5G-netwerken: alles over de snelle mobiele netwerken van de toekomst

5G netwerken

5G staat voor de vijfde generatie mobiele netwerken. Er wordt op dit moment hard gewerkt aan de opvolger van 4G-netwerken bij Nederlandse providers. In deze uitleg lees je alles over 5G. Apple’s eerste 5G iPhone wordt in het najaar van 2020 verwacht. Andere fabrikanten hebben al wel 5G-toestellen uitgebracht, maar dat betekent nog niet dat we er al massaal gebruik van kunnen maken.

Spring meteen naar het onderwerp waar je meer over wilt weten:

• Wat heb ik nodig voor 5G?
• 5G-netwerken in Nederland
• 5G-netwerken in België
• Kosten
• mmWave en sub-6GHz
• Apple en 5G
• Wat is 5G?
• Waarom 5G?
• Gevolgen voor databundels
• Is 5G schadelijk?
• Europese netwerken
• Snellere 4G en 4G+
• Standaarden
• Toepassingen
• Frequenties en small cells

Wat heb ik nodig voor 5G?

Om gebruik te kunnen maken van 5G-netwerken, heb je een aantal dingen nodig:

• Een 5G-smartphone
• Een abonnement met 5G
• Dekking van 5G op jouw locatie

Het is niet mogelijk om 5G achteraf in te bouwen in jouw huidige telefoon. Apple kan dit ook niet achteraf activeren of toevoegen via een software-update. Het betekent dus dat je een nieuw toestel zult moeten aanschaffen. De eerste 5G iPhone wordt in het najaar van 2020 verwacht.

5G in Nederland

In Nederland starten de meeste providers in juli 2020 met het aanbieden van 5G, nadat de uitslag van de 5G-veiling bekendgemaakt werd. De exacte status van het netwerk verschilt per provider. Bij de meeste providers wordt 5G-ondersteuning standaard toegevoegd aan de wat duurdere abonnementen. Je hoeft er meestal geen speciale 5G-bundel bij af te sluiten.

Vodafone

Vodafone is eind april 2020 gestart met het aanbieden van 5G. Ze gebruiken hiervoor het bestaande 4G-netwerk dankzij spectrumdelen. In de helft van Nederland werd dit al vroegtijdig geactiveerd en sinds juli 2020 is beschikbaar voor 80% van Nederland. Maar het netwerk benut nog niet de volledige capaciteit van 5G. In het begin ervaar je slechts een verbetering van zo’n 10%. In de loop van het jaar wordt het netwerk verder uitgerold.

Tijdens de veiling heeft Vodafone deze frequentiebanden verkregen:

• 700 MHz: 20 MHz
• 1400 MHz: 15 MHz
• 2100 MHz: 2 x 20 MHz

KPN

KPN heeft sinds eind juli 2020 haar 5G-netwerk in de lucht. Dat levert voor 4G-gebruikers ook een verbeterde downloadsnelheid op. Alle abonnementen zijn er sinds eind 2019 al klaar voor. Dat wil zeggen dat zodra het volledige netwerk beschikbaar is, je automatisch gebruik maakt van 5G als jouw toestel daar geschikt voor is. KPN maakt geen gebruik maken van 4G-frequentiebanden, maar benut alleen de verkregen 5G-frequenties. Dat zijn bij KPN deze frequentiebanden:

• 700 MHz: 20 MHz
• 1400 MHz: 15 MHz
• 2100 MHz: 40 MHz

Om te beginnen is het 5G-netwerk van KPN beschikbaar in het grootste deel van de Randstad en Eindhoven. In de komende maanden wordt het bereik nog verder uitgebreid, waardoor eind dit jaar twee op de drie mensen in Nederland kunnen surfen op dit snellere netwerk (mits je dus een geschikt toestel hebt).

In het verleden heeft KPN meerdere proeven in Nederland opgezet om de toepassingen van 5G te onderzoeken, onder andere in Amsterdam en Rotterdam. Dit werd gedaan om de potentie van 5G te onderzoeken.

T-Mobile

Net als KPN heeft T-Mobile vanaf eind juli 2020 een 5G-netwerk draaien. Over de exacte dekking is nog niets bekend, maar de provider belooft rond het einde van het jaar een landelijk dekkend 5G-netwerk te hebben. De Unlimited en Unlimited Plus-bundels zijn al geschikt. Heb je een Go-bundel zonder Unlimited, dan is er een extra optie voor 5G beschikbaar. T-Mobile maakt gebruik van het verkregen 700 MHz-spectrum. Dit zijn de frequenties die T-Mobile bij de 5G-veiling verkregen heeft:

• 700 MHz: 20 MHz
• 1400 MHz: 10 MHz
• 2100 MHz: 2 x 20 MHz (reeds bestaand)

Wat kost 5G?

