U bent hier

5G: principes en uitdagingen

De komende jaren zal 5G een nieuwe generatie van mobiele telefonie mogelijk maken gebaseerd op een volledige herziening van de huidige telecomnetwerken en met een gevoelige uitbreiding van de netwerkcapaciteit.

Wat is 5G?

In telecommunicatie is 5G de 5de generatie van mobiele telefoonstandaarden. Die maakt massaal gebruik van glasvezelverbindingen om ultrasnel gegevens over de netwerken te versturen. Glasvezel biedt een veel hoger debiet dan de coaxkabel.

Om die verwerkingscapaciteit te optimaliseren, moeten we technisch gezien:

  • de bestaande gegevensverwerkingssoftware verbeteren, en 
  • een nieuwe generatie van actieve antennes gebruiken, die in staat zijn om de straling naar de gebruikers te sturen.

Waarom 5G?

De 5G-technologie heeft tot doel om de efficiëntie van de gegevensoverdracht tussen de antennes en de mobiele telefoon of de computer te maximaliseren.

Opwekking van mobiele telefonie

2G

(Edge)

3G

(HSPA+)

4G

(LTE)

5G

'Light'

5G

(toekomstige standaard)

Theoretische gegevensdoorvoer 474 Kbps 42 Mbps 180 Mbps 180 Mbps 5 Gbps

Volgens deze gegevens zou het overbrengen van een videobestand van 1 Gigabyte ongeveer: 

  • 4,7 uur duren in 2G
  • 3 minuten in 3G
  • 44 seconden in 4G en 5G light  
  • 1,6 seconden in 5G.

In de praktijk hangt het debiet af van verschillende factoren zoals de kwaliteit van het netwerk en het aantal gelijktijdige gebruikers. Het werkelijke downloaddebiet kan worden geschat door de theoretische debietcijfers te delen door ongeveer 6.

Bron: Verslag van het expertencomité voor niet-ioniserende straling 2018-2019, Leefmilieu Brussel

Momenteel worden we wereldwijd geconfronteerd met een exponentiële toename van het verbruik van mobiele data. Bij wijze van voorbeeld toont de bovenstaande grafiek de evolutie van het verkeer van mobiele data in België tussen 2012 en 2017. We zien dat dit verkeer uit zijn voegen is gebarsten in België, gaande van  3,86 miljard megabytes in 2012 tot 127,84 miljard megabytes in 2017. Ondanks alles blijft het gemiddelde maandelijkse gegevensverbruik voor België duidelijk lager dan het gemiddelde van de OESO. 

Het toenemende gebruik van gegevens heeft tot gevolg dat bestaande netwerken onder druk komen te staan (hoe meer gebruik, hoe meer bandbreedte en energie het netwerk nodig heeft) en operatoren voor mobiele telefonie zich verplicht zien om meer frequentiebanden te zoeken en geoptimaliseerde technologieën te gebruiken.
Die stijging in dataverbruik heeft ook een impact op de energieconsumptie: een film kijken of een video delen zet een hele reeks apparaten in gang, zowel bij de uitzendantennes als langs de kant van de verschillende blokken die het internet structureren (activering van de opslagservers, energie vereist om data te versturen, enz.). 
Mensen die hun CO2-afdruk willen beperken, moeten dus dataverbruik in het algemeen vermijden. 
Om het gebruik van netwerken voor mobiele telefonie te beperken, is het bijvoorbeeld beter om vaste netwerken te gebruiken, ofwel via wifi thuis verbonden met de telefoon- of tv-kabel; of zelfs via de vaste toegangspunten thuis of op het werk. 
Vaste communicatiemiddelen gebruiken is een stuk betrouwbaarder, verbruikt minder energie en is sneller!

Ter illustratie wordt hier een vergelijking gemaakt tussen de prestaties van 4G (lichtblauw, IMT-Advanced) en de efficiëntere prestaties van 5G (donkerblauw, IMT-2020) gemeten door International Mobile Telecom.

