Dossier 5G: de evolutie van mobiel internet

Een tiental jaren geleden was internetten op een telefoon een zeldzaam fenomeen, vandaag heeft bijna iedereen een smartphone met data-abonnement. Waar mobiel internet vroeger traag en beperkt was, wordt de technologie steeds volwassener. 3G lijkt nog op ons netvlies gebrand terwijl 5G om de hoek loert. We werpen een blik op de verschillende specificaties door de jaren heen, wat er exact is veranderd en wat dat voor jou betekent.

Geschiedenis

Denken we terug aan wanneer mobiel internet voor het eerst écht populair werd, dan zal ongetwijfeld de lancering van de iPhone in je hersenpan opflakkeren. Sinds Steve Jobs het doek lichtte over zijn paradepaardje, kwam mobiel internet in een stroomversnelling terecht. Voor het eerst kwam er een toestel op de markt met een mobiele browser waarbij we geen zenuwinzinking kregen als we een webpagina openden. In 1997 was er echter al een mobiele telefoon die internet ondersteunde, een toestel van Philips. 2G was in principe de eerste standaard waarmee je – weliswaar heel traag – op het world wide web kon surfen.

Sinds Steve Jobs het doek lichtte over zijn paradepaardje, kwam mobiel internet in een stroomversnelling terecht.

De allereerste G-specificatie dateert van 1946 en heette 0G, of generatie nul. Zowel 0G als 1G (1980) maakten gebruik van analoge radiosignalen. Beide specificaties konden maar héél kleine pakketjes sturen naar je telefoon, waardoor je er enkel mee kon bellen. In 1991 zag 2G het levenslicht, de allereerste communicatietechnologie die gebruikmaakte van digitale signalen. Omdat deze signalen beveiligd waren met encryptie, was het veel lastiger om de signalen op te vissen. Voordien was de reikwijdte heel beperkt – en kon je dus niet zomaar een telefoontje plegen naar een verre vriend in Amerika – maar met 2G werd roaming mogelijk. De bandbreedte was nog steeds erg klein naar hedendaagse normen, maar je kon er al een SMS- of MMS-berichtje mee sturen. Door de lancering van Edge (2,75G) waren de pakketjes zelfs groot genoeg om op het internet te gaan. Zien we vandaag de letter E staan op onze smartphone, dan duidt dit op erg sloom internet. 2G sloeg in als een bom, maar mobiel internetten werd pas echt toegankelijk sinds de introductie van 3G in 2003 (en later 3G+).

Onze huidige standaard

Op de meeste plaatsen in België is er vandaag een goede 4G-dekking. Dankzij deze vierde generatie van de mobiele communicatietechnologie kunnen we pakketjes sturen en ontvangen van 100 Mbit/s, of zelfs tot 1 Gbit/s als we stil staan. Om 4G te gebruiken, heb je LTE nodig. Deze term staat voor Long Term Evolution en is de technologie die het mogelijk maakt om 4G aan te bieden.

Vandaag surf je echter niet noodzakelijk via een klassiek 4G-netwerk. Er bestaat zoiets als 4G+, ook wel 4G Advanced genoemd. 4G+ is feitelijk een marketingterm, want de technologie erachter heet LTE Advanced. Het grootste verschil tussen LTE en LTE Advanced is de toevoeging van zogenaamde ‘carrier aggregation’. Deze technologie laat het toe om meerdere frequentiebanden te combineren. Iedere frequentieband wordt gebruikt om gegevens te communiceren. De snelheid die één band biedt wordt in dat geval mooi opgeteld bij de snelheid die de tweede band verzorgt.

Naast 4G en 4G+ is er ook nog een vijfde term, 4.5G. Deze tussenstandaard is het laatste tussenstation naar 5G. Ze combineert geen twee, maar vier frequentiebanden en is zo een pak sneller dan zijn voorganger. Er was nood aan een krachtigere variant van 4G+ door de stijgende populariteit van live videostreaming en 360-gradenfilmpjes. In steeds meer steden kan je van het snellere netwerk gebruikmaken, zolang je maar een compatibele smartphone hebt. Helaas zijn deze toestellen nogal dun bezaaid, maar de meeste vlaggenschiptoestellen kunnen er in principe al mee overweg. Denk maar aan de Samsung Galaxy S8, LG V30 of iPhone X.

