Inleiding
Heb je nog genoeg aan 4g? Vermoedelijk wel, in elk geval wat snelheid betreft. Desondanks zoemt de term '5g' alweer rond in de telecomsector. Diverse providers spreken er al openlijk over, hoewel hun 4g-netwerken pas maximaal een jaar of twee in de lucht zijn.
/i/2000586854.jpeg?f=imagenormal)
Iets meer dan een jaar geleden besteedden we al aandacht aan 5g. Inmiddels zijn we aangeland bij het eerste belangrijke publieke moment in de ontwikkeling van de nieuwe netwerktechnologie: de grote presentatie van het technisch document dat leidraad is voor de ontwikkeling in de komende jaren. Een groep van onder meer providers presenteerde deze whitepaper tijdens het Mobile World Congress in Barcelona. Onder de deelnemende providers zijn onder meer KPN, Vodafone, T-Mobile, Tele2 en zelfs Ziggo.
Waar gaat het heen met 5g? Wanneer kunnen we er gebruik van maken en wat kunnen we er eigenlijk mee als het 5g-netwerk live gaat? Tweakers duikt in de wondere wereld van het toekomstige 5g en sprak met mensen die nu al bezig zijn met het netwerk dat jij pas over minimaal vijf jaar kunt gebruiken.
Waar je 5g voor zult kunnen gebruiken
Het blijft een genot om oude reacties onder nieuwsartikelen en oude topics over mobiel internet te lezen, zoals onder dit artikel. Niet alleen om de astronomische prijzen, 50 euro voor 50MB via 3g, maar ook om de reacties, die laten zien dat mensen technologie van de toekomst benaderen vanuit hun belevingswereld in het heden.

De wereld is veranderd sinds 2004, maar de houding van veel mensen niet. Onder ons eerste 5g-artikel van vorig jaar stonden veel reacties waarin mensen zeiden dat je dankzij 5g nog sneller door je databundel heen raakt. Met de soms krappe databundels van nu is dat misschien een logische reactie, maar er is een grote kans dat toegang tot mobiel internet er tegen de tijd dat 5g komt heel anders uiziet. Vrijwel elke vorm van afrekenen voor mobiel internet heeft het tot nu toe maar een paar jaar volgehouden: eerst afrekenen per MB, daarna de fair use policy en vervolgens de harde limieten, nu gevolgd door harde limieten in combinatie met een lagere snelheid.
De commentaren over datalimieten raken echter wel een belangrijk punt. Wie kan zich voorstellen welke toepassingen er zijn tegen de tijd dat het 5g-icoon op jouw telefoon verschijnt? Wat voor apparaten zijn er dan, met welke hardware en schermen, en welke apparaten zijn er dan naast smartphones op de markt?
Uit alle rapporten en whitepapers over 5g wordt duidelijk dat bedrijven zich voorbereiden op ontwikkelingen waarvan ze niet zeker weten dat die gaan plaatsvinden. Immers, de apparaten die volop gebruik gaan maken van 5g zijn nog lang niet uitgevonden. Vergelijk het met het huidige 4g; bedrijven ontwikkelden dat rond 2006 en 2007, in de tijd dat Apple zijn eerste iPhone presenteerde, Nokia de N95 uitbracht en Google sleutelde aan het nog niet uitgebrachte Android. De huidige toestellen met 4g, met grote schermen en hoge resoluties, waren toen nog ver weg en niet voor te stellen.

Een van de organisaties die nadenkt over waar je 5g voor kunt gebruiken is het Next Generation Mobile Network. Dit NGMN heeft misschien een weinigzeggende naam, maar het wordt geleid door providers, en er nemen onder meer apparatuurmakers als Huawei en Nokia aan deel. Alle Nederlandse providers zitten erbij: KPN, Vodafone, T-Mobile, Tele2 en Ziggo. Het officieel in Amsterdam gevestigde Vimpelcom, met wereldwijd meer dan 200 miljoen mobiele abonnees, is ook onderdeel van deze organisatie. Van de Belgische providers zit Mobistar erbij via moederbedrijf Orange en Base via KPN. Belgacom ontbreekt.
