Het nieuwe netwerk volgt je altijd

Als het mobiele netwerk 5G wordt gelanceerd, begint er een nieuwe mobiele revolutie. Het netwerk moet zelfrijdende auto’s, chirurgische robotarmen en nog veel meer van pijlsnel internet voorzien en zal de virtuele wereld laten versmelten met de echte.

Als het mobiele netwerk 5G wordt gelanceerd, begint er een nieuwe mobiele revolutie. Het netwerk moet zelfrijdende auto’s, chirurgische robotarmen en nog veel meer van pijlsnel internet voorzien en zal de virtuele wereld laten versmelten met de echte.

Shutterstock

Je zit thuis op de bank te praten met een goede vriend. Het lijkt net alsof hij in levenden lijve naast je zit, terwijl hij zich in feite aan de andere kant van de wereld bevindt.

Wat je ziet, is een messcherp hologram, dat zonder vertraging via het 5G-netwerk naar je augmentedrealitybril wordt gestuurd, die het beeld rechtstreeks in je gezichtsveld projecteert.

35 jaar geleden werd de eerste generatie mobiele telefonie in gebruik genomen. 1G, zoals het netwerk werd gedoopt, maakte opeens draadloos bellen mogelijk. Het was een enorme technologische omwenteling, en tegenwoordig is het nauwelijks meer voor te stellen dat je ooit niet altijd en overal je telefoon bij je had.

Nu staat er een nieuwe revolutie op stapel, waarvoor het mondiale mastennetwerk volledig omgegooid moet worden. Wetenschappers en telecombedrijven werken namelijk aan de lancering van het technologische achterachterkleinkind van 1G: 5G.

Het netwerk wordt met meerdere gigabits per seconde vele malen sneller dan het bestaande. Je kunt in 5G bijvoorbeeld een video in Full HD in slechts 6 seconden downloaden. Met het 4G- en 3G-netwerk duurt dit respectievelijk 7 en 70 minuten.

De snelheid is echter lang niet het enige voordeel van 5G. Het netwerk moet in de toekomst internet leveren aan tot wel 100 miljard elektronische apparaten, als we dankzij het zogeheten internet der dingen auto’s, kleren, bewakingscamera’s, medische apparatuur, deursloten en nog veel meer dingen draadloos aan het net koppelen.

Netwerk staat onder druk

In 1983 kwam de allereerste commerciële mobiele telefoon op de markt in de VS, de Motorola DynaTAC 8000x. Daarmee kon je bellen via het analoge 1G-netwerk.

Sinds de jaren 1980 hebben nieuwe generaties van het mobiele netwerk ongeveer elke tien jaar tot een nieuwe mijlpaal geleid. Met de komst van 2G werd het mobiele signaal digitaal. Dat maakte het voor het eerst mogelijk om met je telefoon simpele digitale berichten te versturen, zoals sms’jes en e-mails.

Een jaar of tien jaar later werd dankzij de breedbandsnelheden van 3G internetten op je telefoon een feit. En nu, in de jaren 2010, profiteren veel mensen ervan dat ze met 4G moeiteloos live-tv in HD-kwaliteit kunnen streamen op hun telefoon

Ingenieur Martin Cooper is de vader van de mobiele telefoon.

© Wenn/ All Over

Elk decennium een nieuwe generatie

De vier technologische sprongen van het mobiele netwerk transformeerden de mobiel in 30 jaar van een baksteenwaarmee je alleen kon bellen tot een multimediawonder.

Door de nieuwe mogelijkheden van elke generatie werd mobiel internet door steeds meer mensen omarmd.

Volgens het Amerikaanse onderzoeksbureau Gartner waren er in 2016 wereldwijd circa 6,4 miljard met het internet verbonden eenheden.

Dat getal is nu toegenomen tot 20,8 miljard – een verdriedubbeling in slechts vier jaar.

Mobieltjes versturen spraak en data als digitale pakketjes op een specifieke radiofrequentie, een draaggolf. Via zogeheten modulatie van de draaggolf worden deze pakketjes als kleine golfjes ingebed in de frequentie van de draaggolf.

Het signaal wordt opgevangen door de dichtstbijzijnde mast en doorgestuurd naar de volgende. Als het signaal de ontvanger bereikt, worden de golfjes weer omgezet in spraak of data.

Om te voorkomen dat de radiosignalen elkaar verstoren, reguleert de internationale organisatie ITU de frequenties. Momenteel worden frequenties tussen 700 megahertz en 2,6 gigahertz gebruikt voor 2G, 3G en 4G.

Elke verbinding neemt een klein stukje van het frequentiebereik in beslag, waardoor er simpelweg geen ruimte is voor miljarden nieuwe apparaten die data versturen.

Millimetergolven lossen het op

Om de hoge downloadsnelheid en de vele gebruikers praktisch mogelijk te maken, stelde teleonderzoeker Ted Rappaport van de New York University in 2013 in een
wetenschappelijk artikel voor om extreem hoge frequenties te gebruiken, zogeheten millimetergolven.

