Autonome auto’s en zelfstandig vliegende drones kunnen pas realiteit worden als ze gebruik kunnen maken van een geavanceerd communicatienetwerk. Het was ons eigenlijk allemaal al beloofd met 5G, maar het lijkt pas werkelijkheid te worden met 6G rond 2030. Experts schetsen voorzichtig de contouren van dit nieuwe netwerk.
Het was een opmerkelijke trend dit jaar op het Mobile World Congress in Barcelona. De telecombeurs is als vanouds de plek voor de lancering van de nieuwste mobieltjes en concepttelefoons die nooit in handen van consumenten komen, maar dit jaar leek het aanbod breder dan ooit: op de beursvloer werden elektrische steps, slimme auto’s, drones en zelfs hyperloops gedemonstreerd, stuk voor stuk ontwikkelingen die zijn aangewezen op slimme telecommunicatie.
Het was ook de beurs waar 5G opnieuw volop aandacht kreeg. Dat is de snelstgroeiende telecomstandaard ooit. Het aantal consumentenaansluitingen bedroeg eind 2022 al meer dan een miljard en zal dit jaar toenemen tot ongeveer 1,5 miljard, voordat eind 2025 naar verwachting de twee miljard zal worden bereikt.
Zevenhonderd modellen
Brancheorganisatie GSMA, de organisator van de Mobile World Congress, verwacht dat het aantal 5G netwerkimplementaties alleen al dit jaar sterk zal groeien. In meer dan dertig landen worden nieuwe netwerken uitgerold. Vanaf januari 2023 waren er wereldwijd 229 commerciële 5G-netwerken en meer dan zevenhonderd 5G-smartphonemodellen beschikbaar voor gebruikers.
De groei zal ook moeten komen van belangrijke markten zoals Brazilië en India, die onlangs allemaal 5G-netwerken hebben gelanceerd. Vooral van India wordt veel verwacht, mede door uitbreiding van diensten van telecombedrijven Airtel en Jio in de loop van 2023. GSMA Intelligence voorspelt dat er tegen eind 2025 vier 5G-netwerken in India zullen zijn, goed voor 145 miljoen extra gebruikers.
Vandaag de dag ligt de acceptatie van 5G in Afrika ten zuiden van de Sahara nog onder de een procent, maar zal in 2025 meer dan vier procent bedragen en in 2030 zestien procent.
Het gaat dus snel met de uitrol van 5G. Vanaf januari 2023 hadden al meer dan negentig aanbieders van vaste breedbanddiensten (waarvan de overgrote meerderheid mobiele operators zijn) commerciële op 5G gebaseerde vaste draadloze diensten gelanceerd in meer dan 48 landen.
Verdere kansen
De cijfers van GSMA Intelligence suggereren ook dat de zakelijke markt de belangrijkste motor zal zijn voor de groei van 5G-inkomsten in het komende decennium. Edge computing (data direct beschikbaar waar je het nodig hebt) en IoT-technologie (Internet of Things) bieden verdere kansen voor 5G, waarbij twaalf procent van de operators al particuliere draadloze oplossingen heeft gelanceerd. Oftewel systemen die alleen voor lokale communicatieoplossingen worden ingezet.
Toch hebben we nog maar weinig gemerkt van de 5G-revolutie die ons jaren geleden was beloofd. 5G verschijnt tegenwoordig standaard als netwerk op de schermpjes van onze smartphones, maar het is nauwelijks beter dan 4G. Niet qua snelheid en niet qua signaalvertraging (latency). De gebruikte frequenties ondersteunen de eigenschappen die 5G eerder beloofde niet, de huidige frequenties worden alleen gebruikt om de 4G frequenties te ontlasten.
Hogere frequenties
Dat gaat de komende jaren allemaal veranderen als wordt overgestapt op hogere frequenties. Hoe hoger de frequentie, hoe meer bandbreedte beschikbaar is. Terwijl de meeste huidige 5G implementaties zich richten op de 3,5-3,8 GHz-band, gebruiken verschillende operators over de hele wereld al het zogenoemde 5G mmWave-spectrum. Dat is vooralsnog het hoogst haalbare.
4G-netwerken zijn beperkt tot frequenties van maximaal 2.5GHz. De volgende generaties mobiele netwerken – waaronder het toekomstige 6G – zullen hoogstwaarschijnlijk opereren in frequenties boven 100GHz.