Het NGMN ziet diverse toepassingen van 5g voor zich. Een van de belangrijkste is iets wat de organisatie 'pervasive video' noemt. Diensten die werken via schermen vlak voor de ogen, hologrammen en telepresence: het op afstand ergens digitaal aanwezig zijn. Dat soort zaken zullen enorme resoluties moeten hebben om er van dichtbij scherp uit te zien en daarom zal dat veel dataverkeer vergen.

De Jedi hadden duidelijk 5g. De bedoeling is dat vergaderingen waarbij mensen als hologram aanwezig zijn werkelijkheid worden. Een 5g-netwerk moet de bandbreedte en lage latency bieden om dat mogelijk te maken.
Een ander scenario is minder spannend, maar even belangrijk. Dat gaat om remote computing, waarbij mensen via een mobiel apparaat toegang hebben tot de desktop op hun werk. Dat kan al, maar met hoge snelheid en lage latency moet het mogelijk zijn om zonder vertraging te werken, zelfs in treinen die tegen die tijd met snelheden tot vijfhonderd kilometer per uur door het landschap razen.
Niet alleen snelle treinen, maar ook het snelste vervoer voor consumenten moet gaan profiteren van 5g. Dankzij '3d-bereik', dat zowel het landoppervlak als de lucht omvat, moeten mensen in vliegtuigen eveneens van 5g kunnen profiteren. Hoe dat er precies uit gaat zien, is nog niet bekend.
Dat de providers 5g zien als meer dan een nieuw mobiel netwerk voor smartphones, is duidelijk, maar 5g zou daarnaast belangrijk moeten zijn als netwerk voor piepkleine sensors. De providers verwachten dat kleding sensors zal krijgen met 5g-verbindingen. Deze kunnen bijvoorbeeld de hartslag of ademhaling bijhouden.
Tot slot denken providers aan het tactiele internet. Dat zijn toepassingen waarbij mensen op afstand echte of virtuele objecten besturen. Daarbij is het belangrijk dat de feedback voor wat een gebruiker doet er binnen een fractie van een seconde is, anders voelt de aanraking niet echt aan. Omdat 5g een latency onder de 1ms mogelijk moet maken, is het de eerste draadloze technologie waarmee dat moet kunnen. Toepassingen van tactiel internet kunnen de opvolgers zijn van de huidige augmented reality- en virtual-realitysoftware. Dankzij 5g zal het dan mogelijk zijn om virtueel ergens anders te zijn, bijvoorbeeld bij een concert, in realtime.
Daarnaast kunnen robots in de toekomst baat hebben bij 5g. De providers denken dat robots niet alleen productiewerk zullen overnemen, maar in de toekomst ook als dienstverleners aan de slag gaan. De snelle verbindingen met lage latency maken dan snelle interactie mogelijk met op de achtergrond berekeningen die krachtigere hardware vereisen dan de robots zelf hebben: een soort robotische thin clients dus.
Wat 5g zal moeten doen
Het is raar, providers en leveranciers van apparatuur hebben de mond vol van wat 5g allemaal zal brengen, maar niemand weet nog hoe dat precies zal werken. Op de vraag of providers er bang voor zijn dat de technologie niet aan de eisen kan voldoen, zegt Bruno Jacobfeuerborn, chief technology officer van Deutsche Telekom: "De technologie is in staat om alles te doen, het is alleen een kwestie van tijd. Als we het idee hebben, volgt de technologie. Tegen de tijd dat we 5g willen uitrollen, is de technologie er. Dat beloof ik."
/i/2000586887.jpeg?f=imagenormal)
Kevin Salvadori, director group technology strategy and operations bij Vodafone Group, valt hem bij. "Het zijn altijd de gebruiksscenario's geweest die bedrijven ertoe aanzetten om te innoveren. Nu we dus eerst duidelijk hebben hoe we 5g willen gebruiken, denk ik dat techneuten zullen innoveren om de obstakels te overwinnen."
Je raadt het al, 5g is er nog helemaal niet. Het is nog geen standaard en er is zelfs nog geen voorstel voor een standaard. De technologie achter 5g is nog niet gemaakt en hoewel tot nu toe elke nieuwe generatie mobiel netwerk een nieuwe technologie had, zou dat deze keer anders kunnen zijn. Hoewel sommige bedrijven nog steeds mikken op een heel nieuwe technologie voor 5g, zijn er veel stemmen opgegaan om 5g net als 4g te baseren op lte.
