De opstart van een 5G-netwerk zal binnenkort een belangrijke rol spelen bij de digitalisering van machines. Deze vijfde generatie van de standaard voor mobieletelefoonverkeer komt met nieuwe toepassingen voor het aansturen en regelen van machines. En dat met een hoge gegevensoverdracht en extra snelle reactietijden. Maar de technologie heeft ook haar schaduwkanten. We zetten de […]
De opstart van een 5G-netwerk zal binnenkort een belangrijke rol spelen bij de digitalisering van machines. Deze vijfde generatie van de standaard voor mobieletelefoonverkeer komt met nieuwe toepassingen voor het aansturen en regelen van machines. En dat met een hoge gegevensoverdracht en extra snelle reactietijden. Maar de technologie heeft ook haar schaduwkanten. We zetten de mogelijkheden op een rijtje en staan stil bij de risico’s. De onderzoeken waren oorspronkelijk gericht op landbouwmachines, maar evengoed zien we binnenkort bijvoorbeeld grasmaaiers ‘in zwerm’ door grasvelden en parken rijden, zoutstrooiers die op basis van de plaatselijke situatie gericht doseren, of onkruidbestrijdingsmachines die per twee of drie werken.
Bij de productie van gewassen en het onderhoud van grasvelden en de openbare ruimte wordt er nu al verder gekeken dan de zuiver economische kost. Factoren als duurzaamheid, hulpbronnengebruik en biodiversiteit worden steeds belangrijker. 5G-technologie, genoemd naar de vijfde generatie mobiele communicatie, zou in de toekomst kunnen helpen om rekening te houden met dergelijke complexe eisen. De nieuwe standaard wordt onder meer ontwikkeld in het 5G Lab Duitsland aan de TU Dresden. Hij wordt ondersteund door bijna 600 wetenschappers uit 22 onderzoeksdomeinen. Een van de 50 industriële partners is de Duitse landbouwtechnologieproducent Claas. Die geeft aan dat de nieuwe 5G mobiele radiostandaard interessant is voor het bedrijf, onder meer vanwege de vereenvoudigde D2D-communicatie. D2D staat voor device-to-device. Met deze functie kunnen mobiele apparaten – en dit kunnen ook twee landbouwmachines zijn – een directe verbinding met elkaar tot stand brengen, dus zonder over een radiomast te gaan.
De opvolger van de 3G (UMTS) en 4G (LTE) mobiele radiostan- daarden is vele malen krachtiger dan eerdere netwerken. De kenmerken van 5G zijn de hoge gegevensoverdrachtsnelheden van 100 Gbit/s waarmee een volledige hd-film in minder dan een seconde kan worden gedownload, het tot 90% lagere energieverbruik en de hoge transmissiebeveiliging. Het is ook de extreem korte reactietijd, ook wel latentie genoemd, die 5G tot zo’n belangrijke technologie maakt.
Het 4G-netwerk zal deels in het 5G-netwerk worden opgenomen.
Bij mensen, in wier zenuwbanen de signalen worden verzonden met een snelheid van 120 meter per seconde, is de latentie één milliseconde (ms). In deze tijdspanne wordt het gevoel van druk van de vinger naar de hersenen gestuurd. Als de latentie in de communicatie toeneemt, vinden we dit hinderlijk en ongemakkelijk. Dit kan bijvoorbeeld worden ervaren bij een videogesprek via internet. Ons zenuwstelsel reageert bijzonder gevoelig als de haptische waarneming niet overeenkomt met het beeld en geluid. Onze hersenen (geprogrammeerd door de evolutie) geven dan aan dat er waarschijnlijk vergiftiging in het spel is. We voelen ons ziek en moeten overgeven zodat het gif uit het lichaam komt.
In het 5G-netwerk wordt een latentie van minder dan een milliseconde gehaald. Dit zou een tractor in een veld op enkele kilometers afstand kunnen sturen, aangezien alle signalen, inclusief het zicht vanuit de cabine of het gevoel van weerstand bij het draaien van het stuur of het bewegen van de joystick, tegelijkertijd en in realtime kunnen worden waargenomen.
‘5G is echter veel meer dan alleen supersnel internet,’ benadrukt professor Frank Fitzek, voorzitter van de communicatienetwerken aan de TU Dresden en coördinator van het 5G Lab Duitsland. ‘Wat bijzonder belangrijk is aan de vijfde generatie van de mobiele radiostandaard, is de mogelijkheid om razendsnel, onafhankelijk en aangepast aan de respectievelijke situatie, tijdelijke communicatienetwerken tussen allerlei mobiele apparaten op te zetten en verschillende transmissiepaden te gebruiken. Via 5G, maar ook via UMTS (3G), LTE (4G), bluetooth of WLAN. Experts spreken van multi-hopcommunicatie en ad-hocnetwerken. In vergelijking daarmee lijken de end-to-end systemen van vandaag tussen de cloud en de tractor bijna traag. Aangezien radiogolven zich voortplanten met de maximale lichtsnelheid, zouden veel toekomstige toepassingen niet haalbaar zijn met een ‘wolk’ die ver weg is. Dit geldt in het bijzonder voor de controle en regulering, zoals de coördinatie van meerdere sensordrones over een veld of de directe ingreep van de thuiscomputer in het sturen van een tractor of machine op het terrein.’
