5G en verder?

In Nederland zijn ze bijna niet meer te vinden: white spots, plekken waar je antenne van je mobiele telefoon niet binnen bereik van een mobiel netwerk is. Meestal staat er 4G of 5G in je schermpje; in een enkel geval iets anders, zoals 3G. G staat daarbij voor generatie. De volgende generatie mobiele netwerken valt onder de term 6G, al zal het nog wel een tijd duren voordat je die aanduiding in je telefoonscherm ziet.

Dat is ook niet zo gek, want er gaat veel tijd overheen voordat een nieuw type mobiel netwerk is te gebruiken. “Gemiddeld duurt het tien jaar, van initieel ontwerp tot uitvoering”, vertelt Bart Smolders, hoogleraar Elektromagnetisme aan de TU Eindhoven. Dat het zoveel tijd kost, komt doordat alle partijen met de neuzen dezelfde kant op moeten staan: er moet overeenstemming zijn over wat te ontwikkelen, de ontwerpen, en het uiteindelijke bouwen van de netwerken.

Drie doelen

“De belangrijkste verbetering binnen de evolutie van onze mobiele netwerken tot nu toe is vooral snelheid”, legt Smolders uit. “Een ander belangrijk doel is het verlagen van het energieverbruik en een derde doel is de zogenoemde latentie, de vertraging in het netwerk, zo klein mogelijk maken.” Latentie kennen velen als probleem bij het online gamen: als je verbinding niet snel genoeg de vijand weergeeft, ben je te laat en verlies je misschien wel.

Deze drie doelen waren tot en met 5G erg belangrijk. Van een hogere datadoorvoersnelheid merk je in Nederland echter nog niet zo heel veel, doordat bepaalde hoge frequenties nog niet gebruikt mogen worden (zie het kader ‘Begrippenlijst’ onder aan dit artikel voor een verklarende woordenlijst). Op dit moment zijn in Nederland de 3,5 gigahertz-frequentie, die nodig is voor echt hogere snelheden op je mobiel, nog door andere diensten in gebruik. Hierdoor haalt 5G in Nederland nog niet de maximale theoretische snelheid van 1 Gbps (Gigabit per seconde).

5G is een paar jaar actief in Nederland; rond 2018 begonnen de eerste providers in Nederland eraan. Een van de belangrijkste speerpunten was dus, naast het verhogen van de snelheid, het verlagen van de latentie, zodat ook toepassingen als het aansturen van robots beter gaat en ze niet staan te hakkelen door vertragingen. Veel ideeën voor 5G zijn echter nooit werkelijkheid geworden of in ieder geval een stuk minder bekend, zoals aanraking heel ‘echt’ kunnen voelen, ook wel ‘tactiel internet’ genaamd. Hetzelfde geldt voor 5G gebruiken in het vliegtuig en 5G via satellieten. “Er zijn best veel ideeën die opkomen rond het ontwikkelen van een nieuw netwerktype en die het uiteindelijk nooit halen”, stelt Smolders.

Hogere frequenties

Nederland is druk bezig met 6G. Vanuit het Nationaal Groeifonds is onlangs een groot bedrag beschikbaar gesteld voor de ontwikkeling van 6G en is er een nog groter bedrag in het vooruitzicht gesteld, respectievelijk 61 miljoen nu en 142 miljoen euro als het ontwikkelingsprogramma aan de verwachtingen voldoet.

“6G betekent verschillende dingen”, legt Smolders uit. “Je hebt onder meer nieuwe antennetechnieken nodig, maar ook nieuwe visies, nieuwe ideeën.” Voor Smolders is vooral interessant dat we naar een heel nieuwe technologie gaan, omdat we veel hogere frequenties gaan gebruiken. Met die hogere frequenties kunnen we dingen doen die tot nu toe alleen aan gespecialiseerde apparatuur zijn voorbehouden. Hij vergelijkt het met de komst van de camera in mobiele telefoons. Ondanks dat een camera niet iets nieuws was, waren de nieuwe mogelijkheden met een camera in elke telefoon ongekend en inmiddels is ons leven daardoor ingrijpend veranderd.

“Bij 6G zie je al iets waar velen erg enthousiast van worden, namelijk radar. Radar werkt bij hogere frequenties en bij 6G gaan we naar 100 GHz. Dan kun je het netwerk zelf ineens gebruiken voor radar sensing, dat is dus een beeld maken van je omgeving zonder camera. Dat werkt ook in de mist, in de regen of tijdens sneeuw. Dat is interessant voor toepassingen als het reguleren van stoplichten of in auto’s zelf. Er is dan geen aparte radar meer nodig. Dit systeem heet Joint Communication and Sensing en echt een hot topic.”
Radar kennen we al heel lang van gespecialiseerde apparaten, maar als dit op je mobiele telefoon werkt, dan maakt dat dingen mogelijk waar misschien nog niemand aan heeft gedacht. Smolders verwacht dan ook dat het aantal toepassingen ervan zal toenemen.

Hij ziet ‘slimme’ antennes voor zich, gecombineerde chips die zo in alle richtingen signalen kunnen uitzenden en ontvangen. Het zijn eigenlijk geen antennes meer in de traditionele zin, maar ‘software-antennes’. “Je zult die systemen op andere chips kunnen integreren en dat is heel interessant voor hardware- en chipontwikkelaars.”

Het zorgt er wel voor dat er veel meer antennes nodig zijn in de buitenruimte om nog goede ontvangst te hebben, want dat is een nadeel van die hoge frequenties: ze hebben een veel kleiner bereik. Smolders denkt dat dit vooral in stedelijke gebieden gebruikt gaat worden door het integreren in lantaarnpalen en wat al niet meer. De uitgezonden vermogens zijn ook veel meer gebundeld naar de specifieke gebruiker toe in vergelijking met huidige antennes, dus ook op een bepaalde manier energiezuiniger.

Steeds sneller?

En daarna? 7G? Tja, als we op de huidige voet verder gaan, dan is 6G rond 2030 voor de consument beschikbaar en 7G in 2040. Gaan de netwerken dan ook steeds sneller? Daar twijfelt Smolders wel over. Je ziet met 6G al dat de functies verschuiven, al is het doel van 6G nog wel een theoretisch maximum van 1 Tbps. Als 7G ook een factor 100 sneller is — dat was namelijk sinds 2G de versnelling per antennesysteem – dan zou dat 100 Tbps moeten worden. Smolders denkt dat dit lastig gaat worden, maar je weet maar nooit.