In veruit de meeste gevallen hoef je niets extra’s te betalen bij je provider. De drie grootste providers KPN, T-Mobile en Vodafone bieden 5G aan zonder extra kosten. Wel kan het zo zijn dat het alleen beschikbaar is bij de duurdere bundels, bijvoorbeeld met onbeperkt internet. Kleinere providers kunnen wel extra kosten rekenen, maar of dat gaat gebeuren is nog niet bekend. Je kunt het beste bij jouw provider informeren over de status en verdere plannen.

mmWave en sub-6 GHz

Er zijn op het gebied van 5G twee technologieën:

• mmWave: hoge snelheid, klein bereik
• sub-6: lage snelheid, groot bereik

In het meest ideale scenario ondersteunt een smartphone beide technieken. Indien beschikbaar, wordt dan mmWave gebruikt voor de hoogst mogelijke snelheid. Is het bereik beperkt, dan schakelt het toestel automatisch terug naar sub-6 GHz, zodat je alsnog kan profiteren van snelheidsverbeteringen ten opzichte van 4G, zonder dat je bereik telkens wegvalt.

mmWave
Bij millimeter wave oftewel mmWave gaat het om frequenties tussen 24GHz en 39GHz. Dit spectrum is beschikbaar in grote blokken, waardoor hoge snelheden en een sterk signaal mogelijk zijn.

sub-6
Bij sub-6 heb je minder masten nodig en is het gemakkelijker om landelijke dekking te krijgen, maar de snelheden liggen wel wat lager. Het gaat hierbij om frequenties onder de 6GHz.

Vodafone gebruikt ook al de 1800MHz-band. De veiling die in Nederland in juli 2020 afgerond is, had betrekking op de 700 MHz-. De veiling voor de 3,5 GHz-band volg pas later. Dit ligt dus allemaal onder 6GHz. Nederlandse providers maken dus vooral van deze techniek gebruik. Het is daarom maar de vraag of je iets hebt aan een iPhone die mmWave ondersteunt, tenzij je er wereldwijd mee gaat reizen.

mmWave of sub-6?
Op de korte termijn zal sub-6 het meest belangrijk zijn. Het biedt meer gelijktijdige verbindingen per zendmast, ook in drukke gebieden. Daardoor zal dit de ruggengraat gaan vormen voor de uitrol van 5G. Gaandeweg zal er meer dekking komen voor mmWave, maar dit is een kwestie van een langere adem.

Apple en 5G

Ook intern is Apple druk bezig met 5G en het ontwikkelen van 5G iPhones. De eerste modellen moeten in het najaar van 2020 verschijnen. De hoogst mogelijke snelheid en beste technieken verwachten we in de iPhone 12 Pro en iPhone 12 Pro Max, maar ook het instapmodel iPhone 12 gaat vermoedelijk 5G ondersteunen. Apple gebruikt modems van Qualcomm, maar werkt voor over een paar jaar ook aan eigen modemchips.

We weten niet zeker welke frequentiebanden deze iPhone zal ondersteunen. Het zou kunnen dat het om een kleine selectie gaat, wat zou betekenen dat 5G niet overal zal werken. Hetzelfde deed Apple in 2012 met 4G: in de eerste toestellen met 4G werden lang niet alle frequentiebanden ondersteund.

Verder krijgen we misschien ook een iPad met 5G. Zelfs de MacBook zou 5G kunnen krijgen in 2020. Of het allemaal waar is moeten we afwachten, maar het is duidelijk dat Apple het er niet bij laat zitten.

5G in België

Ook in België wordt hard gewerkt aan de uitrol van 5G. Het eerste Belgische 5G-netwerk komt in Hasselt en werkt op de frequenties 700MHz, 2,1GHz en 2,6GHz, dus op een heel andere frequentie dan KPN in Nederland wil gebruiken (3,5GHz). Na verloop van tijd komen er in België ook 3,5GHz en 26GHz bij. Op de universiteitscampus van Hasselt testen bedrijven allerlei toepassingen op het gebied van robots, sensoren, AR-brillen en auto’s.

