5G en de mobiel

PrioCom kan een soort portofonie (push to talk) VoIP-dienst met prioriteit op het netwerk van T-Mobile bieden. Als het mobiele dataverkeer verstopt dreigt te raken, zal deze dienst blijven werken. Vooral op drukke momenten zoals tijdens evenementen een uitkomst. NS heeft met KPN een contract gesloten voor een prioriteitsdienst, zodat bijvoorbeeld conducteurs op drukke perrons ook altijd kunnen blijven communiceren via het publieke 4G-net (ook als dat plaatselijk verstopt zit).

Voorrang met data Mobiele data is al langer veel belangrijker dan spraak. We communiceren sneller met een groep mensen door te appen dan door mensen op te bellen. Zo kunnen ook foto’s en video’s snel gedeeld worden. Voor hulpverleners is het belangrijk dat dit ook kan als de publieke netwerken maximaal gebruikt worden, bijvoorbeeld tijdens evenementen. Grote organisaties vragen hier al jaren om. In Nederland wordt door de BTG (de Branchevereniging ICT en Telecommunicatie Grootgebruikers) ook gewerkt aan vraagbundeling, om zo de markt verder te ontwikkelen. Mobiele operators vinden deze materie erg complex en zijn bang voor negatieve sentimenten. Want als een bepaalde organisatie voorrang krijg in het datanetwerk, dan zal op drukke momenten de rest van de gebruikers langer moeten wachten. En die drukke momenten gaan de komende jaren door verkeersgroei steeds vaker voorkomen. De Nederlandse samenleving is behoorlijk gevoelig voor ongelijkheid, men accepteert niet snel als het lijkt dat iets niet ‘eerlijk’ gebeurt. De enige manier om nu gegarandeerde capaciteit te krijgen is door een eigen mobiel netwerk te bouwen.

Private netwerken Nederland In Nederland is het sinds 2009 mogelijk om eigen GSM- (2G-)netwerken te bouwen. In 2013 zijn de mogelijkheden verruimd, waarna het ook mogelijk werd om private LTE (4G-)netwerken te bouwen. Uit onderzoek van Agentschap Telecom van een paar jaar geleden blijkt dat er minimaal een paar honderd private netwerken in Nederland actief zijn. Voor deze netwerken in de 1800 MHz-band is geen vergunning meer nodig. In totaal is er 5 MHz beschikbaar, waarmee met een private LTE-oplossing ongeveer 25 Mbit/s downloadsnelheid per zender is te realiseren. Het bereik is maximaal enkele honderden meters. Alle bestaande smartphones ondersteunen deze frequentieband. Sinds 2015 is het ook mogelijk om lokaal vergunningen aan te vragen in de 3.5 GHz band, waar blokken van 20 MHz of meer beschikbaar zijn. Hiermee zijn hogere snelheden mogelijk, maar deze frequentie wordt nog maar beperkt ondersteund door toestellen. Het is de verwachting dat dit de komende jaren snel gaat verbeteren, onder andere omdat de 3.5 GHz band in Amerika nu ook is vrijgegeven voor privaat gebruik. In Nederland zal vanaf 2022 de 3.5 GHz gebruikt worden voor 5G, maar net als in Duitsland zal ongeveer 100 MHz beschikbaar blijven voor private netwerken. Mogelijk zal een frequentieverandering moeten plaatsvinden naar een ander deel van de band in 2022. Het ministerie van Economische Zaken en Klimaat wil Nederlandse organisaties de mogelijkheid blijven geven voor eigen netwerken gezien de grote behoefte, maar ook in Nederland wordt er door de operators hard gelobbyd om dit zoveel mogelijk te beperken.

Uitdaging voor operators Er is meer behoefte van bedrijven en grote organisaties voor een gegarandeerde mobiele dienstverlening. Voor operators is dit een behoorlijke uitdaging, omdat ze gewend zijn aan het model van gestandaardiseerde dienstverlening (net zoals Henry Ford dat deed). Met 5G komen er veel mogelijkheden om de doelstellingen van Industrie 4.0 te realiseren, maar grote Duitse bedrijven kiezen nu al voor private 5G-oplossingen. In Nederland zal dit waarschijnlijk worden toegepast, maar mobiele operators willen de markt het liefst zelf bedienen. Of ze dit ook kúnnen, blijft een interessant vraagstuk.

Waarom geen wifi?