Source : https://www.etsi.org/technologies/mobile/5g

V

  1. Pieksnelheid van de gegevensoverdracht, d.w.z. maximaal debiet 

  2. Snelheid van de gegevensoverdracht naar de gebruiker 

  3. Spectrale efficiëntie 

  4. Connectiviteit op bewegende objecten

  5. Latentie, d.w.z. reactietijd

  6. Aansluitingsdichtheid in aantal apparaten per km² 

  7. Energie-efficiëntie van het netwerk 

  8. Verkeerscapaciteit per gebied

5G -technologie  transmissiecodering, actieve antennes en frequentiebanden

Transmissiecodering

5G zal zenden met een codering TDD in plaats van de huidige codering FDD.

Met FDD  Downlink, van de antenne naar de telefoon, en uplink, van de telefoon naar de antenne, bevinden zich op verschillende frequentiebanden.
Met TDD  Downlink, van de antenne naar de telefoon, en uplink, van de telefoon naar de antenne, bevinden zich op dezelfde frequentiebanden. 
Deze aanpak maximaliseert het gebruik van de frequentieband.

Actieve antennes: hoe werken ze?

Actieve antennes, in tegenstelling tot passieve antennes, vormen een nieuwe generatie van antennes. Ze zijn in staat om de straling gericht naar de gebruikers te sturen. Ze zijn ook wel bekend als dynamische antenne of ‘beamforming array’.

De huidige passieve antennes Ze zenden in een vooraf bepaalde richting uit en ‘dekken’ of ‘bestrijken’ een sector sterker of minder sterk, naargelang de gebruikersvraag in die sector.  Ze zenden in een vaste en continue richting uit.
De nieuwe actieve antennes

Ze bestrijken niet heel de omgeving, maar sturen  een specifieke straling uit die speciaal gericht is op de gebruiker. Hierdoor kunnen ze hun straling aanpassen omdat ze de vorm ervan op verzoek kunnen veranderen en sturen. 

Ze bestaan uit een paneel dat is samengesteld uit een reeks van stralingselementen, die op elkaar kunnen inwerken om de straling in een bepaalde richting te sturen, maar ook om verschillende gelijktijdige bestralingen tot stand te brengen.

Hoe verder weg van een dynamische antenne, hoe diffuser de straling zal zijn en hoe groter het stralingsoppervlak. Met andere woorden, het stralingsdiagram van de antenne bestrijkt grotere gebieden naarmate de afstand tot de antenne groter wordt en de concentratie minder doelgericht wordt.
Een voorbeeld: verschillende gebruikers staan dicht bij elkaar (op 20 m) en op ongeveer 100 m van de antenne; als een van de gebruikers de straling vraagt, dan zullen de anderen ook aan deze straling blootgesteld worden. 

De straalnauwkeurigheid is afhankelijk van de dichtheid van de actieve antennes in de omgeving. Hoe meer dynamische antennes er zijn, hoe kleiner de gebieden die door deze antennes worden bediend.

De voordelen van actieve antennes:

  • Zeer korte blootstellingstijden: van enkele honderden milliseconden tot enkele seconden, afhankelijk van de uitgezonden data. 
  • Uniformere straling: de blootstelling zal uniformer worden en zal die van een vaste antenne benaderen zodra het aantal 5G-gebruikers toeneemt. 
    Zodra de antenne niet meer nodig is om gegevens aan de gebruiker te verstrekken, zendt zij slechts een fractie van haar vermogen uit. Ze blijft op zoek gaan naar gebruikers terwijl ze hiervoor de minimaal nodige energie gebruikt, in tegenstelling tot eerdere technologieën (2G-3G-4G) die continu op hogere vermogens uitzenden, zelfs bij gebrek aan gebruikers.

De frequentiebanden

Telecommunicatie maakt gebruik van zogenaamde ‘centimetrische’ golven. Dat zijn specifieke onderdelen van het elektromagnetische spectrum. Deze golven wisselen een bepaald aantal keren per seconde: dit is hun frequentie

De frequentie, uitgedrukt in Hertz (Hz), en de golflengte, uitgedrukt in meter, zijn onafscheidelijk. 

Voor meer informatie kunt u terecht op onze pagina: Wat is een golf?