Netwerk van de toekomst

Waar 4G ontwikkeld werd met smartphones in het achterhoofd, wordt 5G een netwerk voor de wereld van de toekomst. Niet enkel telefoons willen met elkaar communiceren, maar ook wagens, robots tot zelfs koelkasten. In simpele huishoudapparaten wordt een chipje gestopt, op straat hangt het vol met camera’s en sensoren. Deze slimme toestellen van morgen hebben behoefte aan een geschikt netwerk, vandaar dat 5G in het leven wordt geroepen.

Waar 4G ontwikkeld werd met smartphones in het achterhoofd, wordt 5G een netwerk voor de wereld van de toekomst.

5G-specificatie

Eind vorig jaar is de eerste 5G-specificatie officieel goedgekeurd. Dit betekent dat we mogelijk sneller van 5G kunnen genieten dan we denken. Terwijl een nieuwe specificatie vandaag nog toekomstmuziek lijkt, kunnen mobiele operatoren en hardwarefabrikanten vandaag volop aan de slag om de eerste 5G-producten uit te brengen.

Een specificatie staat nog niet onmiddellijk gelijk aan 5G-producten, maar is wel een grote stap in de goede richting. Bedrijven hebben nu immers een algemene standaard waar ze naar toe kunnen werken. De eerste producten die van 5G gebruik maken, worden in de loop van dit jaar al verwacht. Naar schatting kunnen we in 2020 voor het eerst in België genieten van een 5G-netwerk.

Deze toestellen kunnen we categoriseren onder een parapluterm, het ‘internet der dingen’. Het klinkt als een term uit een sciencefictionfilm, maar het is een hot topic in technologieland. Alledaagse objecten gebruiken steeds vaker het internet om met elkaar te communiceren. Denk bijvoorbeeld aan een intelligent domoticasysteem. Tegenwoordig kan je alles vanop afstand met je smartphone bedienen: de verlichting, verwarming tot zelfs een televisie of koelkast. Volgens de utopie van het Internet of Things wordt de hele wereld verbonden met het internet, of het nu om een slimme stofzuiger gaat of om een modern colablikje. Tegen 2020 zullen wereldwijd zo’n 50 miljard toestellen verbonden zijn met het internet, zo blijkt uit een recente schatting.

Slimme steden

Niet enkel banale objecten, maar hele steden worden gekoppeld aan het Internet of Things. Allerlei sensoren en camera’s worden in de straten geïnstalleerd. Door zo’n intelligent systeem kunnen bijvoorbeeld overstromingen vroegtijdig gedetecteerd worden, zodat de brandweer tijdig gealarmeerd wordt. Of sensoren in vuilnisbakken sturen een signaal wanneer het vuilnis moet opgehaald worden. Door allerlei data te verzamelen kunnen concrete probleemstellingen makkelijker opgelost worden en worden taken efficiënter aangepakt.

Antwerpen is de eerste stad in België die zich tot slimme stad mag noemen. In samenwerking met het nanotechnologiebedrijf Imec wil ‘het stad’ zichzelf opwerpen als dé Europese hoofdstad op vlak van verbonden leven. Voorlopig krijgt enkel één buurt een intelligentie-injectie, maar dit is maar het startschot. Op termijn moeten de experimenten uitbreiden naar kleinere steden en gemeenten.

Sneller

Bij een nieuwe communicatietechnologie hoort natuurlijk ook een snelheidsopkikker. In Japan voerde Samsung al een test uit om te kijken welke snelheidspieken de nieuwe 5G-technologie kan halen. De onderzoekers slaagden erin om een 8K-videobestand te downloaden en een 4K-video te uploaden op een trein die aan een snelheid van 100 kilometer per uur reed. Ze haalden een internetsnelheid van 1,7 gigabit per seconde. Natuurlijk is dit vandaag een beetje onnozel: 8K video’s zijn haast onbestaande en zelfs 4K op een smartphone is overkill. Gigabitsnelheid van het huidige 4G-netwerk is in de voorzienbare toekomst meer dan voldoende voor de meeste toepassingen.

