December 2020
5G is er! Het wordt van de daken geschreeuwd in vrijwel elk reclameblok op radio of tv, en ook de websites van de grote aanbieders staan er vol van. Er wordt gesproken over enorme snelheden en een gebruikerservaring als nooit tevoren. Maar als je wat dieper in de materie duikt blijkt dat de belofte van supersnel internet en low latency nog wel even op zich laat wachten. We zetten de feiten voor je op een rij.
Na de spectrumveiling eerder dit jaar is 5G in Nederland beschikbaar. Alle mobiele netwerken bieden inmiddels 5G-diensten aan. Ook een groeiend aantal mobiele telefoons kan ermee overweg. En dus is 5G een feit. Tenminste, als je de dames en heren van marketing mag geloven. Want voorlopig zijn we er nog niet (helemaal).
Eerst even een stap terug, want wie, wat waar, hoe, waarom? De naam 5G staat voor de vijfde generatie mobiele netwerken en is net als zijn voorganger een puur IP-netwerk. Feitelijk zijn 4G en 5G twee netwerken die voorlopig in symbiose leven. Dankzij 5G komen er opties beschikbaar die de huidige 4G-netwerken niet kunnen leveren. Gebruikers die op zoek zijn naar een nieuwe smartphone worden overspoeld met 5G-toestellen. En op steeds meer plaatsen verschijnt een 5G-icoon op je smartphonescherm. En… Tja dat is het eigenlijk ook wel. Omdat in Nederland de belangrijke 3,5 GHz (C-band) in ieder geval de komende jaren niet vrijgegeven wordt vanwege interferentie met de apparatuur in het satellietstation in Burum, zijn de beloofde hoge snelheden, een van de belangrijke speerpunten van 5G, voorlopig niet beschikbaar. Het goede nieuws is dat de toestellen die nu al verkocht worden dat straks wel gewoon ondersteunen. In andere landen worden wel alle 5G frequenties vrijgegeven. De hardware is er in ieder geval al klaar voor.
’s Werelds beste 4G
Een mobiele telefoon met 5G haalt in Nederland straks probleemloos meer dan 150 Mbit/s downloadsnelheid en 50 Mbit/s uploadsnelheid. De piekwaarden liggen veel hoger, met uitschieters tot 500-600 Mbit/s downloadsnelheid. Voor een doorsnee app is 3 Mbit/s trouwens voldoende. Maar ook nu hebben we in Nederland weinig klagen: de maximale snelheden van 4G en 5G zijn op dit moment vergelijkbaar. De Nederlandse 4G-netwerken zijn namelijk van een bijzonder goede kwaliteit. Sterker nog, ze zijn de beste in de wereld volgens het Duitse testhuis Umlaut. Het gebruik van de C-band laat zoals gezegd nog twee tot drie jaar op zich wachten, maar dat betekent niet dat andere voordelen van 5G zoals slicing (zie verderop in deze blog) ook dan pas beschikbaar zijn.
Meerdere smaken
In Nederland is 5G door drie mobiele netwerken geïntroduceerd. KPN en T-Mobile hebben de recent verworven 700 MHz band speciaal voor 5G aangewend. De architectuur is dan wel in lijn met wat straks met 3,5 GHz gaat gebeuren, maar het heeft nu als nadeel dat het hele spectrum enkel voor 5G gebruikt wordt. Door het beperkte aantal 5G-gebruikers blijft dat spectrum behoorlijk leeg. In zekere mate een verspilling van resources. Het voordeel van de relatief lage 700 MHz is dat de zendmasten een groot bereik hebben. Bij 3,5 GHz is het bereik veel kleiner en is het met het huidige gebruik eigenlijk onmogelijk om economisch (ook qua energieverbruik) een landelijk netwerk te bouwen. Zwaar verstedelijkte gebieden, zoals de landstaat Hongkong, kunnen dat wel, maar dat zijn de uitzonderingen.
