Razendsnel draadloos internet, overal en altijd met 5G

Telecombedrijven zullen de 5G-antennes in eerste instantie ophangen aan bestaande masten waaraan de antennes voor 3G en 4G zich bevinden.  beeld ANP, Catrinus van der Veen

5G, de supersnelle opvolger van het huidige 4G-netwerk, belooft een heuse technologische revolutie. Razendsnel draadloos internet, overal en altijd, voor mens en machine. Tenminste, als het ook zo gaat werken.

In het hele land voeren bedrijven zoals KPN, Ericsson en Huawei testen uit. Om het netwerk in 2025 landelijk uit te rollen. Op de snelwegen A270 en A58 tussen Eindhoven en Tilburg rijden de eerste auto’s volledig autonoom rond. Ze praten met elkaar en met verkeerslichten en matrixborden via een 5G-netwerk. Het moment waarop een chauffeur de besturing van een zelfrijdende auto vol vertrouwen uit handen durft geven, komt daarmee steeds dichterbij (zie ”De vijfde generatie”).

In Groningen was aanvankelijk de campus van de rijksuniversiteit testlocatie voor 5G, maar met subsidie van het Rijk is de test uitgebreid naar het platteland rond Loppersum.

Westerse landen kijken overigens met argusogen naar de inspanningen van het Chinese staatsbedrijf Huawei bij de aanleg van 5G: bouwt het bedrijf stiekem geen spionagemogelijkheden in voor de Chinese geheime dienst Zhong Chan Er Bu? Bewezen is er niets, maar toch.

Het grote voordeel van 5G is de snelheid van het netwerk. Dat is 50 tot 150 keer sneller dan het bestaande 4G-netwerk. Tijdens tests zijn er duizelingwekkende snelheden gemeten van 1,25 gigabit per seconde.

Behalve met hoge snelheid en betrouwbaarheid scoort 5G ook stukken beter voor wat betreft de reactietijd tussen zender en ontvanger – de zogeheten latency. Ten opzichte van 4G-netwerken neemt de vertraging af van enkele tientallen naar ongeveer 1 milliseconde.

„Ik hoor mijn zoon geregeld klagen over te veel vertraging tijdens het spelen van computergames met mensen over de hele wereld. Op internet is dat nu nog gewoon, maar met 5G moet die latency grotendeels verleden tijd zijn”, legt 5G-expert Toon Norp van onderzoeksinstituut TNO uit.

Collega’s van Norp doen tal van experimenten met virtual reality – een digitale schijnwerkelijkheid die wordt opgeroepen via speciale brillen en geluid. Virtual reality vereist razendsnel transport van grote hoeveelheden data. „Als iemand zijn hoofd snel verdraait, ijlt het beeld van de virtualrealitybril nu nog na. Daarvan kan iemand snel zeeziek worden.”

Met 5G moet ook die vertraging eruit zijn, legt KPN-woordvoerder Stijn Wesselink uit. „Een 5G-verbinding maakt realtime-reacties mogelijk.”

Het lijkt Norp geweldig om in de Amsterdam ArenA via een 26 GHz-bandconnectie met een virtualrealitybril op zijn neus op de tribune een voetbalwedstrijd te volgen alsof hij op de groene mat staat. „Alsof ik door de ogen van de scheidsrechter naar de wedstrijd kijk.”

Mark Zuckerberg, de baas van Facebook, investeert samen met telecombedrijven Nokia, Intel en Deutsche Telekom momenteel miljarden in 5G-netwerken. Hij ziet de toekomst van zijn bedrijf liggen in virtual reality. Als het Facebook lukt om zo meer mensen digitaal actief te krijgen, blijft het grote geld tenminste richting de multinational stromen – de kostbare privacygegevens van de gebruikers zijn immers een goudmijn voor het bedrijf.

Virtual reality is voor sommigen een leuk speeltje. Maar hoe zit het met het serieuze werk? Kan een arts in de VS straks een robot in Nederland bedienen om een specialistische operatie uit te voeren? Dat een chirurg in Den Haag straks op afstand in Leiden iemand opereert, kan Norp zich nog voorstellen. „Maar tussen de VS en Nederland is de lichtsnelheid de beperkende factor, die afstand is te groot om realtime te overbruggen.”