Op grote bedrijfslocaties en in omgevingen met veel metaal of constructies blijkt het niet goed mogelijk om gegarandeerde dekking met WiFi te realiseren. Waar WiFi in een kantooromgeving een goede oplossing is, is op een groot bedrijfsterrein het aantal benodigde zenders enorm hoog. Daarnaast zijn er plaatsen waar niet zomaar apparatuur geplaatst kan worden, zoals bijvoorbeeld in de chemische industrie.

Wat betekent 5G voor smartphones?

De huidige 4G-standaard is zo krachtig dat hij meer bandbreedte levert dan de gemiddelde smartphone-gebruiker nodig heeft. Waarom dan toch 5G?

De jaren dat vast internet is krachtiger dan mobiel liggen achter ons. Ook met het mobiele 4G-netwerk zijn nu al bandbreedtes te behalen (500-1000 Mbit/s) die vaste aansluitingen in het stof doen bijten. Een snelheid die alleen haalbaar is als het rustig is op het netwerk. Bij evenementen of andere locaties waarbij er een concentratie van gebruikers is, is het moeilijk om hoge bandbreedtes te ondersteunen. Vandaar dat netwerken zich moeten voorbereiden op de toekomst. Het 5G-netwerk is dan ook vooral een investering in de toekomst en zal op korte termijn geen grote vernieuwingen mogelijk maken. In Nederland is de situatie nog wat complexer. De meest populaire band voor 5G is in de eerste fase 3.5 GHz (N78). En juist die frequentie is op korte termijn in Nederland niet beschikbaar, omdat daar militairen gebruik van maken. Daarom zijn de 5G-telefoons die fabrikanten nu mondjesmaat uitbrengen, niet beschikbaar in Nederland.

5G in meerdere smaken Het kiezen voor 3.5 GHz betekent dat de radiocellen klein zijn, waardoor er heel veel opstelpunten nodig zijn om een landelijk dekkend netwerk te bouwen. Grofweg zijn dat er vijf keer zo veel als voor het snelle 4G-netwerk. Bij Swisscom in Zwitserland heeft men bij de lancering gekozen voor de traditionele snelle 5G. Een spotty-netwerk op basis van 3.5 GHz. Grote steden hebben dan een snelle 5G-dekking, de buitengebieden hebben dan nog geen 5G. Toch wil men snel naar een landelijke dekking. Daarvoor zijn er slimme oplossingen, waardoor twee smaken 5G ontstaan: 5G voor snelheid (zij noemen het 5G Fast) en 5G voor dekking op basis van 1800 of 2100 MHz (dat ze 5G Wide noemen). Door een slimme combinatie tussen beide technologieën, weet men 90 procent van het land van 5G-dekking te voorzien. De snelle 5G wordt gerealiseerd met opstelpunten waar 3.5 GHz New Radio (NR) wordt gebruikt. De 3.5 GHz nieuwe radio wordt in de praktijk gecombineerd met 4G LTE-banden, waarmee een netwerk ontstaat dat nu al snelheden tot 2 Gbit/s ondersteunt. Deze mooie specificaties hebben een keerzijde, het bouwen van een landelijk dekkend netwerk is heel erg duur, kost veel tijd en vreet energie.

Spectrum sharing De creatieve netwerkengineers hebben een 5G-dekkingsoplossing bedacht om de gaten tussen de sites met het snelle 5G te vullen. De oplossing maakt gebruik van een optie om radiospectrum dynamisch tussen 4G en 5G

te delen. De technologie Dynamic Spectrum Sharing (DSS) maakt een snelle en economische uitrol van 5G mogelijk, omdat bestaande infrastructuur hergebruikt kan worden. Hoewel 5G voor dekking geen supersnel 5G-netwerk oplevert, is het wel een echt 5G-netwerk met iets hogere snelheden, kortere reactietijden en meer bandbreedte dan met enkel 4G mogelijk is. Het sentiment in de markt suggereert soms dat dit false 5G is, een benaming die niet correct is, omdat 5G aan een set van specificaties gekoppeld is en niet aan een specifieke frequentieband (3.5 GHz). Zowel 4G als 5G kunnen op meerdere frequenties gebouwd worden, waardoor 5G NR ook op de LTE-banden van 1,8 GHz en 2,1 GHz te gebruiken is. In de toekomst zal steeds vaker teruggegrepen worden op de lagere frequenties omdat hiermee grotere dekkingsgebieden beschikbaar komen, met ook nog eens een verbeterde indoordekking. Ook de aankomende veiling van 700 MHz maakt spectrum in de lage band vrij voor 5G. Ook nu weer met beperkte snelheid.