Maar eerst komt er nog een tussenstap die ook wel 5.5G, of 5G Advanced wordt genoemd en zo rond 2025 gemeengoed moet worden. 5G Advanced belooft hogere snelheden, betere dekking en mobiliteit en laag energieverbruik.
Nederland
Ook ons land blijft niet achter. De extra ruimte om overal in Nederland de volgende generatie 5G aan te bieden, komt vanaf 1 december dit jaar beschikbaar.
Een deel van deze Nederlandse frequenties wordt nu nog door een satellietbedrijf (Inmarsat) voor nood-, spoed- en veiligheidscommunicatie met zeescheepvaart benut. Een commissie adviseerde eerder dat het kabinet een verhuizing mogelijk maakt van de specifieke diensten in deze band naar een door de onderneming zelf voorziene locatie in Griekenland. Ook blijft 2x 50 Megahertz beschikbaar voor lokale draadloze toepassingen in bijvoorbeeld bedrijven.
De tweede golf van 5G in elk geval volledig achterwaarts compatibel zijn. Qualcomm heeft al zijn eerste modem met ingebouwde AI-processor gelanceerd om mobieltjes op elke locatie de optimale snelheid, dekking, mobiliteit en robuustheid van de verbinding te laten berekenen. Deze zogenoemde 5G Advanced ready modems moeten vooral het stroomverbruik drukken.
Geringe signaalvertraging
Of we met 5G Enhanced eindelijk de toepassingen te zien krijgen die ons jaren geleden al waren beloofd, moet echter nog worden afgewacht. De geringe signaalvertraging is een belangrijke voorwaarde voor de realisatie van – om maar eens wat te noemen – controlesystemen die zelfstandig machines en complexe industriële processen kunnen aansturen op basis van realtime sensordata. Maar ook tijdgevoelige medische toepassingen, zoals de verwerking van elektrocardiogram- of elektro-encefalogramsignalen, zijn zonder lage signaalvertraging nauwelijks denkbaar.
Los van de technische uitdagingen lijken ook veel nieuwe ontwikkelingen een veel langere aanlooptijd nodig te hebben. Autonoom rijdende auto’s waren ons al rond 2020 beloofd, maar blijken onnoemelijk complexer dan gedacht. En misschien speelt hier ook het kip-eiprobleem, namelijk dat eerst een robuust mobiel netwerk uitgerold moet worden voordat auto’s echt autonoom kunnen rijden.
6G
Misschien is dat ultieme netwerk wel 6G, dat er echter niet voor 2030 zal zijn. Op het Mobile World Congress kon niemand concreet vertellen wat 6G precies moet worden. Er wordt een wereld geschetst van holografische communicatie, 3D-lokalisatie en autonome voertuigen in de lucht en op de grond, maar de standaard moet nog ontwikkeld worden en de invulling daarvan kan nog alle kanten opgaan.
Volgens Nicolas Kourtellis, Principal Research Scientist en Co-Director bij Telefónica Research, zal 6G de netwerkcapaciteit vijfhonderd keer moeten verhogen, allemaal met ‘vrijwel nul latency. Dat zal volgens experts ook hard nodig zijn, vanwege de enorme hoeveelheid verbonden apparaten en gegevens die in de toekomst via het netwerk worden verspreid. Yue Wang, hoofd van 6G-onderzoek bij Samsung Research UK, legde uit dat er straks ongeveer 2030 miljard verbonden machines zullen zijn. Wat 59 keer de wereldbevolking is. “We zien een jaarlijkse groei van mobiel en internetverkeer van 55 procent”, voegde ze eraan toe.
Record
Met 4G halen we vandaag de dag een densiteit van ongeveer honderdduizend toestellen per vierkante kilometer. 5G-netwerken kunnen tot een miljoen apparaten ondersteunen. Met 6G zou een record van tien miljoen verbonden toestellen per vierkante kilometer binnen bereik kunnen komen. Als we het daar al mee redden.