Frequentiebanden en telecommunicatie

Telecommunicatie maakt gebruik van frequentiebanden die geschikt zijn voor verschillende technologieën:

800 MHz 4G
900 MHz 2G, 3G
1800 MHz 2G, 4G
2100 MHz 3G, 4G, 5G « Light »
2600 MHz 4G

Zo werd bijvoorbeeld 2G uitgerold in de 900 MHz-band. Naarmate de technologieën zich voort ontwikkelden, zijn ook andere delen van het elektromagnetische spectrum in gebruikt genomen. De meest gebruikte banden zijn 800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz, 2600 MHz.

Wat is de rol van het BIPT?

Het BIPT is het Belgisch Instituut voor Post- en Telecommunicatiediensten.

  • Het bepaalt de breedte van een frequentieband. Hoe breder de frequentiebanden, hoe meer mogelijkheden er zijn om gegevens via deze banden te verzenden. Deze banden zijn te vergelijken met de rijstroken op een snelweg: hoe meer rijstroken, hoe meer voertuigen de snelweg kunnen gebruiken.
  • Het BIPT regelt de frequentiebanden. Het stelt een ‘frequentieplan’ op. Dit plan bepaalt welk gebruik kan worden gemaakt van elke frequentie en zorgt ervoor dat eventuele interferentie bij het gebruik van deze frequenties wordt beperkt.
    Dit verklaart bijvoorbeeld de leemte in het gebruik tussen band 900 MHz en band 1800 MHz. 
    Hier kunt u het frequentieplan van het BIPT raadplegen. 

Welke frequentieband voor 5G?

’Standaard’ 5G zal in eerste instantie de nieuwe frequentiebanden op 700 MHz en 3600 MHz gebruiken. Uiteindelijk zullen de zogenaamde ‘millimeter’-frequentiebanden het over enkele jaren mogelijk maken om de debieten te verhogen. Bijvoorbeeld de 26.000 MHz- of 26 GHz-band.

De 3600 MHz-band is met name interessant voor telefoonoperatoren omdat deze in vergelijking met andere frequentiebanden relatief breed is (400 MHz) en dus veel gegevens laat circuleren. 

In zekere zin maakt het gebruik van deze banden de buis waar de gegevens doorheen gaan breder. Op dit moment is de bandbreedte voor 2G-3G-4G ongeveer 270 MHz. Met het gebruik van de nieuwe frequentiebanden zal deze bandbreedte ongeveer 640 MHz breed zijn, wat meer dan het dubbele is!

En 5G ‘light’?

Het gaat om een update om de codering van de gegevensoverdracht te optimaliseren

In de lente van 2020 kondigde een operator de uitrol aan van de 5G ‘light’-technologie in Vlaanderen en in Wallonië. 

Deze technologie is slechts een software-update van de bestaande transmissiesystemen, d.w.z. de basisstations en antennes die nu al aanwezig zijn. 

Wat verandert er niet?

Het vermogen en de eigenschappen van de antenne veranderen niet met 5G ‘light’. 

Het elektromagnetische veld dat door de antenne in de omgeving wordt uitgestraald, wordt niet sterker.

5G ‘light’: op welke frequentie?

De operator gebruikt de 2100 MHz frequentieband en dezelfde antennes als de huidige technologie.

  • Daarom wordt de 2100 MHz-frequentieband nu gebruikt voor het zenden bij de 3G-, 4G- en 5G-technologieën. 
    Een nadeel: het gebruik van de 2100 MHz-band vermindert de beloofde efficiëntie van de 5G-technologie: de band is niet erg groot en laat daarom weinig debiet toe. De buis van de trechter is smal. 
  • Op het niveau van de antennes is er nog steeds een vaste en continue straling die het niet mogelijk maakt om gericht op zoek te gaan naar apparaten van particuliere gebruikers.    

 Samengevat

De technologie die deze operator vandaag aanbiedt is dus geen standaard 5G :

  5G 'Light' Standaard 5G
Frequenties 2100 MHz 3600 MHz
Antennes Klassiek Beamforming
Protocol FDD (Frequency Division Duplex) TDD (Time Division Duplex)

5G ‘light’ wordt nog niet ingezet in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest. Als deze technologie toch ontwikkeld zou worden, bij een onveranderde wetgeving, dan zal rekening gehouden worden met de bijdrage van alle elektrische velden en zal de naleving van de huidige norm (6V/m, equivalent van 900 MHz) gegarandeerd worden door middel van simulatie en metingen op het terrein. Er zal dus geen verhoogde blootstelling zijn voor de bevolking.