Volgens de Belgische toezichthouder BIPT is het niet waarschijnlijk dat 5G in 2020 beschikbaar komt in België. Er is al langer onenigheid over de opbrengsten. De veiling van de frequenties is niet het probleem, maar het netwerk vervolgens bouwen en testen duurt lang.

De Belgische provider Proximus heeft op een aantal plekken in het land al 5G-dekking beschikbaar. Op een kaart op de website van de provider is te zien waar dit nu al geldt.

Wat is 5G?

Kenmerkend voor 5G is de extreem hoge snelheid. Veel sneller dan je draadloze netwerk thuis en tot wel 50 keer sneller dan het huidige 4G-netwerk. In theorie moet je tot 20 gigabyte per seconde kunnen downloaden. Maar het gaat niet alleen om de hoge snelheid. Bij 5G zijn nieuwe toepassingen mogelijk, die een enorme impact kunnen hebben, zoals het opereren van patiënten op afstand via een videoverbinding. Snelheden van zo’n 1 Gbps zijn realistischer als het netwerk volledig in de lucht is.

Daarnaast is de latency (de vertraging tussen zender en ontvanger) veel lager bij deze netwerken. Dat merk je vooral als je een game speelt, virtual reality gebruikt of op afstand een pc probeert te bedienen. De latency is bij een 4G-netwerk tientallen milliseconden, maar neemt bij 5G in theorie af tot 1 milliseconde.

De officiële specificaties van 5G waren niet vanaf het begin bekend. Daarom kun je soms de term 5G tegenkomen bij een provider terwijl dit niet ‘echt’ 5G is. Wat we hierboven hebben beschreven zijn de meest recente specificaties. Volgens het Europees Parlement worden de specificaties gaandeweg bijgewerkt. De belangrijkste specificaties lees je verderop in dit artikel.

Europese 5G-netwerken in 2020

Volgens het actieplan van de Europese Unie moeten alle Europese lidstaten in 2020 5G hebben. Dat betekent niet dat alle providers helemaal overgestapt moeten zijn, want dat gaat gegarandeerd niet lukken. Budgetproviders zullen bijvoorbeeld langer wachten met de invoering.

In Europa was Finland het eerste land waar 5G werd aangeboden. Inmiddels hebben onder meer Duitsland, Spanje, Ierland, Italië, Oostenrijk en Engeland een 5G-netwerk. In deze landen zijn minstens 2 aanbieders, en in Engeland bieden zelfs alle providers 5G aan.

Snellere 4G met LTE Advanced en 4G+

Omdat 5G-netwerken nog niet klaar zijn, hebben veel operators ervoor gekozen om eerst het 4G-netwerk op te voeren. Dit staat bekend als LTE-Advanced of 4G+. Dit heeft een theoretische maximumsnelheid van 225 Mbps; in werkelijkheid zal de snelheid lager liggen. De Nederlandse operators bieden 4G+ aan door meerdere frequenties op 800, 1800 en 2600 GHz te combineren. Omdat de datapakketjes daarbij via twee of drie frequentiebanden worden verstuurd, ligt de snelheid ook twee- of driemaal zo hoog. Alle Nederlandse providers met een 4G-netwerk bieden 4G+ aan.

Waarom is 5G nodig?

Het mobiele dataverkeer neemt sterk toe. In 2020 zal er naar schatting ruim dertig keer zoveel mobiel internetverkeer zijn, vergeleken met 2010. De samenstelling van het daverbruik verandert ook. Er zijn steeds meer apparaten die communiceren via internet, zoals verkeerslichten, koelkasten en beveiligingscamera’s. Denk daarbij ook aan machines die op afstand te bedienen zijn, of sensoren die zonder menselijke tussenkomst meetwaarden doorgeven. Er is dus meer capaciteit nodig en meer snelheid. Het zorgt ervoor dat jij moeiteloos 4K-video’s kan streamen, maar het zorgt er ook voor dat je sneller klaar bent met downloaden, zodat de verbinding weer kan worden vrijgegeven aan andere toestellen.

In Nederland denkt een werkgroep van TNO na over toepassingen van 5G. Zij verwachten dat er via 5G duizend keer zoveel data wordt verstuurd als nu het geval is met 4G. Dat komt onder andere omdat de kwaliteit van videostreams zal toenemen, waardoor het bijvoorbeeld mogelijk wordt om patiënten op afstand te opereren. Ook de groei van Internet of Things (IoT) zal eraan bijdragen. Het aantal apparaten dat verbinding staat met mobiele netwerken zal volgens TNO met een factor honderd toenemen.