Pratende apparaten

5G gaat niet alleen over razendsnel mobiel internetten, videostreaming en virtual reality. Het plaveit de weg naar een vérgaande ”connected” toekomst, stelt Norp. Via Internet of Things (IoT) –communicatie tussen machines– zullen steeds meer apparaten via internet met elkaar ‘praten’. „Via IoT kan de koelkast volautomatisch bestellingen plaatsen. Je kunt op afstand de verwarming in huis een graadje lager zetten, sensoren uitlezen, meekijken met beveiligingscamera’s en slimme ramen openen of sluiten.”

TNO verwacht dat IoT een hoge vlucht zal nemen: het aantal apparaten dat ‘praat’ zal honderd keer zo groot worden met de komst van het 5G-netwerk. Dit jaar worden er naar verwachting zo’n 20 miljoen apparaten op mobiel internet (gsm, 3G, 4G) aangesloten, in 2022 al 30 miljoen, rekent telecomprovider Ericsson voor.

KPN deed succesvolle testen met industriële IoT-toepassingen via 5G uit bij Shell Pernis, onder andere voor preventief onderhoud van circa 160.000 kilometer aan leidingen, laat Wesselink weten. „Dankzij machine learning kan toekomstig onderhoud beter worden voorspeld.”

Volledig autonoom rijden kan op grote schaal worden ingevoerd; de nieuwste auto’s zijn daarop al voorbereid. „Maar er is nog een weg te gaan”, legt Bram van den Ende, projectmanager bij TNO, uit op nieuwswebsite TNO Insights. „Zelfs met allerhande sensoren en intelligente beslissingssystemen aan boord blijft het een complex gebeuren om een voertuig volledig zelfstandig te laten rijden.”

Begin 2019 zullen KPN en Ericsson op snelwegen rond Helmond de eerste tests uitvoeren met Cooperative Adaptive Cruise Control (CACC). Voertuigen zullen elkaar via 5G realtime informeren wanneer ze optrekken en remmen. Hierdoor kan de afstand tussen voertuigen veel kleiner worden, en kunnen files en ongelukken worden verminderd. Wesselink: „Een milliseconde minder kan het verschil uitmaken tussen wel of geen botsing.”

De scheepvaart zal meer en meer overstappen op autonoom varen, de landbouw op precisielandbouw met autonome robottractoren en drones, en de industrie op besturing-op-afstand van zelflerende machines.

Tienbaanssnelweg

Het 5G-netwerk krijgt ook een veel grotere bandbreedte dan het 4G-netwerk. Norp: „Daardoor kunnen veel meer apparaten tegelijkertijd gebruikmaken van dezelfde antenne zonder dat de snelheid omlaag duikt. Vergelijk het met de overgang van een tweebaans- naar een tienbaanssnelweg.”

Onderzoeksinstituut TNO voorziet dat het dataverkeer bij de start van 5G met een factor 1000 zal zijn gegroeid ten opzichte van de hoeveel dataverkeer bij de start van 4G in 2010. Norp: „Maar we willen niet dat al dat dataverkeer ook duizend keer meer vermogen zal vragen. Het 5G-net zal zuiniger met energie moeten omspringen.”

En dat kan ook, stelt Frank Leferink, hoogleraar elektrotechniek aan de Universiteit Twente. „Nu zenden de antennes hun elektromagnetische velden uit naar alle richtingen. 5G zal veel meer werken met nauwkeurig gerichte bundels naar de gebruiker, zogeheten MIMO-technologie.”

Overigens zou ook de capaciteit van het bestaande 4G-netwerk nog fors omhoog kunnen, stelt Leferink. „De meeste netwerken draaien op 3,9G en leveren een snelheid van 400 megabit per seconde, terwijl 4G 1000 megabit per seconde belooft. Daar is dus nog winst te halen.”

Amsterdam is in Nederland de eerste stad die 5G krijgt, volgend jaar al. Volgens nieuwswebsite Emerce volgt Apeldoorn in 2021. In eerste instantie hangen telecombedrijven de 5G-antennes op aan bestaande masten of ze plaatsen deze op daken van gebouwen waar de antennes voor 3G en 4G zich ook bevinden. Deze 5G-antennes zullen aanvankelijk gebruikmaken van radiofrequenties 700 megaHertz (MHz), 1400 MHz en 2100 MHz en 3,5 gigaHertz (GHz).