Standaard 5G: tegen wanneer zal dat er zijn?

Het BIPT heeft begin 2020 een openbare raadpleging gelanceerd voor de toekenning van voorlopige gebruiksrechten voor de 3600-3800 MHz-frequentiebanden aan vijf operatoren. 

Na afloop van deze openbare raadpleging heeft het BIPT de besluiten gepubliceerd voor de toekenning van voorlopige gebruiksrechten voor de 3600-3800 MHz-frequentiebanden aan vijf operatoren: Cegeka, Entropia, Orange, Proximus en Telenet. Deze tijdelijke gebruiksrechten stellen de operatoren in staat om voor het eerst in België 5G-ontwikkelingen te doen op deze frequentieband. Wel op voorwaarde dat de operatoren de geldende regels voor het plaatsen van antennes en de bestaande stralingsnormen blijven naleven.  

En daarna?

De voorlopige gebruiksrechten voor de frequentiebanden 3400-3800 MHz zullen geldig zijn tot uiterlijk 6 mei 2025 of tot het moment waarop, na de veiling van die frequenties, de inwerkingtreding van de definitieve gebruiksrechten door het BIPT wordt meegedeeld.

In de frequentieband van 3600 tot 3800 MHz kon aan elke operator 40 MHz worden toegewezen.

Wat de 26 GHz-band betreft, heeft het BIPT momenteel geen plannen om deze band op korte of middellange termijn toe te laten, met uitzondering van eventuele testlicenties.

Wat gebeurt er met de oude technologieën?

Volgens onze informatie zal 5G geleidelijk aan parallel aan het bestaande 4G worden ingezet en ermee worden geïntegreerd.

De 4G- en 5G-netwerken zullen ten minste 5 jaar naast elkaar bestaan:

  • 4G om de dekking van het grondgebied in stand te houden en zo de lokalisatie en tracering van apparaten mogelijk te maken;
  • 5G om debiet te leveren. 

De oudere technologieën zullen geleidelijk aan worden afgebouwd, eerst 3G en daarna waarschijnlijk 2G.

5G in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest?

Indien een ‘standaard’ 5G wordt ontwikkeld, zal dat waarschijnlijk straling uitzenden die LB nog niet kan meten. 

Het zou gaan om elektromagnetische velden die worden uitgezonden bij frequenties boven 6 GHz, waarbij de komende jaren geen toekenning van licentie moet verwacht worden.  Of die worden uitgezonden door actieve of TDD-gemoduleerde antennes, ongeacht hun  zendfrequentie. Het meten van 5G ‘light’ daarentegen is wel mogelijk.
Leefmilieu Brussel werkt actief aan de ontwikkeling van het meet- en simulatieprotocol. Zolang dit meetprotocol niet is gevalideerd, kan Leefmilieu Brussel geen 5G-emissies van dynamische antennes toestaan; met andere woorden geen enkele milieuvergunning zal worden afgeleverd voor deze antennes.  
De bereken- en meetmethoden van de nieuwe technologieën moeten in de huidige wetgeving worden geïntegreerd om tot een actief kader te komen voor de uitrol van 5G in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest.

Ordonnantie om de blootstelling van het publiek aan straling te beperken

De Brusselse ordonnantie van 1 maart 2007 betreffende de bescherming van het leefmilieu tegen de eventuele schadelijke effecten en hinder van niet-ioniserende stralingen is qua vermogen 45 keer strenger dan:

  • de richtlijnen van de ICNIRP uit 2020 die voorzien in bescherming tegen alle schadelijke gezondheidseffecten van elektromagnetische frequenties tussen 100 KHz en 300 GHz, en
  • de Europese aanbeveling van 12 juli 1999, die de blootstelling van het publiek aan elektromagnetische velden beperkt tot frequenties boven 2000 MHz.

Aangezien de frequenties van 5G op 3600 MHz zeer dicht bij de frequenties van de andere in de afgelopen 20 jaar ingezette technologieën liggen, wordt dezelfde bescherming van het publiek gegarandeerd.

Bezoek onze pagina voor meer informatie over de gezondheidseffecten van de golven en antennes.

Datum van de update: 05/01/2021