De eerdere generaties gebruikten golflengten zo tussen de 10 en 40 centimeter. Door het hogerop te zoeken in het frequentiebereik van 30-300 GHz, waar de golflengte minder dan een centimeter is, kan het 5G-netwerk een onbenut deel van het frequentiespectrum gebruiken.

Het lastige met mobiele communicatie bij de hoge frequenties en korte golflengten is dat de signalen gemakkelijker worden geblokkeerd door gebouwen en zelfs door simpele hindernissen als bomen, struiken en regenachtig weer.

Ted Rappaport testte daarom samen met een groep studenten hoe mobiele signalen van 28 en 38 gigahertz zich gedroegen in de grote steden New York en Austin. Het bleek dat de dekking hier kan worden gegarandeerd als de 5G-masten 200 meter van elkaar staan. Huidige masten staan meestal om de 2 à 3 kilometer.

In de toekomst worden er miljarden nieuwe apparaten aan het net gekoppeld met elk hun eigen taken. Het 5G-netwerk wordt daarom opgedeeld in lagen, zodat elk apparaat de juiste verbinding krijgt.

©

Smartphones: Hoge downloadsnelheid, veel apparaten

Een smartphonegebruiker wil een hoge datasnelheid. Deze schijf richt zich daarom op een grote bandbreedte voor veel ontvangers.

© Jørgen Stamp

Zorgsector: Lage responstijd, betrouwbare verbinding

Eén schijf kan voor chirurgie op afstand worden bestemd. De verbinding met de robot mag niet verloren gaan en de responstijd moet laag zijn.

© Jørgen Stamp

Industrie: Lage responstijd, hoge downloadsnelheid

Het op afstand besturen van graafmachines vereist een lage responstijd en een hoge bandbreedte voor o.a. realtimevideo op de bouw.

© Jørgen Stamp

Slimme meters: Veel apparaten, laag stroomverbruik

Slimme elektriciteitsmeters geven je verbruik door via 5G. Voor een langere accuduur verbruikt deze schijf weinig energie van de apparaten.

IT-giganten testen 5G-snelheden

In grote steden zal er dus op elke straathoek een basisstation met antennes moeten staan voor een betrouwbare dekking.

Het voordeel van millimetergolftechnologie is echter dat de grootte van een radioantenne omgekeerd evenredig is met de frequentie van het signaal. De antennes kunnen dus veel kleiner worden, zodat een 5G-telefoon honderden kleine antennes bevat en het basisstation zelfs duizenden.

Hoewel het bereik van de signalen korter is, kunnen ze wel veel nauwkeuriger op een bepaald apparaat worden gericht, omdat het grote aantal antennes het mogelijk maakt om ze in verschillende richtingen te laten wijzen. De kleine basisstations kunnen ook binnen staan, wat het probleem van slechte ontvangst in betonnen gebouwen oplost.
Elektronicagigant Samsung heeft een prototype van de millimetergolftechnologie getest.

Het concern slaagde erin om data te sturen naar een ontvanger in een auto die met 25 km/h door de Zuid-Koreaanse stad Suwon reed. De gemiddelde snelheid van de overdracht was 1,67 gigabit per seconde – zo’n vijf keer sneller dan 4G.

Daarnaast bleek dat het signaal, terwijl de auto door de stad reed, tussen verschillende basisstations kon worden overgedragen zonder dat de snelheid merkbaar afnam.

Netwerk neemt werkelijkheid over

Er wacht de technologiebedrijven nog meer onderzoeks- en ontwikkelingswerk voor ze 5G-abonnementen kunnen gaan verkopen. Ze zijn het er echter over eens dat 5G er binnen een jaar of tien zal komen. De overgang zal geleidelijk verlopen, waarbij de oude en de nieuwe generaties een tijdlang naast elkaar bestaan.

Een van de meestbelovende perspectieven voor 5G is augmented reality of AR. Waar de gebruiker bij virtual reality wordt ondergedompeld in een virtueel 3D-universum, voegt AR informatie toe aan de werkelijkheid. Zo heeft Microsoft een bril ontwikkeld waarmee je de echte wereld ziet, terwijl virtuele 3D-objecten via de lens in je gezichtsveld worden geprojecteerd.

Ben je bijvoorbeeld op zoek naar een nieuwe bank, dan kun je voordat je tot de koop overgaat een 3D-model downloaden en dit in je woonkamer zetten om te zien hoe het staat.

De bril is nu nog afhankelijk van wifi en zal pas echt tot zijn recht komen wanneer de technologie met de komst van 5G mobiel wordt. 5G wordt niet zomaar een nieuwe versie van mobiel internet, maar betekent een mobiele revolutie, die de manier waarop we de werkelijkheid zien, verandert.

Kritiek op 5G

Her en der wordt ook kritiek geuit op de invoering van het 5G-netwerk, soms zelfs met behulp van vandalisme. Verschillende mensen maken zich zorgen over de invloed van 5G-straling op het lichaam, al heeft onderzoek tot op heden geen schadelijke effecten aangetoond. In Nederland heeft de actiegroep Stop5GNL een kort geding aangespannen tegen de staat om 5G in ons land tegen te houden. De uitkomst hiervan is nog niet bekend.