Netwerksneetjes

5G is echter niet zomaar een snellere versie van 4G. Natuurlijk wordt zijn snelheid flink opgekrikt, maar dat is niet de reden waarom we nood hebben aan een nieuw mobiel netwerk. Het 5G-netwerk zal vooral een netwerk zijn dat tegemoet komt aan de vraag van de industrieën van morgen. Het Internet of Things moet een compatibel netwerk krijgen om volwassen te worden.

De eerste en misschien wel belangrijkste ontwikkeling is network slicing. Met network slicing kunnen operatonen het 5G-netwerk in stukjes splitsen. Vandaag gaat dat niet: een operator kan op het 4G- of 3G-netwerk geen onderscheid maken tussen iemand die kattenfoto’s downloadt en iemand die even verderop een noodcentrale wil bereiken. We denken er niet graag aan terug, maar de aanslagen in Zaventem vormen een uitstekend voorbeeld waarom 4G zijn beperkingen heeft.

Toepassingen

Tijdens de aanslagen raakten de netwerken van alle providers overbelast, en geen van hen kon belangrijke oproepen voorrang geven op minder belangrijke. Het 5G-netwerk zal daarom opgesplitst worden in verschillende virtuele netwerken. Denk daarbij aan een algemeen netwerk zoals dat vandaag bestaat, maar ook een afzonderlijk virtueel netwerk voor prioritair verkeer tussen hulpdiensten. Raakt het gewone netwerk overbelast, dan blijft het prioritaire deel wel functioneren. In theorie kan het 5G-netwerk zelfs detecteren wanneer iemand een noodcentrale probeert te bereiken. Die communicatie kan dan automatisch van het algemene deel naar het prioritaire deel verplaatst worden.

Networkslicing heeft nog andere minder dramatische toepassingen. Een mooi voorbeeld zijn zelfrijdende wagens of vanop afstand bestuurde drones. Dergelijke toestellen moeten bliksemsnel met elkaar kunnen communiceren, zonder enige vertraging. Die vertraging, latency genaamd, is niet te verwarren met de bandbreedte van het netwerk. Latency duidt aan hoe lang een commando onderweg is naar zijn eindbestemming. Wil je een drone naar links sturen via 5G, dan moet dat commando zonder enige vertraging op zijn bestemming raken. Dankzij de slicing-technologie zal het 5G-netwerk opgesplitst worden in verschillende virtuele netwerken met ieder hun eigen prioriteit en toepassingsgebied: een deel voor smartphones, een deel voor noodcommunicatie, een deel voor machine to machine-communicatie en een deel voor minder prioritaire sensordata, om enkele voorbeelden te noemen.

Ook wordt 5G uitgerust met beamforming-technologie. Door de locatie van je apparaat te achterhalen, kan het netwerk de signalen rechtstreeks sturen naar je smartphone of ander IoT-apparaat. Zo haalt het 5G-netwerk het optimale uit zijn bereik. Al deze snufjes zorgen ervoor dat we dankzij 5G een beetje dromen naar de toekomst. 5G wordt steeds meer tastbaar, wat heel wat telecomproviders zenuwachtig maakt. Omdat de potentiële snelheden en connectiviteit zo hoog liggen, is het niet uitgesloten dat we in de nabije toekomst geen kabel of telefoonlijn meer nodig hebben om snel internet in huis te halen. 5G zal de wereld transformeren.

Eerste 5G-netwerk in Hasselt

In Hasselt wordt de wereld van de toekomst een beetje tastbaar. Sinds januari biedt Ericsson er het eerste 5G-netwerk in België aan, op de Corda Campus. De 5G-Life Campus biedt onderdak aan Belgische spelers om toepassingen op 5G te ontwikkelen voor industrie en maatschappij. Zo kan er met zelfrijdende auto’s worden geëxperimenteerd en kunnen nieuwe toepassingen worden onderzocht. Voor de realisatie wordt nauw samengewerkt met het onderzoeks- en ontwikkelingslabo van Ericsson in het Duitse Aken.

Op de Corda Campus kan er onder meer met zelfrijdende wagens worden geëxperimenteerd.

Ericsson is niet de enige speler die 5G test in ons land. Ook concurrent Huawei voert reeds testen uit in samenwerking met Proximus. Die experimenten gebeuren evenwel nog in een afgesloten omgeving. De 5G-Life campus in Hasselt maakt de 5G-technologie voor het eerste beschikbaar in een omgeving waar bedrijven ermee aan de slag kunnen.