Doordat het aantal verbindingen ook steeds verder toeneemt, is het belangrijk dat het netwerk dit aan moet kunnen. 5G is beter bestand tegen drukke plekken, zodat er meer mensen tegelijkertijd op hoge snelheid verbinding kunnen maken. Ook zijn we smartphones op steeds meer en nieuwe manieren gaan gebruiken. Denk aan muziek en videostreaming, maar ook online gaming en augmented en virtual reality.

Gevolgen van 5G voor databundels

Een grote vraag is wat er moet gebeuren met databundels, als mensen straks massaal grote hoeveelheden data gaan downloaden. Steeds meer providers bieden onbeperkte abonnementen aan, zoals Go Unlimited van T-Mobile en Unlimited van KPN. Ook Vodafone biedt een onbeperkt databundel op de iPhone aan. Omdat de snelheden hoger zijn, kun je ook meer met je internetbundel doen in een kortere tijd. Nederlanders verbruiken elk jaar weer meer MB’s en dat zal met de komst van 5G alleen maar meer worden. Er is dan ook al jaren een verschuiving gaande naar grotere bundels, waaronder dus onbeperkt.

Is 5G schadelijk?

Voor- en tegenstanders van 5G zeggen over wetenschappelijk bewijst te beschikken of de netwerken wel veilig zijn. In Nederland is Stop 5GNL een organisatie die beweert dat langdurige blootstelling zou kunnen leiden tot tumoren, diabetes, autisme en diverse andere aandoeningen. Volgens Hans Kromhout gaat dat lijstje veel te ver: “Ze schermen met allerlei risico’s die helemaal niet bewezen zijn.” Kromhout is hoogleraar epidemiologie elektromagnetische velden aan de universiteit Utrecht en is ook voorzitter van de commissie Elektromagnetische Velden (EMV) van de Gezondheidsraad. Die commissie werkt op verzoek van de Tweede Kamer aan een advies over mogelijke gezondheidsrisico’s van blootstelling aan elektromagnetische velden met frequenties die voor 5G gebruikt gaan worden.

Voorstanders kunnen het risico op kanker niet volledig uitsluiten. “Het is heel moeilijk te bewijzen dat iets helemaal niet schadelijk is, zeker op de lange termijn”, aldus Bart Smolders, hoogleraar antennetechnologie aan de TU/e.

De meningen zijn dan ook verdeeld en de discussie zal nog wel even voortduren, zowel in de wetenschap als in de maatschappij.

Standaarden voor 5G

Het probleem met 5G was tot nu toe dat er tot de zomer van 2017 geen eenduidige specificaties waren. Overigens gebeurde dat eerder ook bij 4G, waar termen als HSPA+, WiMax, LTE en LTE Advanced door elkaar werden gebruikt, terwijl er bij HSPA+ eigenlijk sprake is van 3,5G. WiMax is als technologie inmiddels alweer verdwenen, terwijl LTE Advanced en LTE Advanced Pro nog wel worden gebruikt.

5G werd voorheen veel als buzzword met meerdere betekenissen gebruikt. Gelukkig zijn er nu officiële standaarden, hoewel die nog wel aangepast kunnen worden. De belangrijkste punten zijn als volgt. De cijfers stammen uit 2017:

• Minimaal 20 Gbps download als pieksnelheid.
• Doel: 100 Mbps download in de praktijk.
• Doel: 50 Mbps upload in de praktijk.
• Dichtheid van 1 miljoen apparaten per vierkante kilometer

Een uitgebreidere lijst van de 5G specificaties vind je bij de Europese Unie.

Toepassingen van 5G

De EU verwacht dat deze techniek niet alleen sneller is, maar ook nieuwe toepassingen mogelijk maakt die waardevol zijn, zowel op sociaal als economisch gebied. Denk bijvoorbeeld aan:

• eHealth: op afstand operaties uitvoeren en vitale lichaamswaarden van patiënten (bloeddruk, hartslag, ademhaling) in de gaten houden.
• Connected home: op afstand bedienen van thermostaat, rookmelder en andere apparatuur.
• Transport: betere beveiliging van vrachtverkeer.
• Nutsbedrijven: slimme toepassingen zoals beveiligingscamera’s.
• Vermaak: data-intensieve apps kun je straks ook op drukke plekken gebruiken, bijvoorbeeld hd-beelden van goals nog een keer terugkijken terwijl je in een voetbalstadion met 50.000 andere mensen zit.