Generatie | In de Benelux gebruikte technologie |
1g |
nmt |
2g |
gsm, gprs, edge |
3g |
umts, hspa, hspa+ |
4g |
lte, lte-a |
Een belangrijke vraag bij de ontwikkeling van 5g is of hij nog backwards compatible moet zijn met 2g en 3g. Tegen de tijd dat 5g echt uitkomt, zal 2g al meer dan 25 jaar in gebruik zijn en de kans dat een telefoon moet terugvallen op 2g lijkt tegen die tijd klein. Hetzelfde geldt voor 3g.
Zowel 2g als 3g is een 'circuitgeschakeld' netwerk, terwijl 4g een op ip gebaseerd netwerk is. Door de eis van achterwaartse compatibiliteit te schrappen, is er tijd en ontwikkelgeld over om aan andere features van 5g te besteden.
Het belangrijkste aan 5g blijft de latency. "De roundtrip moet maxiaal 1ms zijn", legt Richard Marijs, netwerktechnologiestrateeg bij T-Mobile Nederland, uit. Daar zit tegelijk de grootste technische uitdaging. "De tijd die je nodig hebt om het signaal door de lucht te sturen, is al bijna langer dan 1ms. Dus daar moeten echt nog technische stappen gemaakt worden om dat mogelijk te maken."

Die lage latency is echt nodig, legt Vodafones hoofd netwerk Matthias Sauder uit. "Sommige toepassingen hebben nu eenmaal realtime aansturing nodig. Denk aan zelfrijdende auto's of slimme verkeerslichten. Die moeten soms razend snel informatie hebben om te kunnen reageren." De lage latency zal de hoogste prioriteit hebben bij 5g. Bij 4g ligt de latency in de praktijk op 40 à 45ms en dat is voor veel toepassingen aan de hoge kant.
De snelheid is ook een prioriteit, maar anders dan veel mensen vermoeden. In plaats van 5g te richten op een sexy maximumsnelheid van zoveel Gbit/s, willen providers en hardwarebedrijven juist een minimumsnelheid garanderen. Die minimumsnelheid is 50Mbit/s. Dat moeten providers met dank aan 5g altijd en overal kunnen halen, dus ook als je met duizenden mensen staat te hossen op een plein in Amsterdam op Koningsdag 2023, of in het voetbalstadion waar in 2024 de Champions League-finale plaatsvindt.
Er is wel een eis voor een maximumsnelheid, maar die is in het afgelopen jaar verlaagd van 10 naar 1Gbit/s. Dat is niet zo exotisch; met het combineren van banden voor 4g kunnen providers in Nederland in theorie via 4g 600Mbit/s halen. De stap naar 1Gbit/s is dan niet zo groot meer.
De technologie achter 5g
Hoewel 5g nog geen standaard is, zijn er al wel ontwikkelingen en tests gedaan met technologie die deel moet uitmaken van de 5g-standaard. Tot nu toe zijn er drie stromingen te ontdekken van ontwikkelingen die naar 5g moeten leiden.
De eerste is een verdere ontwikkeling van het huidige lte-advanced. Daarmee zijn momenteel in Nederland al snelheden mogelijk van in theorie 225Mbit/s. Door steeds meer frequenties aan elkaar te knopen kan die snelheid steeds hoger worden en er zijn elders op de wereld al tests gedaan die ver boven de 500Mbit/s uitkomen. Een probleem is nog de latency. Die blijft op die van lte liggen, zo rond de 40ms, veel hoger dan bij 5g zou moeten.
Een andere stroming is het inzetten van veel hogere frequenties dan nu gebeurt. Providers zetten 4g in op banden tussen de 700MHz en 2,6GHz, hoewel her en der al is getest met 3,5GHz. De tests van bedrijven als de Japanse provider NTT Docomo gaan nu tot 70GHz.
