4.5G en 5G noodzakelijk voor groei mobiele data

4.5G en 5G noodzakelijk voor groei mobiele data

Gepubliceerd: maandag, 10 april 2017
Door: Eildert van Dijken

Share |

Het Mobile World Congress brak ook dit jaar de records qua bezoekersaantallen, maar op het vlak van 5G was het minder spannend. Waar vorig jaar het vooral een wedstrijd was om te laten zien wie de hoogste 5G-snelheden door de lucht kon realiseren, ging het dit jaar vooral over doorontwikkeling en praktijktesten. Voor het grote publiek ging de beurs over het enorme ecosysteem rondom mobiel en het feit dat mobiel een basisbehoefte van ons leven is geworden. In dit artikel wordt vooral gekeken naar hoe we ook de komende jaren in de mobiele behoeften kunnen voorzien. Want op dit moment is het voor steeds meer operators duidelijk dat ook 4G geen oneindige capaciteit heeft; 4.5G en 5G zijn op korte termijn noodzakelijk om de groei van mobiele data aan te kunnen

In dit artikel zullen we kijken naar alles wat de komende jaren wordt verwacht in de mobiele netwerken. Vervolgens wordt gekeken naar de status van de 5G-standaard. Daarna komen de ontwikkelingen rondom de 5G New Radio aan de orde. Tot slot wordt een overzicht gegeven van de belangrijkste 5G prototypes.

Capaciteit & 4.5G
Zoals is aangegeven is de groei van mobiele data nog lang niet ten einde. Maar de komende paar jaar is 5G nog niet beschikbaar. Operators hebben op drukke plaatsen in het netwerk extra capaciteit nodig. Op de beurs waren daarvoor verschillende oplossingen te zien. Een van de manieren is om meerdere antennes tegelijkertijd te gebruiken (MIMO – Multiple Input Multiple Output). De volgende stap is van 2x2 MIMO (wat we op dit moment gebruiken) naar 4x4 MIMO, wat ongeveer 50 procent snelheidstoename geeft. Ook wordt de codering complexer gemaakt (van 64-QAM naar 256-QAM), hetgeen ook ongeveer 25 procent extra snelheid geeft. Door beide technieken samen wordt de snelheid aan de rand van de cel voor gebruikers ongeveer 100 procent verbeterd. Hiervoor moeten de radionetwerken worden aangepast (vooral door vier kabels naar elke antenne te installeren) maar zijn er ook nieuwe mobieltjes nodig (zogenaamde LTE Categorie 16). De Sony Xperia XZ Premium en Samsung S8 zijn de eerste Cat 16-toestellen. Door meerdere banden tegelijk te gebruiken, kunnen deze toestellen maximaal 1Gbit/s downloadsnelheid halen, zodat ze als Gigabit LTE-toestellen bekend staan.



Huawei had samen met Vodafone een live demo van Massive MIMO, waarbij een actieve antenne met 64 elementen tegelijkertijd aan 16 gebruikers data verstuurde. Een normaal netwerk haalt op 1 antenne ongeveer 100 Mbit/s totaal, maar deze configuratie leverde continue 600 Mbit/s. Door de grote hoeveelheid antenne-elementen was het mogelijk om op iedere gebruiker een aparte bundel te richten.

Een andere oplossing die volop in de belangstelling staat, is het gebruik van LTE-technologie in de 5GHz (wifi) band. Er is vorig jaar hier al eerder over geschreven in Connexie, maar LTE-LAA en MulteFire komen binnenkort als product beschikbaar. Door het gebruik van extra frequenties neemt de capaciteit substantieel toe (voor een operator op drukke plekken met 50 - 100 procent). Mobiele toestellen moeten hiervoor ook worden aangepast, want de huidige generatie toestellen ondersteunt dit nog niet.
Door aanpassingen aan de radionetwerken en door nieuwe mobiele toestellen is de capaciteit van 4G-netwerken substantieel te verhogen, tot zelfs aan Gigabit LTE (oftewel 4.5G).

5G-standaard
Men is op dit moment druk bezig met het ontwikkelen van de 5G-standaard. De ITU (de Internationale Telecommunicatie Unie) heeft drie belangrijke gebruikersgroepen gedefinieerd voor 5G:

- eMBB – enhanced Mobile BroadBand – oftewel de verwende smartphonegebruikers
- mMTC – massive Machine Type Communications – enorme toename aan Internet of Things (IoT) apparaten
- URLLC – Ultra-Reliable and Low-Latency Communications – gericht op virtual-realitybrillen met directe feedback en autonome auto’s die met elkaar communiceren

De ITU heeft op de vrijdag voor het Mobile World Congress bepaald waar de 5G-standaard onder andere aan moet voldoen:

• Piek datasnelheid 20Gbit/s downlink & 10Gbit/s uplink
• Latency 1 ms / 4 ms afhankelijk van gebruik
• 1 miljoen devices per km2

Het is de verwachting dat de 5G-standaard officieel tegen 2020 wordt vastgesteld. Toch wil de industrie al eerder 5G-netwerken opleveren. Een mobiel netwerk bestaat uit een radionetwerk voor de verbindingen en een core netwerk voor de intelligentie. Er is nu door een belangrijke groep voorgesteld om een soort pre-standaard 5G te lanceren op basis van 3GPP Release 15, waarbij de 5G-radioverbeteringen (NR – New Radio) worden gecombineerd met een 4G core netwerk. Eigenlijk een hybride oplossing, die daardoor al in 2019 gelanceerd zou kunnen worden. De belangrijkste reden om dit te doen is tijdig de groei van mobiele data te kunnen opvangen. De echte 5G-standaard (zowel 5G core als radio) wordt op basis van Release 16 van de specificatie pas vanaf 2020 verwacht. Het werk van de standaardisatiecommissies komt zo onder nog meer druk te staan.