Xavier Lobao, hoofd van de Future Telecom Projects Division bij het European Space Agency, vertelde in Barcelona dat er een convergentie van terrestrische en niet-terrestrische netwerken nodig zal zijn om de connectiviteit te vergroten. Bij de komst van autonome auto zal overal een zeer goede connectiviteit moeten zijn omdat deze voertuigen voortdurend met elkaar in verbinding staan. Ook in gebieden waar momenteel nauwelijks bereik is.
Zijn team werkt momenteel aan een voorstel om een 6G-netwerk in de ruimte op te zetten. Men wil een experimentele satelliet bouwen om op een realistische manier te testen hoe deze kan worden geïntegreerd in terrestrische netwerken.
Versnelling
6G-netwerken zullen ook weer (veel) sneller moeten worden. Er wordt al gesproken over een downloadsnelheid van maar liefst 100Gbps, tien maal sneller dan de (theoretische) downloadsnelheid van het 5G-netwerk. En driehonderd maal sneller dan die van de meest geavanceerde 4G-netwerken.
Wellicht wordt ook de belofte van de metaverse eindelijk ingelost als gamers bij nul latentie gametoernooien kunnen organiseren met weinig meer dan hun mobiele telefoon en een lichtgewicht headset. De smartphone zelf zal niet zozeer veranderen door 5G of 6G, de belangrijkste toepassingen zullen te vinden zijn in het netwerk zelf.
Even belangrijk is de verlaging van het energieverbruik. Een recent wetenschappelijk artikel van de Universiteit van Massachusetts wijst uit dat het trainen van een enkel AI-model evenveel koolstofdioxide kan uitstoten als vijf auto’s tijdens hun gehele levensduur, dus een belangrijk onderdeel van het onderzoek naar 6G is om het veel groener te maken dan 5G.
Zelflerende radio’s
Dat verklaart wellicht ook waarom veel onderzoek rond 6G gericht momenteel is op het verbeteren van de netwerktechnologie zelf. Nokia en NTT Docomo werken al nauw op het gebied van kunstmatige intelligentie (AI) en machine learning (ML). Hierdoor kunnen 6G-radio’s als het ware leren. Deze praktijk moet de signaaloverhead verminderen en verbetert de doorvoer mogelijk tot dertig procent. Een netwerk in een fabriek kan bijvoorbeeld het ene moment worden geoptimaliseerd voor industriële sensoren en vervolgens opnieuw worden geconfigureerd voor robotsystemen of videobewaking. Volautomatisch.
Bosch en Nokia gaan hun huidige samenwerking ook uitbreiden naar 6G. De twee werken al samen sinds 2017 rond industriële IoT (Internet of Things) in 5G. Vandaag de dag werken er al veertig mensen bij Bosch rond 6G, en dat aantal zal verdubbelen de komende twee jaar.
Bosch noemt daarbij een vijftal projecten rond het integreren van communicatie en sensoren, waarbij voorwerpen in een dekkingsomgeving kunnen worden herkend, zonder dat die voorwerpen zelf een radiomodule bevatten. Er wordt ook gekeken naar compleet nieuwe connectiviteitsstructuren, specifiek in voertuigen of robots.
Vlaggenschipinitiatief
De Zweedse netwerkleverancier Ericsson gaat op zijn beurt tientallen miljoenen euro’s investeren in Brits onderzoek naar 6G. Het ontwikkelingsproces van 6G staat nog wel in de kinderschoenen en wat er wordt onderzocht, moet ook nog grotendeels worden uitgewerkt. De Europese Commissie heeft dan weer een vlaggenschipinitiatief gelanceerd met een budget van bijna twaalf miljoen euro om 6G-technologie te onderzoeken.
Sommige landen kunnen niet wachten. China heeft 6G aangewezen als een van de belangrijkste researchprojecten voor 2023. In zijn jaarlijkse werkconferentie aan het begin van het jaar zei het ministerie van Industrie en IT dat het dit jaar vooruitgang wil boeken met de ‘uitgebreide ontwikkeling van 6G’. Zuid-Korea wil al in 2028 6G uit kunnen rollen. Dit is twee jaar eerder dan tot nu toe werd verwacht. Om dit doel te realiseren trekt het land een half miljard euro extra uit.
2030 is al dichterbij dan het klinkt. Waar de ogen vooral nog gericht zijn op 5G – dat zijn belofte nog niet heeft ingelost – is nu al aandacht hebben voor zijn opvolger minder vreemd dan het lijkt.