5G en Internet of Things

Veel experts menen dat 5G grote invloed zal hebben op het Internet of Things (IoT). LG en Intel zijn al bezig met IoT-netwerken voor 5G, zoals een netwerk voor zelfrijdende auto’s. Zo’n auto zal dan op afstand instructies en updates kunnen ontvangen via het 5G-netwerk. Door de lage latency van 5G-netwerken kun je bijvoorbeeld slimme lampen beter aansturen: de lamp gaat aan op het moment dat jij het commando geeft en niet vijf seconden later. Omdat 5G-netwerken goed schaalbaar zijn kan een provider een groeiend aantal apparaten ondersteunen.

5G en virtual reality

Voor toeassingen van virtual reality kan 5G een uitkomst zijn. Omdat het netwerk sneller is kun je videobeelden sneller naar je VR-bril streamen. Nu is het nog nodig om films eerst te downloaden naar een bril of smartphone, maar in de toekomst kun je alles gewoon streamen. Een mogelijke toepassing daarvan is dat je bij nieuwsgebeurtenissen een live-uitzending kunt volgen via je VR-bril. Het lijkt dan alsof je letterlijk ter plaatse bent.

Door de lagere latency treedt er minder vertraging op, waardoor hoofdbewegingen bijna realtime effect hebben op de beelden van je VR-bril. Dit geeft een nog realistischer effect, waardoor je minder snel misselijk wordt of gedesoriënteerd raakt.

5G en Facebook

Mark Zuckerberg, CEO van Facebook, denkt dat VR de toekomst is van Facebook. Daar ligt ook meteen een bruggetje naar 5G: Facebook is gestart het met Telecom Infra Project (TIP). Daarmee wil Facebook de infrastructuur van huidige mobiele netwerken verbeteren zodat in 2020 5G mogelijk wordt. Facebook werkt hiervoor samen met Nokia, Intel en Deutsche Telekom. Het initiatief is bedoeld om meer mensen online te krijgen, wat uiteindelijk gunstig is voor de bezoekerscijfers van Facebook.

Volgens een blogpost van TIP kunnen honderdduizenden mensen in Africa in 2020 gebruikmaken van 5G.

5G frequenties en small cells

De beschikbare spectrumruimte voor mobiele netwerken is beperkt. Draadloze communicatie vindt nu plaats tussen 600 MHz en 3 GHz. Hoe dichter richting de 600 MHz, hoe langer de golven en hoe groter het bereik. Vandaar dat KPN en Vodafone in Nederland ervoor hebben gekozen om het grootste gedeelte van het 4G-netwerk op de frequentie 800 MHz aan te bieden, een relatief lage frequentie. Ze kunnen daarmee per 4G-mast een groter gebied afdekken. Bij 5G werkt dit op dezelfde manier. De lage golflengte heeft wel als belangrijkste nadeel dat de antennes relatief groot zijn.

Een frequentie in de richting van 3 GHz is haalbaar met kleinere antennes, maar heeft als nadeel dat het een erg klein bereik heeft. We kunnen de spectrumruimte niet verder uitbreiden, maar we kunnen er wel slimmer mee omgaan. Eén van de oplossingen is het gebruik van small cells: zenders met een laag bereik die maar een klein gebied hoeven te bedienen. Je kan bijvoorbeeld een small cell op kantoor neerzetten, om te zorgen dat medewerkers in het gebouw overal goed bereik hebben (hoewel het natuurlijk verstandiger is om medewerkers via Wi-Fi te laten internetten). Ook is het mogelijk om stukken spectrum te hergebruiken: de verschillende small cells kunnen frequenties gebruiken die met elkaar concurreren, maar omdat ze geografisch ver genoeg uit elkaar liggen, storen ze elkaar niet.

Frequentieveiling in 2020 en verder

In het voorjaar van 2020 heeft de Nederlandse overheid de 700-, 1400- en 2100-MHz frequenties voor 5G geveild. Pas in de jaren daarna volgt de veiling voor onder andere 3,5-GHz. Dat wil dus zeggen dat het nog wel minstens tot 2022 duurt voordat we in Nederland op volle kracht gebruik kunnen maken van dit nieuwe netwerk. Bij de veiling wordt ook gelet op de straling van de antennes, waarbij ze moeten voldoen aan de internationale limieten voor elektromagnetische straling. Op de website van de overheid vind je meer informatie.