De 5G-technologie en de software erachter maken het bijvoorbeeld mogelijk om kaarten te maken van terreinen, en aan te geven met welke maaihoogte en bij welke hoogte van het gras die moeten gemaaid worden. Op basis van deze gegevens die online of in een app verzameld worden, kan de maaier dan autonoom of onder controle van een operator uitrijden. Zo kunnen er ook up- to-date kaarten gemaakt worden van de wegen van een stad of gemeente waarmee bij ijzelbestrijding de zout- of pekelstrooier wordt aangestuurd.
Vervolgens stelt de 5G-technologie deze informatie beschikbaar in het ad-hocnetwerk, dat zich onafhankelijk in het veld tussen alle machines, voertuigen, drones, smartphones, een laptop en dergelijke meer ontvouwt. Via deze netwerken kunnen tot 200.000 eindapparaten per vierkante kilometer worden aangesloten.
Hierdoor ontstaat binnen dit gebied een zogenaamde ‘mobile edge cloud’, die transmissiesnelheden in het bereik van gigabits per seconde en een vertraging (latentie) van ongeveer een milliseconde garandeert. Om de zaken nog te versnellen, worden datapakketten niet verzonden zoals voorheen, maar eerder als wiskundige formules. Uit deze formules berekent de software in de ‘edge cloud’-knooppunten vervolgens de positie en kleur van de pixels in bijvoorbeeld een applicatiekaart.
Volgens de Duitse professor Herlitzius is de vijfde netwerkgeneratie een geweldige gereedschapskoffer voor nieuwe toepassingen in de land- en bosbouw. Hij illustreert dit met een voorbeeld op vlak van automatisering: ‘Het doel van deze automatisatie is niet alleen om de productiviteit te doen toenemen, maar vooral ook om de mensen te ontlasten. Ondertussen zijn autonome machines of voertuigen niet veraf meer. Dan zou de mens overbodig zijn. In veel gevallen is dat echter economisch of sociaal niet wenselijk. Als we in de landbouw bijvoorbeeld naar een volledig autonome grote maaidorser gaan, dan is dat economisch niet rendabel gezien de enorm hoge kosten die dat met zich meebrengt. De chauffeur die men ermee bespaart, neemt immers slechts 5 tot 10% van de kosten voor zijn rekening. En op sociaal vlak is het wenselijk dat er voldoende mensen in de landbouw blijven werken teneinde contact te blijven houden.’
Met de snelle reactie van het internet in combinatie met even intelligente en snelle software kunnen mensen weer bewust en zinvol worden betrokken bij de processen in het veld. Het systeem zou een tweede tractor kunnen bedienen of parallel kunnen combineren, maar de operator zal de overhand hebben en dus het laatste beetje veiligheid (of controle) kunnen bieden dat anders alleen met een enorme inspanning en kosten mogelijk zou zijn.
Om niet teveel te overdrijven in de technologisering en de kostprijs ervan, kan de technologie zich ook aanpassen aan de kennis en ervaring van de operator. Hier spreekt men van collaboratieve robots, of kortweg cobots, dat wil zeggen machines die interactie hebben met mensen in dezelfde werkruimte, zoals bijvoorbeeld bij het ombouwen of repareren van landbouwmachines.
Een ander voorbeeld is de gewenste verbetering van de prestaties van mobiele machines. Grenzen worden hier steeds duidelijker, omdat de machines om verschillende redenen nauwelijks groter of zwaarder worden. Op een gegeven moment zou het bijvoorbeeld goedkoper kunnen worden om het maaidorsersysteem op te splitsen en door mensen gecontroleerd te laten ‘zwermen’. ‘Op dit punt staan we bijna, maar een snel 5G-netwerk is hiervoor een voorwaarde,’ aldus de hierboven geciteerde professor van de Universiteit van Dresden.
Experts benadrukken dat meer dan 80% van de veranderingen bij de sprong van 4G naar 5G over het netwerk erachter gaan. Een bijzonder kenmerk van de 5G-infrastructuur en een voorwaarde voor capaciteitsuitbreiding is de uitbreiding van het frequentiespectrum. Waar de huidige mobiele radiotechnologieën golflengtes gebruiken in het bereik tot 3,5 GHz, varieert het frequentiebereik bij 5G van minder dan 1 GHz tot meer dan 6 GHz.