Overheden zien dat ook en dus werkt bijvoorbeeld de Europese Commissie, die de ontwikkeling van 5g steunt met onder meer onderzoeksgeld en andere initiatieven, toe naar een situatie waarin alle lidstaten nieuwe frequenties vrijmaken, zegt eurocommissaris Gunther Oettinger. "We moeten administratieve obstakels weghalen, dat is het toekomstbeleid van nu om 5g in de toekomst mogelijk te maken."
Hoe zou dat dan werken? Ten eerste zijn er met die hoge frequenties veel meer antennes nodig dan er nu zijn. Als er inderdaad netwerken komen op 70GHz, zou er om de honderd of paar honderd meter een antenne nodig zijn. Daarmee is er gelijk een groot obstakel, want het is duur en lastig om te realiseren. In gecontroleerde omgevingen, een stadion bijvoorbeeld, gaat dat prima, maar in wijken rondom het centrum van een stad is het al een stuk minder aantrekkelijk vanwege de kosten.
Bedrijven zoals Nokia, tegenwoordig geen mobieltjesmaker maar fabrikant van netwerkapparatuur, experimenteren met beam tracking. Het basisstation houdt de gebruiker via een lens in de gaten en richt de golven op hem, ook als hij beweegt. Bij een test van Nokia samen met NTT Docomo kwamen de bedrijven tot 2Gbit/s.
/i/2000586611.jpeg?f=imagenormal)
Er zijn nog andere technieken in ontwikkeling, zoals Massive Mimo op 28GHz, en manieren van het verdelen van de capaciteit over gebruikers via NOMA en multi-beam multiplexing op 44GHz. Al even interessant is dynamic virtual cell, waarbij basisstations op drukke plekken 'virtuele cellen' maken van verspreide antennes. Op die manier kan het netwerk bijvoorbeeld mensenstromen volgen, waarbij er capaciteit bijkomt als het netwerk veel vraag verwacht. Het is niet zo dat al deze technieken apart van elkaar gaan strijden om verheven te worden tot 5g-standaard. In plaats daarvan gaan deze technieken vermoedelijk samen 5g vormen.
Er is een harde deadline voor de ontwikkeling van 5g: 24 juli 2020. Dan beginnen de Olympische Spelen in Tokio en Japanse providers grijpen dat evenement aan om 5g te tonen. Dat is een krappe deadline. Na de experimenten moet de technologie bedacht worden om een 5g-netwerk te bouwen, terwijl de ITU de 5g-standaard moet definiëren. Daarna volgen veldtests. Zo rond 2019 en vlak daarna moet 5g dus live staan in de Japanse hoofdstad.
Veel betrokken bedrijven denken dat het wat al te ambitieus is. Wellicht is Tokio 2020 haalbaar, maar het zal een paar jaar langer duren voordat er voldoende apparatuur voorhanden is om een netwerk te bouwen en gebruikers toe te laten. Het zal ons niet verbazen als dat niet lukt voor 2023.
/i/2000586617.jpeg?f=imagenormal)
Tot slot
Wie de toespraken hoort en de whitepapers over 5g leest, krijgt de neiging te denken dat het veel geschreeuw en weinig wol is, maar de basis voor 5g lijkt er inmiddels te liggen. Omdat veel bedrijven zich rondom 5g verenigen, is een strijd zoals tussen wimax en lte voor 4g nu vooralsnog niet aan de orde.
Het is duidelijk dat 5g om veel meer gaat dan alleen om smartphones met sneller internet. "Het is niet alleen meer van hetzelfde", aldus Eurocommissaris Oettinger. "Meer capaciteit, meer content en meer snelheid zijn allemaal nodig, maar het is niet genoeg. Het gaat om een netwerkinfrastructuur die zo makkelijk en alomvattend is als de lucht die we ademen."
Dat is de visie die veel bedrijven en providers lijken te delen. De opvolger van 4g moet mobiel internet als het ware doen verdwijnen, alsof het iets is waarbij je er niet over hoeft na te denken of het snel genoeg is wat download, snelheid en latency betreft. Het moet er gewoon zijn, altijd, overal en voor iedereen: een behoorlijk optimistische visie van de toekomst. Nu is de vraag of de technologie er komt om die belofte in te lossen.