5G New Radio
5G New Radio (NR) is de belangrijkste verbetering ten opzichte van 4G. Een aantal van de wilde ideeën voor de radiotechnologie die de afgelopen jaren te zien waren (zoals zenden en ontvangen op dezelfde frequentie) is nu nergens meer te vinden. De standaardisatie van 5G NR vindt nu plaats, waarbij de ontwikkeling gebaseerd is op consensus tussen de verschillende partijen. Voor wilde ideeën is geen plaats meer; de netwerkleveranciers (zoals Huawei, Nokia, Ericsson en ZTE) zijn nu vooral bezig met de chipleveranciers (met name Qualcomm, Intel en MediaTek) om gezamenlijk te testen en de standaard verder vorm te geven. De focus op de beurs lag ook niet zozeer meer op het halen van de hoogste snelheid door de lucht, maar van een laboratoriumopstelling naar echte netwerkoplossingen. Dus niet alleen de fysieke verbinding, maar ook mobiliteit en besturing van het radionetwerk.

De extreme snelheidsverbeteringen van 5G worden vooral gehaald door extreem veel ruimte te pakken in de radioband (van 20MHz bandbreedte naar 200MHz of meer) en door veel parallelle verbindingen middels MIMO. Even ter vergelijking: de grote Nederlandse operators hebben elk niet meer dan ongeveer 70MHz bandbreedte op alle banden samen. Voor 5G-snelheden is dit absoluut niet voldoende. Er is dus veel meer frequentieruimte noodzakelijk.

Op dit moment zijn de belangrijkste banden waarover gesproken wordt 3,5GHz, 4,5GHz, 26GHz, 28GHz en 39GHz. Het spectrum onder 6GHz is vooral gericht op Internet of Things (mMTC) en besturing en autonome auto’s (URLLC). Het spectrum boven 6GHz is vooral gericht op de extreem hoge datasnelheden (eMBB). Vanwege de korte golflengte van de radiogolven staat dit ook bekend als millimeter golflengte (afgekort als mmWave). Op dit moment is er wereldwijd veel verschil in de beschikbaarheid van de frequentiebanden; daar moet de komende jaren nog hard aan worden gewerkt.

5G prototypes
Wat bij 3G en 4G gebeurde, is ook bij 5G het geval: om de enorme toename van datasnelheid mogelijk te maken, moeten de devices waarschijnlijk meer dan een factor 10 meer rekenkracht hebben. Op dit moment hebben de 5G-prototypes een behoorlijke omvang, minimaal een grote desktop pc-kast. Een paar aansprekende voorbeelden worden hier besproken.

Bij Intel is een 5G prototype al ingebouwd in de bestaande haaienvin van BMW’s. De systeemkast die hierbij hoort, kreeg een plek in de kofferbak. In samenwerking met SK Telecom en Ericsson werd getest met hogere snelheid (tot 170 km/h), beamforming en handovers.

Bij Qualcomm is getest met een ontvanger in de vorm van een smartphone, waarbij een dikke kabel werd gebruikt om te verbinden met de systeemkast. Zowel binnen als buiten werd getest op 28GHz. Hoe hoger de frequentie, hoe moeilijker het is om afstand te overbruggen en door muren te zenden. Toch werd buiten ongeveer 500 meter als goedwerkende afstand gehaald. Binnen was het bereik van 5G stabiel, zelfs door enkele (Amerikaanse) kantoormuren.

Bij Ericsson stonden meerdere 5G demo’s. De meest bijzondere was het besturen van een elektrische auto, die ongeveer 70 kilometer verderop op een circuit rond reed. Door middel van meerdere 4K-schermen en force feedback met behulp van extreem korte vertraging, gaf het de bestuurder echt een gevoel van in de bewuste auto te rijden. Deze demo werd samen met Telefónica gegeven; zowel bij Ericsson als bij Telefónica was met een auto te rijden. Wel werd er door de techneuten bewaakt dat de auto’s niet te hard gingen of met elkaar gingen botsen – dit was duidelijk geen demo van autonoom rijden.

Een andere bijzonder prototype was een 5G basestation, waarbij ‘zend en ontvangst’ waren verwisseld zodat het werkt als een mobiel apparaat. Doordat de apparatuur van wielen was voorzien, was dit (letterlijk) een mobiel apparaat.

Natuurlijk stonden deze prototypes nog heel ver van de daadwerkelijke 5G devices vandaan. Het is de verwachting dat de eerste echte 5G devices nog niet de maximale 5G-snelheden aankunnen en ook nog relatief groot zullen zijn, maar de ontwikkeling zal door blijven gaan.



Plaats een reactie

Naam *
E-mailadres *
Reactie *
Vraag een nieuwe afbeelding aan.
Vul hierboven de tekens in die op het plaatje hiernaast te zien zijn *
Schrijf mij in de voor de Telecomjournaal nieuwsbrief.
Ik heb de voorwaarden gelezen en verklaar hiermee akkoord te gaan.
Velden gemarkeerd met een * zijn verplichte velden.



Divide Internetoplossingen