Het probleem: hoewel er per tijdseenheid meer gegevens kunnen worden verzonden bij hogere golflengten, neemt het bereik evenredig af. Om die reden moeten in een bepaalde cirkel honderden kleine zenders/ontvangers komen in de plaats van enkele tientallen zendmasten. Deze worden dan op huismuren, lantaarnpalen enzovoort aangesloten. In elk van deze veel kleinere cellen kunnen echter tot 10.000 deelnemers stabiele verbindingen tot stand brengen. Tegelijkertijd kan de 5G-infrastructuur bestaande mobiele diensten en internet via de kabel integreren, en er razendsnel tussen schakelen met behulp van zogenaamde multi-hoptechnologie.
In dit opzicht zou de 5G-infrastructuur ook wel ‘het netwerk van netwerken’ genoemd kunnen worden. De integreerbare applicaties omvatten bestaande en toekomstige radiodiensten voor directe communicatie tussen mobiele apparaten zoals bluetooth, WLAN, sensornetwerken (Internet of Things) of het PWLAN dat oorspronkelijk is ontwikkeld als ongevaldetector voor wegverkeer. Daarom kunnen mobiele apparaten met een 5G-chip ook informatie uitwisselen en elkaar eventueel ondersteunen bij het stabiliseren van het dataverkeer, bijvoorbeeld door de rekenkracht op te splitsen in een tijdelijk geïnstalleerde ‘mobile edge cloud’.
Augmented Reality (AR) is een mogelijke applicatie die 5G zal helpen om een doorbraak te bereiken. AR-brillen die de reële omgeving aanvullen met informatie van sensoren zullen ook in land- en bosbouwtechniek hun intrede doen.
Gevaarlijk of niet?
Er is nog nooit zoveel te doen geweest over het gevaar van
straling als nu bij de installatie van 5G. In de gewone pers of bij
de believers van techniek worden de bezwaren afgedaan als was er geen bewijs dat 5G schadelijk is. Maar: er is ook geen bewijs dat 5G onschadelijk zou zijn. Wie zou trouwens geld vrijmaken om daar onderzoek naar te doen? Er bestaat wel een rapport van het Nederlandse RIVM (Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu), dat onderzoek doet naar 5G (zie rivm.nl/bibliotheek/rapporten/2019-0214. pdf). Dit rapport leg duidelijk uit wat 5G is, maar minimaliseert de risico’s. We hebben dit rapport dan ook met een korrel zout genomen omdat dit instituut ook moet ‘leven’ van bepaalde opdrachtgevers. In die gevallen is het moeilijk om neutraal te blijven.
Verdacht is wel dat de installatie van 5G in alle stilte gebeurd is, zonder veel communicatie van de overheid of via de media. Uit bovenstaand artikel blijken de voordelen en risico’s van 5G. We moeten geen problemen maken waar er geen zijn, maar het loont de moeite om zich te informeren over de plus- en minpunten en daar zelf conclusies uit te trekken. Naar verluidt zou zeker 20% van de bevolking last ondervinden van deze straling. En een kinderlichaam zou tot 10 keer meer straling absorberen dan dat van een volwassene.
In het verleden, voor en tijdens 3G en 4G, werd er veel belang gehecht aan straling en normen. Ondertussen lijkt men het daar niet zo nauw meer mee te nemen. Wanneer je een kikker in heet water steekt, dan sterft die onmiddellijk. Steek je hem in koud water dat je langzaam opwarmt, dan sterft hij ook, alleen zal hij het niet direct doorhebben en zal het wat langer duren. Misschien een bedenking om mee te nemen.
Naast de mogelijke risico’s voor de volksgezondheid komt nu ook het gevaar om de hoek loeren dat veel van de apparatuur en technologie voor 5G in handen is van Chinese bedrijven. Dat maakt dat nationale overheden ervoor vrezen dat data bij verkeerde landen zouden kunnen komen. Kortom, 5G is een veelbesproken techniek waarover het laatste nog niet gezegd is.
Het BIPT (Belgisch Instituut voor Post en Telecommunicatie) liet begin dit jaar weten dat het via voorlopige licenties een uitrol mogelijk wil maken. Daar zijn momenteel vijf kandidaten voor, waaronder Proximus. Proximus gaf aan dat het in maart een 5G-netwerk aan het uitbouwen was. Concreet was het de 2100MHz-band die het vandaag voor 3G gebruikt aan het ‘reframen’ voor 5G. Volgens Proximus gaat het verkeer op 3G omlaag en kan die perfect daarvoor gebruikt worden.
Of dit de echte 5G is waarover we hierboven spreken, is zeer de vraag. Het telecombedrijf noemt geen exacte snelheden, maar spreekt van een snelheid die dertig procent hoger ligt dan het huidige 4,5G-signaal. ‘De snelheid zal nog toenemen, maar dit is een belangrijke start,’ luidt het bij Proximus. Op de ultrahoge snelheden, lage latentie en alle andere beloftes van 5G is het dus nog even wachten. Het signaal is 5G, maar in praktijk gaat het op dit moment vooral om een snelheidsverhoging.