Wat is 5G?

5G is de nieuwste generatie mobiele communicatie en is de opvolger van 4G. 5G is veel sneller, kan veel meer data versturen, is betrouwbaarder en zorgt ook nog voor een langere batterijduur. Tenslotte is de vertraging in het netwerk vele malen kleiner.

Dankzij deze voordelen zijn er een hoop nieuwe toepassingen mogelijk. Zo zullen steeds meer apparaten in huis via internet verbonden worden (internet of things) waarbij je ze van afstand kunt aansturen. Ook is het mogelijk om de gegevens van allerlei meetapparatuur en sensoren live te versturen en ze daarmee te monitoren op afstand. Doordat de gegevens razendsnel verstuurd worden, wordt het mogelijk om bijvoorbeeld operaties in het ziekenhuis uit te voeren met robotarmen die op afstand worden bestuurd. Ook zelfrijdende auto’s zullen we dankzij 5G in de toekomst gaan zien.

Van 1G naar 5G

5G is de nieuwste generatie mobiele communicatie. Ongeveer eens per 10 jaar ziet een nieuwe generatie mobiele communicatie het licht. Van 1G analoge mobiele telefonie in de jaren 80, zijn we sinds 2010 aangeland bij 4G mobiele datacommunicatie. Aan de opvolger - 5G - wordt inmiddels gewerkt; invoering van 5G wordt vanaf 2020 verwacht.

Waarom hebben we 5G nodig?

In al die jaren mobiele communicatie zijn we steeds meer mobiele data gaan versturen, en aan de groei van het mobiele verkeer komt nog geen eind. 5G-technologie is nodig om de benodigde capaciteit in het mobiele netwerk te leveren. Nieuwe frequentiebanden, maar ook efficiëntere radiotechnieken moeten zorgen dat we met 5G weer een tiental jaren vooruit kunnen.

Nieuwe mobiele internet toepassingen zoals virtual reality worden mogelijk gemaakt door de veel grotere datasnelheden van 5G. In bijvoorbeeld kantoorgebouwen of stadscentra kunnen met veel kleine basisstations* datasnelheden tot 1 Gbit/s worden geboden. Voor buitengebieden is een datasnelheid van 50 Mbit/s de doelstelling.

Welke frequenties zijn aangewezen voor 5G?

In Europa zijn drie frequentiebanden geoormerkt voor 5G toepassing: de 700 MHz band, de 3,5 GHz band en de 26 GHz frequentieband. Daarbij is de 700 MHz band vooral geschikt voor Internet of Things-toepassingen. Door de relatief lage frequenties kan een zeer goede bedekking worden gecreëerd. Dit gaat echter ten koste van de datasnelheid die geboden kan worden. De 26 GHz band kan zeer hoge datasnelheden ondersteunen, maar is minder geschikt voor een dekkend netwerk, omdat er dan heel veel basisstations geplaatst moeten worden. De 3,5 GHz band is daarmee essentieel om 5G-datasnelheden te behalen met een betrouwbare bedekking in stedelijke gebieden.

De hoge frequentiebanden die in 5G gebruikt worden, brengen ook nieuwe radiotechnieken met zich mee. Het concept achter de huidige cellulaire netwerken is dat ieder basisstation een bepaald gebied – een cel – bedekt. 5G zal echter ook gebruik maken van bundelvorming. Hierbij kan met een antenne-array voor individuele gebruikers een specifieke radiobundel worden gemaakt. Dezelfde radiofrequenties kunnen daarbij worden hergebruikt in verschillende bundels. Zo kan er bijvoorbeeld een bundel gericht worden op een drone die boven een weiland vliegt. Verderop kan dan op dezelfde frequentie een bundel gericht zijn op een andere drone.

Welke toepassingen maakt 5G mogelijk?

5G moet ook andere toepassingen mogelijk gaan maken dan mobiel internet. Zakelijke gebruikers zoals politie, energiebedrijven, industrie, transport en logistiek moeten van 5G gebruik gaan maken voor hun bedrijfsprocessen. Dergelijke vaak mission critical bedrijfsprocessen vragen om een zeer hoge beschikbaarheid van mobiele communicatie. Ook moet 5G het mogelijk maken om zeer grote aantallen mobiele apparaten aan te sluiten; van sensoren en actuatoren** zullen in de toekomst veel meer zijn dan er nu mobiele smartphones zijn.

Nieuw in 5G is de focus op de vertraging in het datatransport. Voor besturing op afstand van industriële processen, of voor de besturing van zelfrijdende auto’s is razendsnel transport van data noodzakelijk. Met 5G moet de vertraging tot enkele milliseconden worden teruggebracht. Omdat datacommunicatie nooit sneller kan dan de snelheid van het licht, zullen besturingsprocessen en gegevens dichter bij de eindgebruikers moeten worden gebracht.

Van een vochtsensor die op een enkele batterij een jaar lang meetwaarden doorstuurt, tot een mobiele televisie met Ultra-HD ontvangst in 3D; van chirurgie op afstand tot het bekijken van een YouTube filmpje; het moet allemaal kunnen met 5G. Het zal niet meer nodig zijn om voor iedere toepassing een apart netwerk uit te rollen; 5G-netwerken zullen flexibel aan allerlei verschillende eisen kunnen voldoen.


Met dank aan Toon Norp (TNO).

*Basisstations werden vroeger ook wel zendmasten genoemd. Voor 2G waren het nog grote stalen masten met antennes erop, nu zijn het met 3G al kleinere antennes op gebouwen. Voor 5G is de verwachting dat ze nog kleiner worden en bijvoorbeeld aan een lantaarnpaal hangen. De term basisstation is daarom beter.
**Actuatoren kunnen invloed uitoefenen op hun omgeving. Een sensor neemt zijn omgeving waar en zendt hierover een signaal uit, een actuator maakt gebruik van dat signaal om zijn omgeving te beïnvloeden. Voorbeelden van actuatoren zijn een servomotor, een elektroventiel en een relais.