„Op termijn zullen op plaatsen waar intensief dataverkeer plaatsheeft, zoals drukke wijken of stadscentra, ook antennes voor de 26 GHz-frequentie worden geplaatst. Die hebben een klein bereik maar een heel hoge capaciteit”, weet Norp. „In zulke wijken kan elke lantaarnpaal een 5G-basisstation worden.”

Dergelijke wijken krijgen daarmee de beschikking over zogeheten ”fixed wireless access”, breedbandinternet in huis, zonder dat er een modem aan te pas komt. Prof. Leferink: „Het is een commercieel verhaal: alle draadloze communicatie moet via 5G gaan verlopen. Dat levert de aanbieders van 5G geld op. Wifi en bluetooth niet.”

Defensie

In 2025 moeten 5G-netwerken overal beschikbaar komen, net als in de andere Europese lidstaten. Deskundigen rekenen op vertraging omdat onder meer Defensie de populaire 3,5 GHz-band gebruikt voor geheime afluisteractiviteiten. Naar verwachting geeft Defensie die pas rond 2022 of 2023 vrij. Om die reden zal eind 2019, begin 2020 naar verwachting alleen de veiling van de 700 MHz-band plaatshebben, weet Wesselink van KPN. De veiling van de 3,5 GHz-band staat gepland voor 2022.

Bovendien maakt brancheorganisatie Fiber Carrier Association (FCA) zich zorgen over de haalbaarheid van 5G in Nederland, liet website Emerce.com vorige week weten. De huidige glasvezelnetwerken die daarvoor nodig zijn, bestaan nog niet of hebben een te kleine capaciteit.

De uitrol van 5G kan sommigen niet snel genoeg gaan. Eurocommissaris Andrus Ansip vindt het allemaal veel te lang duren, liet hij vorig jaar weten in een interview met Euractiv. „We moeten de overstap meteen maken.” Hij hekelt het feit dat voor elke euro die de EU steekt in 5G-netwerken de VS er twee investeren. In de VS zijn 5G-abonnementen al volop verkrijgbaar vanaf 70 dollar per maand. Ook China en Zuid-Korea lopen ver voor de muziek uit.

Dat de samenleving met 5G steeds afhankelijker wordt gemaakt van mobiele verbindingen, lijkt Norp helder. „In Rotterdam viel in 2012 een Vodafonecentrale uit door brand. In die regio lag het hele mobiele netwerk plat. Als het 5G-netwerk eruit ligt, is de impact veel groter. Ik kan op dat moment geen video streamen. Maar dat is te overzien. Als dan ook de communicatie van hulpdiensten en IoT van de industrie via 5G verloopt, ligt alles plat. Wel belooft 5G weer veel betrouwbaarder te zijn dan 4G.”

----

De vijfde generatie

Wat is 5G?

Na 1G (mobiel bellen), 2G (mobiel sms’en), 3G (mobiel internet) en 4G (snel mobiel internet) staat de vijfde generatie (5G) mobiele communicatie in de startblokken. Via het 5G-signaal kunnen meer apparaten tegelijk gebruikmaken van snel mobiel internet dan met 4G.

Waarom is 4G niet voldoende?

Nederland kan met 4G voorlopig nog prima uit de voeten, tenminste wanneer de bestaande 4G-netwerken volledig worden benut. Maar omdat het aantal apparaten dat via Internet of Things (IoT) met elkaar ‘praat’ de komende jaren drastisch omhooggaat, willen providers dat er meer radiofrequenties beschikbaar komen. Providers kunnen straks alle mobiele communicatie controleren en daar geld mee verdienen.

Hoe zit dat met de radiofrequenties?

Aanvankelijk zal 5G gebruik gaan maken van 700 MHz-, 3,5 GHz- en 26 GHz-banden. Ruimschoots na 2025 komen de banden waar momenteel 2G, 3G, en 4G mee worden aangeboden (800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz en 2600 MHz) ook beschikbaar voor 5G. Tegen die tijd worden 2G, 3G en 4G afgeschaft en zal iedereen over moeten op mobiele apparaten die draaien op 5G.

Zijn er al 5G-apparaten te koop?

Samsung en Sony komen dit jaar met de eerste 5G-telefoons. Nieuwe laptops van Intel, Dell, Lenovo, HP en Microsoft krijgen al een 5G-ontvanger. Het is alleen nog wachten tot 2025. Pas vanaf die tijd wordt het 5G-netwerk overal in Nederland bruikbaar.