Welke extra opties krijgt de gebruiker? Als we naar het netwerk kijken, dan presteert een smartphone op het 4G-netwerk veel beter dan de meeste gebruikers nodig hebben. De zwaarste toepassingen zijn nog steeds videostreaming (Netflix, video on-demand en live TV) en die diensten hebben bandbreedtes van 5-10 Mbit/s nodig. Deze bandbreedte is in de praktijk eigenlijk altijd beschikbaar en daarmee is het 4G-netwerk gewoonlijk geen beperkende factor. Het aanzetten van 5G zal daarin weinig verandering brengen, bij de huidige toepassingen blijft de vraag naar bandbreedte onder het niveau dat een 4G-netwerk kan leveren. Op basis van carrier aggregatie is in Nederland nu al 800-1000 Mbit/s beschikbaar. Vaak zal de netwerkaanbieder die snelheid beperken tot realistische waarden van 250-400 Mbit/s. Waar wél verbeteringen ontstaan is bij de latency Mobiele netwerken hebben een zekere traagheid (20-40 ms) waardoor het tientallen milliseconden kost voordat IP-berichten hun bestemming bereiken. Met het 5G-netwerk komen hierin verbeteringen. Dit wordt een geleidelijk proces waarbij steeds verder optimaliseringen gaan plaatsvinden, en er uiteindelijke vertragingen van minder dan 10 milliseconden mogelijk zijn. De verlaagde latency geeft een betere gebruikerservaring, omdat de applicatie sneller reageert op opdrachten. Bij online gaming een belangrijke verbetering.

Voordelen zakelijk gebruik Dankzij de lage latency komt op cloud-technologie gebaseerde VR (bijvoorbeeld Huawei’s Cloud VR) een stap dichterbij. Tot nu toe eiste deze technologie veel rekenkracht bij de eindgebruiker. De PC of telefoon moet dan het beeld berekenen. Met cloud based VR wordt het rekenwerk naar de cloud gebracht, de plaats waar rekencapaciteit geen issue is. Het 5G-netwerk is de transportlijn tussen de gebruiker en het rekencentrum. Toepassingen voor AR/VR zijn er volop. Naast basic-toepassingen zoals gaming, belooft het een belangrijke schakel te worden in het onderwijs, de gezondheidszorg op afstand en design. Met de op cloud-technologie gebaseerde rekenunits en de snelle dataverbindingen wordt een van de belangrijkste belemmeringen voor succes getackeld. Industriële automatisering en robotisering kunnen dankzij 5G wereldomspannend zijn, waardoor een chirurg op afstand operaties kan uitvoeren en een procescomputer een productielijn waar ook ter wereld kan beheren. Het internet of things (IoT) wordt dan realiteit.

Eerste toestellen in Nederland Wanneer gaat de gebruiker in Nederland de eerste 5G-telefoons zien? Naar verwachting

gebeurt dat medio 2020 als de 700 MHz-veiling is afgerond en de eerste 5G NR-netwerken na de zomervakantie geactiveerd worden. Het spectrum dat daarbij beschikbaar is, is redelijk beperkt. Het aanbieden van 3.5 GHz 5G Fast laat daarom nog even op zich wachten, eerst moet de overheid dit spectrum vrij gaan geven en een veiling starten. Het gebruik van mmWave-banden zoals 26 GHz is iets voor de verre toekomst en zal gekozen worden voor speciale toepassingen waar hoge dichtheden van gebruikers zijn. Het bereik van sites die op deze frequentie werken is namelijk zeer beperkt.

5G icoon al snel zichtbaar Van 5G-netwerken bestaan twee smaken: 5G standalone (SA) en non-standalone (NSA). In het begin zullen alle netwerken non-standalone zijn. Ze zijn gebaseerd op een combinatie van 4G LTE en 5G NR die met elkaar samenwerken. Zodra een telefoonverbinding maakt met een 5G-netwerk (SA of NSA) verschijnt op het scherm de 5G-icoon. Het aanzetten van het 5G-icoon is niet gekoppeld aan het gebruik van de 5G NR-technologie. Het apparaat is gekoppeld met een netwerk dat 5G-services kan bieden en daarom verschijnt het icoon.