Meerdere wegen
Vodafone heeft voor een andere aanpak gekozen: dynamic of instant spectrum sharing (DSS/ISS). Dit is een technologie die zowel Huawei als Ericsson in hun netwerken ondersteunen en waarbij het spectrum in een frequentieband niet aan één maar juist aan beide technologieën wordt toegewezen. Het netwerk meet de vraag naar 4G- en 5G-diensten en verdeelt op basis van die vraag real time het spectrum tussen die services. Dit gebeurt met een heel fijn raster. Deze aanpak kost een zekere overhead, maar maakt het economisch mogelijk om redelijk snel een betaalbaar landelijk dekkend 5G-netwerk te bouwen. Grote landen, zoals Duitsland, gebruiken de gewone 5G-uitrol en DSS naast elkaar om zo snel mogelijk de service landelijk aan te bieden. Vodafone heeft gebruikmakend van bovenstaande aanpak in slechts enkele weken een landelijk dekkend 5G-netwerk geïntroduceerd. De 5G-radio zit daarbij op de 1800 MHz band.
NSA of SA?
De huidige mobiele netwerken gebruiken een Non Stand Alone-configuratie (NSA). Dit betekent dat het 5G-netwerk altijd samenwerkt met een 4G-netwerk. Aan de radiozijde van het netwerk vinden verbeteringen plaats door de efficiënter 5G-codering (New Radio of NR). De hulp van 4G-radiobanden zorgt voor het vergroten van de totale bandbreedte.
De volgende stap is Stand Alone (SA). Bij een Stand Alone-netwerk is het 5G-netwerk een compleet geheel dat bestaat uit een 5G-radionetwerk en een 5G core-netwerk. Die netwerken zijn nog in ontwikkeling, maar komen dit jaar al mondjesmaat beschikbaar. De huidige 5G-terminals zijn daar in de meeste gevallen niet geschikt voor.
Netwerkslicing
We spraken al eerder over de nieuwe techniek netwerkslicing, maar wat is dat nu eigenlijk? Bij de huidige mobiele netwerken is er één netwerk waar alle klanten op aangesloten worden. Op basis van abonnementen kunnen de rechten gedifferentieerd worden, maar gebruikers blijven ook dan elkaar in zekere mate hinderen. Met 5G komt netwerkslicing in zicht. Met deze techniek kunnen percentages van de netwerkcapaciteit aan services en toepassingen toegewezen worden. Hierdoor kunnen klanten een met prioriteit en privaat deel van de netwerkcapaciteit krijgen. Vergelijk het enigszins met Quality of Service. Grote omgevingen, zoals de Maasvlakte, kunnen via een mobiel netwerk zelfs een eigen netwerk in het mobiele netwerk integreren, zonder zelf zo’n mobiel netwerk te hoeven bouwen. Maar ook kleinere locaties, bijvoorbeeld een fabrieksterrein, kunnen dit gebruiken om het eigen netwerk (LAN) draadloos bereikbaar te maken.
Industrie
Hoewel iedereen 5G met snelheid associeert, aangemoedigd door de adverteerders, is dat maar een gedeelte van het hele verhaal. 5G introduceert namelijk ook een flink lagere latency, de reactiesnelheden op gebeurtenissen worden dus korter door minder netwerkvertraging. Die lagere latency is al aanwezig en zal in de toekomst verder verbeterd worden. Voor industriële toepassingen betekent dit dat sensoren sneller uitgelezen kunnen worden en meetdata eerder beschikbaar is voor verwerking. Voor mobiele IoT-toepassingen, zoals voor het besturen van een robot, is dit van essentieel belang. Een mooi voorbeeld van zo’n IoT-strategie via 5G is de eGO autofabriek in Aken. De TU Aachen heeft daar een project gerealiseerd om een super efficiënte productielijn voor elektrische auto’s te bouwen. Het is één van de serieuze showcases van dit moment.
Dus hoe zit het? Ja, 5G is er, maar het is (nog) lang niet zo spectaculair als men ons wil doen geloven. In zijn huidige vorm biedt het slechts enkele voordelen ten opzichte van 4G. Om volledig te kunnen profiteren van alle voordelen die 5G biedt zullen we helaas toch nog minimaal een paar jaar moeten wachten.
