Op naar 5G! Dit mogen we in de (nabije) toekomst verwachten van mobiele netwerken

Door


4.5G

De eerste 5G netwerken zijn inmiddels in de lucht, bijvoorbeeld bij telecomaanbieder Verizon in Amerika. Het gaat echter nog steeds om kleinschalige tests: dekking in een handvol steden met puur het aansluiten van een 5G-router als alternatief voor bedrade internetverbinding als gebruiksmodel. Pas volgend jaar zullen de eerste 5G smartphones op de markt komen (getuige de recente aankondigingen van Qualcomm) en het wordt op z’n vroegst 2020 eer ergens ter wereld een landelijk dekkend 5G netwerk in de lucht zal zijn, terwijl er aan veel van de doelstellingen de afgelopen jaren al grote behoefte is. Vandaar dat er naast de ontwikkeling van 5G door verschillende bedrijven werd (en tot op zeker hoogte nog steeds wordt) gewerkt aan uitbreidingen voor de 4G-standaard. Onder meer Huawei en Ericsson spreken sinds 2016 over overgangstechnologieën die men 4.5G noemt, 5G-achtige toepassingen die zo goed mogelijk uitgevoerd worden met 4G technologie.

De getoonde nieuwe mogelijkheden zijn volgens zowel Ericsson als Huawei beschikbaar met bestaande netwerkinfrastructuur en vergen zodoende puur softwarematige updates van de 4G-apparatuur die telco’s al langer in gebruik hebben. We hebben het dan specifiek over snelheden tot 1 Gbps via 4G LTE en de nieuwe NB-IOT standaard voor het aansluiten van energiezuinige apparaten op het mobiele netwerk.


Om de tijd tot 5G te overbruggen werd hard gewerkt aan wat men noemt 4.5G: 5G achtige gebruiksdoelen over een 4G netwerk.

Al meer dan 1 Gbps

Snelheden van 1 Gbps of meer zijn inmiddels al mogelijk op verschillende 4G netwerken. Om de 1 Gbps of nog hoger te behalen worden drie technieken gecombineerd; het gebruiken van meerdere carriers, mimo en verbeterde 256-qam modulatie. Men spreekt over LTE Advanced plus.

Standaard werkt LTE met frequentiebanden van 20 MHz en met een enkele antenne kan over zo’n frequentieband binnen de LTE-standaard zo’n 75 Megabit/s verstuurd worden. Mimo, wat staat voor Multiple Input Multiple Output, is een technologie die we ook van wifi-routers kennen: door met meerdere antennes tegelijkertijd te zenden en te ontvangen, kan de snelheid verhoogd worden. Mimo met twee antennes (2x2) is al jaren gangbaar en 4x4 vinden we terug in veel high-end smartphone SoC’s. Een tweede manier om de snelheid te verhogen is het gelijktijdig gebruiken van meerdere frequentiebanden van 20 MHz, carrier aggregation in jargon. Ten slotte zorgt 256-qam modulatie dat het aantal bits dat binnen een frequentieband per seconde verstuurd wordt nog wat verhoogd wordt.

1 Gbps kan behaald worden door drie 20 MHz banden (60 MHz in totaal dus), waarvan twee met 4x4 mimo en één met 2x2 mimo. De nieuwste generatie smartphone SoC’s (de recent aangekondigde Qualcomm Snapdragon 855) kan in theorie zelfs 2 Gbps halen door vijf 20 MHz kanalen te combineren met 4x4 mimo. Saillant detail; wanneer je een 4 GB databundel hebt, zou je die dus in theorie al in 16 seconden kunnen verbruiken.


De nieuwste Qualcomm modems kunnen tot 2 Gbps data verwerken via 4G technologie door het combineren van meerdere carriers en het gebruiken van meerdere antennes.

NB-IOT

NB-IOT is een op LTE gebaseerde sub-standaard voor internet-of-things­ applicaties. De doelstelling hiervan is een veel lager stroomverbruik en betere reikwijdte. NB-IOT is bedoeld voor apparaten die slechts sporadisch een kleine hoeveelheid data hoeven door te zenden. Denk bijvoorbeeld aan de slimme energiemeter die maximaal één keer per uur een klein getalletje (je meterstand) hoeft door te sturen.

Bij NB-IOT wordt gewerkt met een frequentieband van 180 kHz in plaats van 20 MHz. Dat beperkt natuurlijk de snelheid, maar zorgt er ook voor dat het energieverbruik veel lager is. Door datapakketten veel vaker door te sturen dan gebruikelijk (128x is standaard binnen NB-IOT) kan ook bij matige ontvangst data goed gedecodeerd worden. Dat zorgt voor een omgerekend 20 dB hogere signaalsterkte. Daardoor moeten NB-IOT apparaten ook over veel langere afstanden en op lastige locaties zoals in diepe kelders kunnen communiceren met basisstations, ook in situaties waar smartphones geen bereik hebben.

In Valencia is met het plaatselijke waterbedrijf al een uitgebreide test gedaan met NB-IOT, waarbij via het mobiele netwerk niet alleen meterstanden worden uitgelezen, maar ook data van vele sensors in de verschillende pijpleidingen. Eventuele lekkages zijn op dit manier snel op te sporen. Als we te rade gaan bij Ericsson, Huawei, Intel en Vodafone vinden we nog veel meer mooie praktijkvoorbeelden. Huawei heeft een sensor met een batterijlevensduur van ruim 10 jaar, die in prullenbakken in het publieke domein geplaatst kan worden en kan doorgeven wanneer deze vol zijn. Op die manier hoeft de vuilophaaldienst enkel nog langs prullenbakken te rijden wanneer dat écht nodig is. Dat levert niet alleen tijdswinst en dus geldbesparing op, maar moet ook bijdragen aan een schonere straat.

Ericsson gaf ons een hele tijd geleden al een demonstratie van NB-IOT waarbij schapen op een grote boerderij los kunnen lopen in een omgeving van vele vierkante kilometers, maar wel altijd getraceerd kunnen worden. Van Intel kwam een praktijkvoorbeeld van fietsenverhuur: dankzij NB-IOT kan een sensor in een fiets met een levensduur van jaren indien nodig z’n locatie doorgeven, bijvoorbeeld wanneer een fiets wordt gestolen of niet teruggebracht. Vodafone biedt sensors die in een parkeergarage of langs de weg in de grond op parkeerplekken geïntegreerd kunnen worden en detecteren en rapporteren of de plek bezet is, zodat dat via een centraal systeem aan digitale verkeersborden of via apps aan automobilisten kan worden aangegeven waar de dichtstbijzijnde vrije plek is. Ook hier zorgt de NB-IOT standaard ervoor dat de betreffende sensors ruim 10 jaar op een batterij werken.


Vodafone test in Spanje dit soort sensors in parkeerplaatsen die naar een centraal systeem door kunnen geven welke plekken bezet of juist vrij zijn.


Lees ook deze smartphone artikelen op Hardware.Info

Vond je deze review nuttig?

Lees dan voortaan onze uitgebreidste reviews als eerste én steun deze site, met een abonnement op Hardware.Info Magazine - nu ook alleen digitaal beschikbaar!

*