——国际电信联盟出手进行协调。
去年11月22日，“警察”协调的结果出来了：国际电信联盟在2019世界无线电通信大会通过了一项“两步走”保护协议，进一步明确5G带外无用射频限值规范，细化了对5G信号噪音干扰的规定，要求自协议生效之日起至2027年9月1日，运营商必须将5G信号的杂音干扰控制在-33dBW(分贝瓦)以内。此后，该上限将收紧至-39dBW。dBW是衡量信号噪音的单位，数值越小表明控制越严。
对此，国际电信联盟表示希望通过这一限制，协调全球气象监测和5G技术发展二者之间的关系，以期既能保障气象卫星监测的正常运行，又能帮助5G运营商减少开发与推广过程中潜在的阻碍。然而，面对这样一份“调解书”，天文学家和气象学家显然是不满意的。
“过于宽松的限制”vs“权衡利弊的结果”
据了解，此次通信大会结束后，全球气象组织秘书长Petteri Taalas就致信国际电信联盟秘书长赵厚麟，表达了自己的担忧。他指出，国际电信联盟所给出的这一标准远不及全球气象组织此前提的建议标准，甚至连过去4年国际电信联盟内部调研所得的标准都达不到。
“根据《国际无线电规则》规定，(23.6 GHz-24 GHz)该频段由于其特殊的物理特性和信号属性，是具有不可取代性的，它是一种重要的自然资源，就算是来自无源传感器的低等级干扰都会降低该频段信号的质量，而且在多数情况下，这些传感器是无法区分自然辐射和人造辐射的”。在Taalas看来，5G挤占科研所用的这一黄金频段，其影响之大不容忽视，因为此类信号干扰“恐导致现有30%-40%的正常预测失灵”。
对此，美国无线电频谱共享科学顾问Renee Leduc也表达了相同的担忧。据了解，根据美国国家航空航天局和美国国家海洋和大气管理局的最新调查数据显示，至少需要将5G基站的噪声干扰限制在-52.4dBW，才能基本保障正常的大气水汽监测。
然而，在国际电信联盟顾问David Botha看来，-33dBW和-39dBW这两个上限，已经是一个“协调了所有成员国意见、经由多方权衡”而得的标准。对于规定公布之后产生的争议，Botha直言：“在我们看来，这两个数值足够用来保护气象卫星系统和地球探测卫星系统——虽然我们发现，还是有人对此存有异议。”
▲美国NOAA 的GOES-R 气象卫星(图片来源：NASA)
“闹邻”在侧，5G的噪声干扰会有多大?
在气象学家和天文学家眼里，23.6GHz-24GHz频段对于地球观测尤其是气象观测至关重要：大气中的水汽能释放出微弱的信号，气象学家可以通过监测水汽辐射的数据推算出大气湿度，并以此为基础预测全球的降水、波浪高度、热带气旋和冷空气的轨迹等，为人类的生活、科学研究甚至是军事战备提供决策依据。
然而与此同时，无线电频谱资源对于人类来说也是有限的，信号的同频/邻频干扰现象在所难免。这就好比如果邻居是一位每天都在吵吵闹闹、分秒不停的熊孩子，那么就算不住在同一屋檐，身处隔壁的我们也不可避免地会被邻居的噪声干扰。
对此，北京科技报记者采访了北京市气象局气候中心主任王冀。在他看来，随着5G市场对频谱资源的挤占越来越严重，5G发展与气象观测在一定程度上确实存在矛盾。“从2012-2015年和2015-2019年这两个研究周期来看，5G对气象被动遥感频谱的挤占还是非常明显的。”王冀坦言。
相似地，5G创见沙龙发起人、中国电信增值业务运营中心阮涛也表达了同样的观点。他指出，“(24.25GHz-27.5GHz频段)频点很低、带宽又大，所以开发难度较小，故而被很多国家用作5G毫米波的主力频段。”阮涛进一步解释道，“但23.6GHz-24GHz也是全球卫星地球观测的一个特殊频段，二者相互有交叉，所以理论上是存在干扰可能的。”
现阶段对中国影响不大，但已未雨绸缪
王冀主任坦言，这种信号噪声干扰问题已经在我国气象监测中出现，但总体来看“(干扰)表现得并不是特别明显”，“毕竟高频段的5G系统还没有明显的、大量地上市，还没有实际大范围地开始部署”。2019世界无线电通信大会中国代表团5G毫米波议题主要负责人、国家无线电监测中心王坦博士也指出，尽管存在干扰，但这种干扰的程度会有多严重目前尚未可知。
据了解，5G发展对全球气象监测的潜在威胁已经引起我国相关部门的重视。中国科学院大气物理研究所研究员韩瑽琤表示，近期，由工信部陆续颁布的相关文件已经明确提出5G系统对卫星地球站、射电天文台等的干扰保护标准。文件指出，鉴于5G的推出使用了原有的气象观测系统以及其他合法的设备及单位的工作频段，因而要求5G设备的使用“应在国家无线电管理机构的严格管控下运行，开展与同频及邻频的气象观测系统以及其他合法的设备及单位的干扰协作，确保不造成有害干扰”。
事实上，我国一直支持在5G发展与保护全球科研正常活动二者之间取得平衡。王冀主任更是坦言：“我们是希望能够保护被动遥感(频段)的，支持将限值定在-42(dBW)。”
不要小瞧-39dBW和-42dBW的微小差异，二者在数字上似乎“只是多了一小步”，但对于运营商而言，却是研发成本“激增了一大步”。
5G也能对气象天文有推动作用
尽管争议不断，但5G技术的发展对于气象学来说还是有很多值得期待的地方。
“作为科研工作者，我们希望5G能通过合作的形式支持气象业务的发展，带来更大的社会和经济效益。”韩瑽琤研究员说道。据了解，中国科学院大气物理研究所已于2016年起，与中国联通集团签署合作，共同为全国的环境保护治理提供科学技术与信息服务，而5G技术就是其中重要的组成部分。
为此，韩瑽琤研究员以智慧路灯为例，向记者进一步说明了发展5G对气象学的推动作用。“这些路灯可以挂载5G微基站和多种气象要素传感监控设备，利用5G以及智慧城市的设施和网络，能够快速地监测、收集、传输和分析气象数据监测，”她说，“这些都可以用于弥补近地面气象观测站点的不足。”
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