¿Puede la 5G interferir con los sistemas de predicción del tiempo meteorológico?

Ana García Armada, Universidad Carlos III

Un reciente estudio de la Universidad Rutgers, en Estados Unidos, sugiere que el despliegue de futuros servicios 5G podría afectar a la precisión de las previsiones meteorológicas.

El trabajo ha sido elaborado por el Laboratorio de Redes de Información Inalámbrica de la Escuela de Ingeniería de la citada universidad. Analicemos el estudio en profundidad para explicar cómo y porqué se puede producir esta interferencia, así como posibles soluciones.

¿De qué frecuencias estamos hablando y por qué?

El estudio se refiere a la banda de 26 gigahercios (GHz), denominada como banda n258 por el 3GPP (3rd Generation Partnership Project), un organismo que estandariza las comunicaciones móviles.

La n258 pertenece al conjunto de bandas habilitadas recientemente para su uso en comunicaciones móviles 5G. Se conocen como ondas milimétricas, aunque, siendo precisos, las milimétricas empezarían a partir de los 30 GHz, con longitudes de onda menores de 10 milímetros (de ahí el nombre de milimétricas). Otras bandas que se engloban dentro de la misma denominación son las de 28 GHz (banda n257) y 39 GHz (n260).

La Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones (WRC) depende de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU), un organismo especializado de las Naciones Unidas para las tecnologías de la información y las comunicaciones.

En su reunión de noviembre de 2019, la WRC identificó las milimétricas, entre otras bandas de frecuencia, para su uso armonizado y global en lo que la ITU denomina International Mobile Telecommunications IMT-2020 (más conocidas como comunicaciones móviles 5G).

Explica la WRC que la adición de estas bandas de frecuencia a las que ya podían ser utilizadas para estos servicios responde a una necesidad de mayor ancho de banda. Es necesario para proporcionar comunicaciones móviles de mayor velocidad de datos a un número creciente de dispositivos, facilitar sistemas de transporte inteligentes, ciudades inteligentes, un crecimiento sostenible, mejor sanidad, agricultura y eficiencia energética.

De todas las bandas habilitadas por la ITU, la banda de 26 GHz es la elegida en Europa para el despliegue de la 5G, junto con las bandas de 700 MHz y 3,6 GHz. Una vez tomadas las decisiones a nivel global y europeo, los países europeos pueden disponer las medidas necesarias y proceder a las subastas para el uso de estas frecuencias.

¿Por qué se pueden producir interferencias?

La regulación del espectro radioeléctrico por parte de la ITU es imprescindible para asegurar que diferentes servicios de radiocomunicaciones utilizan porciones diferentes del espectro de frecuencias.

Esto nos permite disfrutar de innumerables servicios (Bluetooth, televisión, GPS, wifi, etc.) en el mismo lugar y momento, aunque todos ellos hagan uso del espectro radioeléctrico. Para que cada uno utilice una porción del mismo, el transmisor debe situar su información en la frecuencia deseada.

Aprovechando las características del espectro, estas informaciones transmitidas a la vez, pero en distinta frecuencia, se pueden separar. De esta forma, un receptor puede centrarse únicamente en una parte (o banda) del espectro, filtrando las demás (como si depuráramos agua con un filtro) de modo que las excluye y no interfieren.

Pero los filtros no son perfectos y siempre es posible que algo de información, sobre todo la que se transmita en frecuencias cercanas, pase a través del filtro y nos afecte. Este es el caso de los servicios meteorológicos de los que trata el estudio, que precisamente utilizan una frecuencia de 23,8 GHz, muy cercana al borde inferior de la banda de 26 GHz (que abarca desde 24,25 hasta 27,5 GHz).

Midiendo la radiación que reciben en esta frecuencia, los sensores meteorológicos pueden determinar la densidad de vapor de agua en la atmósfera, y a través de ellas hacer predicciones del tiempo. Es el caso de los sensores que están a bordo de satélites de la Oficina Nacional de Administración Oceánica y Atmosférica (NOAA) de Estados Unidos.

Uno podría pensar que, estando los satélites tan lejos, la fracción que reciben de la 5G que está en Tierra es insignificante (y así es). Pero, al parecer, según los autores del estudio, la radiación puede perturbar las características de las emisiones de la atmósfera, de modo que las medidas son ligeramente distintas y la precisión de los modelos de previsión del tiempo empeora.

¿Cómo evitar posibles efectos perjudiciales?

Hay esencialmente tres mecanismos para evitar que las interferencias de unos servicios puedan afectar a otros: evaluar, proteger y mejorar.

Evaluar es precisamente uno de los objetivos del estudio de Rutgers. Si conocemos mejor los efectos de las interferencias y cómo se producen, podemos evitarlos sin tener que renunciar a utilizar ninguno de los dos servicios implicados.

Una evaluación correcta nos ayuda con la protección. Esto es precisamente lo que hace la ITU. La WRC explica que, al mismo tiempo que se aprobó el uso de las bandas milimétricas para 5G, se acordaron también medidas de protección para el servicio de exploración de la Tierra a través de satélite y para sensores meteorológicos y otros similares que puedan operar en bandas adyacentes. Estas garantizan que dichos servicios permanecen sin problemas, al igual que las estaciones de radioastronomía.

Pero las medidas protectoras pueden resultar insuficientes en algunos casos. Por eso es necesario desarrollar tecnología con los siguientes objetivos:

• Modelar mejor la propagación y la interferencia.
• Evaluar el efecto de la densidad de estaciones transmisoras.
• Determinar buenas opciones de diseño de transmisores y receptores para producir y captar menos interferencia.
• Dirigir la señal fuera de la dirección que pueda afectar a las medidas de los satélites (esto se hace particularmente bien en ondas milimétricas con una tecnología denominada beamforming).
• Mejorar los sistemas de predicción meteorológica para que sean robustos a estas interferencias residuales.

Los autores del estudio de Rutgers concluyen señalando que seguirán trabajando para obtener técnicas que mitiguen el efecto de las interferencias. Los avances tecnológicos permiten un uso armonizado del espectro, que contribuye a mejorar nuestra calidad de vida, a la que sin duda contribuye también una predicción meteorológica precisa.